ЯЧЕИСТЫЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА

ЯЧЕИСТЫЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА

Научная статья

Мирюк О.А.

Рудненский индустриальный институт, Рудный, Казахстан

 

Аннотация

Приведены результаты исследований пеномасс, приготовленных из щелочесиликатного вяжущего на основе отходов теплоэнергетики. Определено влияние вещественного состава формовочных суспензий на поризацию и свойства пеномассы.

Ключевые слова: пенобетон, вяжущее, способ приготовления пеномассы

Key words: foam concrete, binding, way of preparation of foam weight.

Технология ячеистых бетонов сочетает высокие требования к сырьевым компонентам с возможностью широкого использования различных            материалов, в том числе техногенного происхождения. В качестве вяжущего вещества для ячеистых бетонов используют: портландцемент (неавтоклавная технология); известково-кремнеземистые вяжущие (автоклавная технология). Дороговизна портландцемента, технические сложности автоклавной обработки обусловливают необходимость использования альтернативных малоклинкерных и бесцементных вяжущих, которые по сравнению традиционными позволяют ускорить технологический процесс; улучшают поризацию бетона; характеризуются меньшей теплопроводностью; обеспечивают повышенную прочность межпоровых перегородок; не требуют высокотемпературной обработки изделий. Анализ технической литературы свидетельствует о перспективности ячеистых бетонов из щелочесиликатных вяжущих, которые затворяют раствором щелочного компонента, активизирующим твердение порошкообразной части композиции [1 –3].

Цель работы – исследование влияния вещественного состава  формовочной массы на формирование ячеистой структуры щелочесиликатных композиций.

Объект исследования – пенобетоны из щелочесиликатного вяжущего на основе отходов теплоэнергетики. В качестве техногенного наполнителя использованы: зола гидроудаления ТЭС; алюмосиликатные полые микросферы, которые образуются в составе золы – уноса при сжигании углей на ТЭС. Вяжущее затворяли жидким стеклом плотностью 1320 кг/м³. Для формирования пористой структуры материалов использованы пенообразователи различного происхождения: синтетический – моющее средство, обозначенное «F1» и протеиновый пеноконцентрат «Унипор».

Пеномассы готовили по одностадийному методу: суспензию, полученную перемешиванием всех компонентов, вспенивали в смесителе миксерного типа. Свойства пены и пеномассы (вспененная суспензия) оценивали по кратности; осадке (уменьшение объема пены по сравнению с исходным, %); истечению жидкости (количество жидкости, отделившейся от пены в течение заданного периода времени, %); плотности.

Сравнительная характеристика пен, полученных на разных по составу затворителях (вода, жидкое стекло) – с использованием синтетического пенообразователя «F1», свидетельствует, что пены на основе жидкого стекла характеризуются большей плотностью и меньшей устойчивостью. Указанные особенности обусловлены повышенной плотностью затворителя (таблица 1).

Вспенивание суспензий различного вещественного состава (таблица 2) показало зависимость поризации от физических свойств наполнителя и соотношения между затворителем и порошковым компонентом (Ж/Т). С увеличением доли жидкого стекла повышается подвижность формовочной смеси и растет средняя плотность пенобетона.

Вспениваемость щелочесиликатных композиций зависит от вида пенообразователя. При использовании пеноконцентрата «Унипор»   наблюдается низкая  вспенивающая способность массы, повышенная средняя плотность бетона. Формовочная масса с синтетическим пенообразователем «F1»  образует высокопористую структуру, состоящую из мелких замкнутых ячеек  размером 0,2 – 1, 0 мм.

Таблица 1 – Влияние вида затворителя на свойства пены

Оптимальная концентрация пенообразователя  зависит от вида наполнителя. В экспериментах использовали отходы теплоэнергетики: золу гидроудаления и микросферу. Композиции на основе микросферы, отличающейся низкой насыпной плотностью, более чувствительны к содержанию пенообразующего компонента. Повышенные концентрации пенообразователя способствуют формированию крупных сообщающихся ячеек.

Щелочесиликатные композиции, содержащие различные наполнители, характеризуются широким интервалом показателей свойств. Для оптимизации характеристик поризованных щелочесиликатных композиций исследовано совместное влияние наполнителей. Формовочные массы готовили на основе комбинированного наполнителя.

Таблица 2 – Влияние вещественного состава формовочных масс  на свойства щелочесиликатных композиций

Сочетание материалов предопределено необходимостью получения  пенобетона с меньшей плотностью и повышенными показателями прочности.

Наполнители различаются значениями средней плотности и размеров частиц; определяют реологические свойства   композиций, влияют на характер поризации и твердение формовочных масс.

В результате исследований выявлена предпочтительная комбинация наполнителей, %: зола гидроудаления – 80; микросфера – 20(таблица 3).

Таблица 3 –  Влияние вида наполнителя на свойства щелочесиликатных композиций

Состав наполнителя, %		Средняя плотность, кг/м3	Предел прочности при сжатии, МПа,  в возрасте, сут (образцы размером 20х20х20 мм)
Зола гидроудаления	Микросфера		3	7	28
100	–	530	4,4	6,2	9,6
–	100	415	1,8	2,5	3,3
80	20	450	5,3	8,1	8,5
50	50	438	3,3	4,3	4,5

Пенобетон на основе комбинированного наполнителя характеризуется мелкой, равномерно распределенной пористостью, низкой плотностью и   повышенными показателями прочности.

Исследуемые щелочесиликатные композиции характеризуются стойкостью к действию повышенных температур (800 – 900⁰ С), сохраняя целостность структуры и значительный запас прочности после 10 теплосмен.

Выводы. Использование в качестве затворителя – жидкости с выраженной химической активностью и регулируемой плотностью предопределяет выбор порообразователей с высокой вспенивающей способностью и устойчивостью в среде затворителя.

Расширение возможности для оптимизации реологических свойств формовочных смесей обеспечивает формирование устойчивой пеномассы с замкнутой мелкой и равномерно распределенной пористостью.

Доступность сырьевой базы, малая энергоемкость технологических процессов и высокие технические характеристики материалов свидетельствуют о целесообразности получения поризованных бесцементных бетонов.

Список литературы / References

1. Комар А.Г., Величко Е.Г. О некоторых аспектах управления структу-рообразованием и свойствами шлакосиликатного пенобетона // Строительные материалы. 2001. – № 7. – С. 12 – 15.

2. Иванов Н.К., Иванов К.С. Модифицирующее влияние добавок опаловых пород на шлакощелочные газобетоны // Изв. Вузов. Строительство. –2004. – № 7. – С. 48 – 51.

3. Румянцев Б. М., Зайцева Е. И. Получение теплоизоляционных материалов из стеклобоя // Изв. Вузов. Строительство. 2002. – № 8. – С. 24 – 27.