Активация цементного раствора и пенобетонной смеси в электромагнитных аппаратах вихревого слоя авс-100, АВС-150

Активация цементного раствора и пенобетонной смеси в электромагнитных аппаратах вихревого слоя АВС-100, АВС-150. Активация цемента

Для реализации задачи энергосбережения и ресурсосбережения в строительстве необходимо направить усилия исследователей и всего строительного комплекса на развитие и совершенствование производства эффективных материалов и конструкций.

Эффективный материал для ограждающих конструкций должен обеспечивать повышенное термосопротивление, снижение массы зданий и сооружений, сокращение материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства. Этим требованиям в полной мере отвечают конструкции из ячеистых бетонов.

Существует несколько способов производства изделий из ячеистого бетона, однако сегодня в стройиндустрии страны существенное место занимает пенобетон неавтоклавного твердения.

По оценкам специалистов, дальнейшее развитие производства и применения неавтоклавного пенобетона можно осуществлять на основе создания способов и технологий, обеспечивающих прочностные характеристики пенобетона равные или превышающие показатели равноплотного автоклавного газобетона.

Существует много способов и составов, повышающих прочность неавтоклавного пенобетона. Наиболее рациональными для промышленного применения являются способы активации сырьевых компонентов или пенобетонных смесей. Самыми эффективными активаторами по степени механического, электрохимического и электромагнитного воздействия на обрабатываемые материалы и по удельной энергоемкости, являются электромагнитные аппараты вихревого слоя АВС.

Активация цементного раствора осуществляется в установках, где компоненты подвергаются обработке в рабочей зоне, выполненной в виде трубы диаметром 86-150мм, с размещенными в ней ферримагнитными частицами (иглами). Под воздействием внешнего вращающегося электромагнитного поля иглы перемещаются по рабочей зоне, соударяясь с частицами помещенных туда компонентов, перемешивая и размалывая их. При этом генерируются эффекты акустических волн, электролиза, магнитострикции, механострикции и кавитации с большой удельной мощностью. При этом обеспечивая повышение однородности смеси, многократное возрастание скоростей физико-химических процессов структурообразования. Оценка степени влияния параметров электромагнитных активаторов на свойства сырьевых компонентов и пенобетонной смеси – сложная научно-техническая проблема, требующая решения.

Проведены исследования по оценке степени влияния параметров активации цементного раствора на свойства цемента, пенобетонной смеси и пенобетона.

На первом этапе работы проводились исследования по увеличению дисперсионных характеристик цементного теста, обработанного в активаторе, с целью повышения прочностных характеристик цементного камня.

В эксперименте варьировалось время обработки цементного теста (В/Ц- 1/1) в пределах от 10 до 100 сек. При этом контролировались характеристики гранулометрического состава и удельной поверхности частиц цемента с помощью Микросайзера МС-201С.

После активации цементной смеси, в полученную смесь добавлялись 3 части стандартного песка (от массы цемента), масса перемешивалась в лабораторной растворомешалке в течение трех минут. Далее из полученного цементно-песчаного раствора формовались образцы - балочки стандартного размера (40х40х160 мм). Образцы твердели в течение 28 суток в нормальных условиях. После этого образцы подвергали физико-механическим испытаниям.

Анализ результатов испытаний показал, что увеличение времени обработки цементного теста в АВС от 10 до 100 с приводит к увеличению удельной поверхности частиц цемента с Sуд = 2930см2/г до Sуд = 3820см2/г. При этом изменяется и характер распределения частиц по фракциям.

Анализ полученных данных показал, что увеличение времени обработки цементного теста приводит к смещению кривых распределения в сторону увеличения количества мелких фракций цемента. Так, для необработанного цемента количество частиц диаметром до 20 мкм составляет 44%, а для цемента обработанного в течение 100с – 71,2%.

Такие изменения дисперсности цемента приводят к росту прочности цементного камня, что подтверждается результатами испытаний образцов, приведенными в табл.1.

Таблица 1. Влияние времени обработки цементного теста в активаторе нарост прочности образцов цементно - песчаного раствора

№ состава Время

обработки, с.

Предел прочности при сжатии (МПа) через :
7 суток 14 суток 21 суток 28 суток
1

2

3

4

5

0

10

30

70

100

25,0

27,0

29,0

29,5

30,0

36,0

39,0

43,0

44,0

46,0

42,5

45,0

52,0

53,5

55,0

47,0

52,0

58,0

61,0

64,0

 

На основании анализа полученных результатов установлено, что обработка цементного теста в АВС приводит к значительному повышению (на 36,2%) прочности цементного камня.

На втором этапе исследования проводилась обработка в активаторе цементно-песчаного раствора. Соотношение песка и цемента в растворе было принято 1:1. Вода затворения использовалась в полном объеме (В/Т=0,6). Предварительно приготовленный цементно-песчаный раствор пропускался через активатор в течение 10; 30; 70 и 100 секунд. Полученную таким образом смесь помещали в лабораторный турбулентный смеситель, куда дозировали пенообразователь «Пеностром» или любой другой. В течение 3 минут готовилась пенобетонная смесь и заливалась в формы-кубы (по девять образцов для каждого эксперимента) размером 100х100х100мм. Отформованные образцы выдерживались 2 часа, после чего подвергались пропарке по режиму: 2ч + 8ч/900С + 3ч. После пропарки образцы распалубливались и подвергались испытаниям на прочность и плотность в соответствии с ГОСТ. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таблица № 2. Влияние времени обработки пенобетонной смеси в активаторе на свойства пенобетона

состава

Время обработки, с. Подвижность смеси, по Суттарду, см. Средняя плотность смесь, т/м3 Средняя плотность пенобетона, т/м3 Предел прочности при сжатии, МПа Коэффициент конструктивного качества, МПа/м6 т-2
1

2

3

4

5

0

10

30

70

100

26

25

23

21

19

0,786

0,768

0,754

0,749

0,731

0,618

0,611

0,603

0,586

0,578

2,24

2,65

2,80

3, 14

3,26

5, 87

7,10

7,70

9,14

9,76

Анализ результатов показал, что предложенный способ обработки растворной смеси позволил значительно повысить прочность пенобетона (до 40%). При этом плотность пенобетона так же снижается (до 8%), что свидетельствует не только о повышении однородности структуры пенобетонной смеси за счет высокой степени гомогенизации, но и о дополнительной поризации растворной составляющей при обработке в активаторе. Эти выводы подтверждаются динамикой изменения коэффициента конструктивного качества пенобетона, который определялся по формуле №1 и характеризует качество структуры ячеистого бетона.

ККК = R/p2; (1)

Где: ККК - коэффициента конструктивного качества пенобетона, МПа/м6 т-2;

R - предел прочности пенобетона при сжатии, МПа;

р - средняя плотность пенобетона, т/м3 .

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что критерий качества структуры пенобетона при использовании обработки в активаторе возрастает на 40 – 60%.

Проведенные нами исследования позволяют сделать следующие выводы об эффективности предложенных решений:

Обработка позволяет повысить удельную поверхность твердых компонентов пенобетонной смеси на 25 – 30%, что способствует повышению активности вяжущего (до 35%) и реакционной способности наполнителя. Их взаимодействие приводит к образованию более прочного межпрового материала, определяющего прочностные характеристики пенобетонных изделий.

Повышается качество макро- и микроструктуры пенобетона за счет повышения интенсивности гомогенизации компонентов и за счет дополнительного воздухововлечения при обработке в активаторе. Об этом свидетельствует снижение плотности пенобетона на 5-8% и увеличение коэффициента конструктивного качества пенобетона на 40 – 60 %.

Значительно, на 30-40%, повышается прочность пенобетонных изделий.

Это очень важно для повышения уровня качества продукции на производстве и удовлетворения возрастающих потребностей рынка строительных материалов.