МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» Кафедра технологии строительных материалов и метрологии Контрольная работа по дисциплине «Основы научных исследований в строительном материаловедении» на тему: «Способы производства изделий из ячеистого бетона» Выполнил: студент группы 3-См-1 Солодкий Георгий Дмитриевич Проверил: к.т.н., доцент Жаворонков М.И. Санкт-Петербург 2022 Содержание 1. Технология производства ячеистого бетона ..................................................................................... 3 Автоклавный способ ........................................................................................................................ 3 1.2. 1.1.1. Подготовка компонентов ............................................................................................................. 3 1.1.2. Приготовление смеси ................................................................................................................... 4 1.1.3. Формирование газобетонной массы ........................................................................................... 5 1.1.4. Твердение в автоклаве ................................................................................................................. 5 1.2. 2. Неавтоклавный способ .................................................................................................................... 6 Необходимое оборудование ............................................................................................................... 6 1. Технология производства ячеистого бетона К ячеистым бетонам относят газо- и пенобетон на основе портландцемента, пористый материал на основе извести, газогипс, а также газопенобетоны и ячеистые бетоны с различными крупными наполнителями. Несмотря на такое изобилие разнообразных материалов, все методы производства можно условно разделить на 2 группы: автоклавные и неавтоклавные. 1.2. Автоклавный способ Именуют так не сам метод изготовления, а способ твердения материала. Чаще всего такой обработке подвергают газобетоны – цементные, силикатные, гипсовые, так как исходные компоненты такой смеси позволяют осуществиться дополнительным реакциям, заметно повышающим прочность изделия. Принципиально газобетон на основе портландцемента может производиться и без автоклавной обработки, а вот газосиликаты набирают достаточной прочности только в условиях автоклавного твердения. 1.1.1. Подготовка компонентов Для ячеистых бетонов важна такая характеристика как объёмная масса, то есть вес единицы объема – 1 куб. м. По этому показателю и пено- и газобетоны разделяют на три категории: теплоизоляционный материал – бетон с объемной массой в 300–500 кг/куб. м. Для сооружения несущей стены он не используется; конструкционно-теплоизоляционный – при объемной массе в 500–900 кг/куб.м. его можно применять и для опорных перегородок; конструкционный материал имеет объемную массу в пределах 1000–1200 кг/куб м. и к легким бетонам, по сути, уже не относится. Размеры блоков из ячеистого бетона (газо- и пенобетона) заметно отличаются. В зависимости от назначения габариты их могут быть следующими: Гладкий базовый блок: ширина – 200–500 мм, высота – 200 мм, длина – 600 мм; Блоки для перегородок: ширина – 75–150 мм при такой же длине и высоте; Блоки для перемычек: ширина 250–400 мм, при высоте в 200 мм и длине в 500 мм. 1.1.2. Приготовление смеси Класс материла или его прочность определяет стойкость вещества к сжатию. Образцом для исследования служит такой же бетонный куб после твердения. На прочность и, соответственно, класс прочности заметно влияет характер связующего и условия твердения. Так, бетон автоклавный превышает по прочности такой же материал, затвердевший в естественных условиях почти в 6–8 раз. Несущая способность материала определяется его плотностью. Так, теплоизоляционные материалы на основе ячеистых бетонов нельзя применять при строительстве несущих стен, опор или перекрытий любого плана, в то время как конструкционный вариант с плотностью в 1100 кг/куб.м. используют для сооружения и стен, и панелей. Теплоизоляционный материал приготовляется без заполнителей. Другие варианты могут включать и наполнители – обычно это мелкий или молотый песок. Кроме того, и на вес, и на прочность влияет характер вяжущего: силикатный газобетон, например, будет тяжелее при той же степени пористости. А вот водопоглощение у силикатных вариантов выше. Поэтому их применение по сравнению с цементным ячеистым бетоном ограничено. Величина водопоглощения зависит от типа вяжущего. Так, ячеистый бетон на основе портландцемента поглощает меньше воды, чем на основе извести или гипса. Если первый вариант разрешается применять в помещениях с влажностью до 50%, то гипсовый материал требует защиты в любом случае. Огнестойкость ячеистых бетонов выше обычных, что, однако не позволяет применять материалы в условиях, где требуется прочность при постоянной высокой температуре. Термостойкость или жаропрочность пенобетонов невелика: материал начинается разрушаться при температурах выше 400 С. Вопрос о долговечности пенобетона остается открытым, поскольку не так давно он эксплуатируется. Производители утверждают, что срок службы здания из газобетона составляет около 100 лет при условии проведения капитального ремонта после 60 лет. 1.1.3. Формирование газобетонной массы При изготовлении газобетона вспучивание должно происходить в форме. Это весьма тонкий процесс и требует тщательного регулирования путем нагревания массы, введением ПАВ, механического воздействия. Используются 2 метода: Литьевая технология предполагает вспучивание в неподвижной форме. Здесь процесс регулируется путем прогрева, добавки воды или ПАВ. Применяется стендовый метод При вибровспучивании форму со смесью размещают на виброплощадке, где она вибрирует с частотой до 150 Гц и малой амплитудой 0,6– 0,2 мм. Время обработки – 3–6 минут, захватывает весь процесс газовыделения. Используется агрегатно-поточный или конвейерный метод. Формы заполняются, передаются на виброплощадку, а затем на пост остывания, где снимается «горбушка», а изделие нарезается по размерам. 1.1.4. Твердение в автоклаве Автоклавирование осуществляется в специальном аппарате под давлением в 0,8–1,3 МПа и при температуре водяного пара в 175–191 С. Осуществляется процесс в 3 этапа. В автоклав подают пар до тех пор, пока температура пара и изделия по всей толщине не станет одинаковой. На второй стадии происходят химические реакции – взаимодействие гидроксида кальция и оксида кремния с получением двухосновных гидросиликатов. Этот процесс сопровождается стремительным набором прочности. Здесь важным является обеспечить постоянство температуры и давления. Снижение температуры и давления – при этом стремительно испаряется вода, что может привести к появлению трещин в изделиях. Чтобы минимизировать риск, прибегают к ступенчатому понижению давления. Про процессы, протекающие при производстве неавтоклавного твердения рассказывается ниже. ячеистых бетонов 1.2. К этой Неавтоклавный способ категории относят твердение в естественных условиях и тепловлажностную обработку. Как правило, таким образом изготавливают пенобетоны. Конечной целью производства является получение поризованной массы, а не изделий. Технология включает несколько стадий. Подготовка сырья – в пеновзбивателе создают техническую пену – клееканифольную, смолосапониновую и так далее. Сначала смешивают воду и фиброволокно, затем в смесь добавляют свежующее и песок. После перемешивания в раствор добавляют техническую пену. Смесь перемешивают в смесителе, не более 3 минут. По сути дела, это и есть готовый пенобетон. Массу заливают в подготовленные металлические формы. Последние могут быть как формами готового изделия – литьевой способ, так и опалубкой для крупного блока. После твердения такой блок разрезают на станке – резательная технология. При естественном твердении изделия располагают в закрытых или открытых помещениях до схватывания – 2 суток, после чего вынимают из форм. Затем укладывают штабелями и закрывают влажными матами и мешками. Бетон нуждается в периодическом увлажнении – 3–4 р. в сутки первые 2 недели и 1–2 – в следующие. Твердение при пропаривании значительно ускоряет процесс набора прочности. В этом случае формы с пенобетоном загружают в пропарочные камеры – тоннельные или ямные, где бетон обрабатывают паром при низком давлении – 0,7 МПа и при температуре 70–80 С. Пропаривание бетона экономически выгоднее, так как продукт набирает прочности намного быстрее. 2. Технологическая Необходимое оборудование линия изготовления включает несколько постов: подготовку смеси, приготовление, формование и твердение. Для каждой стадии требуется оборудование, соответствующее задачам. Подготовка – дозировка и подача в смеситель может осуществляться и вручную, но автоматические дозаторы гарантируют лучшее соблюдение условий. Однако на мини-линиях до сих пор используют ручной способ – на напольных весах. Для пенобетона на предварительном этапе в пеногенераторе готовят техническую пену. Смешивание – газобетон перемешивает в самоходном вертикальном газобетоносмесителе. Пенобетон смешивают в трех- или двухбарабанном пенобетоносмесителе. Бетон заливают в подготовленные формы. Литьевой метод предполагает стендовые неподвижные формы, при вибрационном те же формы перемещают на виброплощадку. Газобетон нарезают – для этого используется станок с металлическими струнами. Пенобетон естественного твердения остается на площадках для набора прочности – здесь необходим лишь транспорт. Для автоклавной обработки используется автоклав – герметичный котел с диаметром в 2, 2,6, 3,6 м. Готовые изделия остывают и упаковываются.
