18050

Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов

Книга

Производство и промышленные технологии

Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов. Ружинский С.И. Часть 1 Еще пол года назад наш доморощенный Квазимодо страдал по Эсмеральде из каждого динамика. Очень красиво и образно страдал следует отдать ему должное. Благодаря всего одной арии из французс...

Русский

2013-07-06

1.34 MB

20 чел.

Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов.

Ружинский С.И.

Часть 1

Еще пол года назад наш доморощенный Квазимодо страдал по Эсмеральде из каждого динамика. Очень красиво и образно страдал, следует отдать ему должное. Благодаря всего одной арии из французского мюзикла “Нотр-Дам” большинство простых людей вообще узнало об этой красивой и трогательной истории. Даже те, кто никогда Дюма вообще не читал.

Через время эта ария завоевала телевизионные экраны. Получила “Песню года” и кучу других наград. Из видеоклипа я, к величайшему своему позору, случайно узнал, что оказывается Вячеслав Петкун (Квазимодо) должен свои лавры разделить еще с двумя какими-то кренделями – они у него на подпевках, - но все равно, все казалось очень классно.

Брат, весьма просвещенный в музыкальных вопросах, взирал на мой щенячий восторг по поводу этой арии с удивлением и недоумением, - теперь то я понимаю почему. Когда он дал мне диск с “настоящим” французским “Нотр Дам-ом” - я пережил шок. Оказывается, так горячо любимый мной Квазимодо, вовсе не самый главный там – так, на задворках. А больше всего меня поразили партии Поэта. Батюшка тоже очень даже неплох. Офицер бесподобен. Негр ошеломляюще красив. Все это оттеняет великолепный свет, простые, но работающие на подсознание декорации и совершенно феерическая массовка.

На фоне всего этого великолепия Эсмеральда показалась мне несколько мелковатой, а Квазимодо - …. Ну, в общем, мне остальные персонажи понравились больше.

Когда в конце представления все артисты выходят “На поклон”, уже не в образе, но еще в сценических костюмах и гриме, слушая, как заходится, в овациях зрительный зал, я подловил себя на мысли, что нельзя целостное законченное произведение раздергивать на отдельные хитовые куски - его нужно сначала прослушать все, целиком. А потом, уже под настроение, смаковать ту или иную арию.

“Возвращаясь к нашим баранам…”, то бишь, к теме данной рассылки – “Ускорители”, постараюсь если не пропеть, то хоть проблеять именно целостную оперу. Ты, читатель, сам определишься, кто для тебя Поэт, а кто – Квазимодо.

6.1. Из истории вопроса…

Тема ускорителей в современной технологии бетона чрезвычайно скандальна, умышленно запутанная и заангажированая самими производителями и продавцами хим. добавок.

В первую очередь данное положение вещей обусловлено тем, что с помощью ускорителей можно достаточно легко, просто и дешево существенно модифицировать технологическую производственную цепочку. А это деньги, большие деньги. А так как деньги любят тишину, продавцы хим. добавок стараются её соблюдать, особенно не распространяясь на тему ускорителей. Гораздо охотней они популяризируют и пропагандируют свои полифункциональные составы вообще, хотя немалую часть успеха следует, по праву, отдать удачно подобранным в их составах ускорителям.

Так для тяжелых бетонов весьма критичный параметр – время оборачиваемости дорогостоящей формоснастки, становится возможным модифицировать не по пути затратной и энергоемкой тепловлажностной обработки, а “подстегивая” кинетику набора прочности химическим путем.

В легких бетонах, и в частности в пенобетонах, с помощью ускорителей удается минимизировать влияние минералогии, тонины помола и длительности хранения цемента на качество продукции, “выпередить” осадку свежеприготовленной пенобетонной матрицы ускоренным набором её прочности.

Как это ни парадоксально, но именно тема ускорителей – краеугольный камень также и экономики полифункциональных модификаторов. Простейшая композиция подобного рода состоит как минимум из двух компонентов, - обычно это пластификатор второй (реже третьей) группы эффективности и какой либо ускоритель, либо специально подобранная смесь ускорителей, обеспечивающих аддитивность (или даже синергизм) компонентов. Элементарный рецептурно-экономический анализ показывает, что стоимость именно ускорителя и является основным ценообразующим фактором таких полифункциональных составов. Иными словами, - кто “сидит” на дешевых ускорителях – тот владеет рынком полифункциональных добавок. Даже “легкая техногенность” (а порой и не легкая) некоторых составов не является преградой для их массового применения – критерии экономической целесообразности перевешивают.

Из этой же оперы и разразившиеся недавно на Украине баталии по степени применимости тех или иных полифункциональных модификаторов для бетонов в строительной индустрии. Все как у людей – с поливанием друг друга грязью в СМИ, научными и псевдонаучными отписками, подметными письмами, привселюдном полоскании грязного белья и проч.

С одной стороны это свидетельствует, что производство полифункциональных составов на Украине уже выросло из детских штанишек - защищая собственную песочницу, малышня уже не хнычет, а раздает зуботычины.

С другой стороны общая культура подобных склок с ярко выраженной экономической подоплекой свидетельствует, что её участники еще недостаточно четко понимают, зачем им эта песочница вообще нужна. Тяжелая артиллерия в виде центральных СМИ требует бережного и грамотного обращения. Поливая друг друга из ушата, нужно не расплескивать грязь на простого обывателя, абсолютно не посвященного в тонкости и предысторию подковёрной борьбы. Иначе потенциального будущего покупателя, очень легко превратить в затурканного и запуганного перестраховщика, который при слове “хим. добавка” будет осеняться крестным знаменем.

(И не следует тешить себя надеждами, что папик-Мапик так и будет сидеть в сторонке, на лавочке, и созерцать, как дети делят песочницу. Как только допьет свое пиво, он накостыляет малышне и заберет все игрушки. Самые сообразительные получат их обратно – если станут бегать ему за пивом.)

6.2. Основные ускорители схватывания и твердения, применяемые в бетонных композициях

Ускорителей схватывания и твердения цементных композиций много. Существует несколько их классификаций, основанных на механизме действия на гидратацию цемента. Если же провести разделение по узко химической принадлежности, то к ускорителям можно отнести следующие вещества (курсивом выделены гостированные ускорители):

Углекислые соли

Калий углекислый (поташ) – K2CO3

Натрий углекислый (сода) - Na2CO3

Сернокислые соли

Натрий сернокислый – Na2SO4

Натрий тиосульфат + натрий роданид (Na2S2O3 + NaCNS)

Гипс – CaSO4

Нитраты

Кальций азотнокислый Ca(No3)2

Натрий азотнокислый – NaNo3

Аммонийные соли

Карбамид (мочевина)– CO(NH2)2

Соли фосфорной кислоты

Тринатрийфосфат

Силикаты

Силикат натрия (растворимое стекло) – Na2O х SiO2 + nH2O

Хлориды

Алюминий хлористый – AlCl3

Железо хлористое – FeCl3

Барий хлористый – BaCl2

Магний хлористый – MgCl2

Кальций хлористый – CaCl2

Натрий хлористый – NaCl

Кислота соляная - HCl

Кэл – (хлорокись кальция)

Механические смеси различных ускорителей

Нитрит-нитрат кальция (ННК)

Нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК)

Нитрит-нитрат-хлорид кальция + мочевина (ННХКМ)

Сода+поташ+поластификатор

Из всего этого перечня наиболее распространёнными и наиболее эффективными остаются хлориды и смеси на их основе. Высочайшая эффективность при низкой цене – залог их популярности во всем мире. Проводимая в последнее время антирекламная кампания по отношению к хлоридам не имеет ничего общего с действительным положением вещей. Её первопричина как раз и кроется в низкой стоимости хлоридов. А “обыгрывание” факта, что, дескать, хлориды корродируют арматуру, для множества видов бетонов не то что спорно, но и просто некорректно, свидетельствует об отсутствии здравого смысла и элементарных знаний у потребителей. О какой коррозии, скажите на милость, может идти речь в пенобетонных технология, в производстве элементов мощения, бетонных блоков и т.д., где арматуры нет вообще?

Продавать, а тем более завозить из-за рубежа, пусть даже и высокоэффективные, но дешевые составы, коими являются хлоридные ускорители, и в первую очередь хлориды кальция и натрия, экономически нецелесообразно. Тем более что их распространенность в природе настолько высока, что в любой стране мира своих предостаточно.

6.3. Углекислые соли.

6.3.1 Натрий углекислый.

Об ускоряющем действии соды (углекислого натрия Na2(СO3) на цемент, известно уже давно. Еще в 1903 г. академик Байков А.А. – основоположник теории твердения цементов, в своих работах упоминал о соде, как о соли, вызывающей чрезвычайно быстрое схватывание (см. Таблица 631-1)

Таблица 631-1

Изменение сроков схватывания при добавках соды.

Добавка соды в % от веса цемента

Начало схватывания (час – мин)

Конец схватывания (час – мин)

0

1 – 40

5 – 05

2

0 – 05

0 – 45

5

0 – 03

0 - 17

Из этой таблицы видно, что сода чрезвычайно активно и “резко” ускоряет процессы схватывания цементов. Это обстоятельство сильно затрудняет работы с бетоном при добавках соды и может привести к значительному снижению прочности, т.к. не всегда возможно успеть уложить массу бетона в формы до начала схватывания.

Ускорение твердения бетонов и растворов в раннем возрасте при добавках соды происходит за счет окончательной прочности, так что по истечении определенного времени прочность бетона без добавки соды оказывается уже выше прочности бетона с добавками (см. Таблица 631-2).

Таблица 631-2

Влияние добавок соды на прочность в кг/см2 цементно-песчаного раствора пропорции 1:3 и В/Ц=0.58

Возраст раствора в днях

Добавка соды

0%

2%

6%

10%

3

10.6

13.5

29.1

26.9

5

24.2

25.6

33.4

25.2

28

64.2

64.2

62.8

60.8

Данные этой таблицы говорят о том, что в то время как в возрасте трех-пяти дней добавка увеличивает прочность, в возрасте 28 дней уже имеется налицо снижение относительной прочности у образцов с добавкой по сравнению с образцами без добавки.

Все эти данные однозначно свидетельствуют, что сода может найти применение в строительных технологиях только в тех случаях, когда необходимость получения быстросхватывающегося и быстротвердеющего бетона или раствора может быть оправдана относительным снижением последующей прочности, что может иметь место при всякого рода аварийных работах. И то только в отсутствии более эффективных ускорителей схватывания (смотри далее).

6.3.2 Поташ

Человек давно заметил, что внесение в почву золы приводит к увеличению урожайности. О том, что ее активным началом является карбонат калия K2CO3 – поташ, стало ясно гораздо позже. До разработки промышленных способов производства соды поташ играл исключительно важную роль в различных производствах: стекольном, текстильном, мыловаренном и др. Его получали сжиганием древесины, обработкой водой золы с последующим выпариванием водного раствора. Из золы сожженного 1 м3 вяза получали 0,76 кг поташа, ивы – 0,63, липы – 0,50 кг. В России лес бездумно сжигали на поташ до середины XIX в. Содержание калия в золе от сгоревших растений обычно очень высокое: в золе соломы злаков от 9 до 22%, гречишной соломы – 25...35, стеблей подсолнечника 36...40, торфа 0,5...4,7%. Само слово “поташ” произошло от древнего немецкого “пот” – горшок и “аш” – зола, так как щелок, получающийся при обработке золы водой, выпаривался в горшках.

В XVI - XVII вв. поташ получали в огромных количествах из древесной золы, которую вываривали в больших котлах. Из поташа приготавливали главным образом литрованную (очищенную) калийную селитру, которая шла на изготовление черного пороха. Особенно много поташа производилось в России, в лесах вблизи Арзамаса и Ардатова на передвижных заводах (майданах), принадлежавших родственнику царя Алексея Михайловича, ближнему боярину Б.И.Морозову. Такие заводики вырабатывали до 770 тн. поташа в год.

В тот же период, производство поташа на Украине было менее концентрировано и сильней рассредоточено – каждый уважающий себя “заможный” казак почитал за честь иметь собственный микрозаводик по его производству – технология то элементарнейшая, и чрезвычайно доходная.

Сегодня поташ применяется главным образом в получении моющих средств (жидкое мыло). Он также служит сырьем при производстве тугоплавкого стекла и хрусталя и в качестве компонента во множестве химических технологий.

Применение поташа в строительстве обусловлено, в первую очередь, особенностями гидратации цемента. При пониженных температурах она сильно замедляется, а на морозе прекращается вообще. Добавка поташа помогает устранить этот недостаток – строить становится возможным даже при -50оС. Поэтому поташ является традиционной противоморозной добавкой-антифризом в строительстве.

В водной среде поташ мгновенно гидролизуется образуя очень сильную едкую щелочь. Она портит одежду и обувь, при попадании на открытые участки тела образует язвы, в глаза – верную потерю зрения. Широкое применение поташа в СССР в качестве противоморозной добавки было обусловлено, в том числе, и пренебрежениями техникой безопасности – сами знаете, кто весь Крайний Север и Восточную Сибирь у нас построил.

С пуском Ачинского глиноземного комбината содо-поташная смесь (отход основного производства) стала местной для Восточной Сибири, а её применение приобрело массовый характер. Сибирские морозы замедляли гидратацию цемента, поташ ускорял её. В итоге они компенсировали друг друга.

При положительных температурах ускоряющие свойства поташа выражены настолько сильно, что без соответствующего их замедления химическим путем работать становится абсолютно невозможно – бетон схватывается прямо в бетономешалке. Оригинальный выход был найден Красноярскими учеными из местного филиала Промстройниипроекта. Они предложили добавлять к поташу пластификатор с ярко выраженным замедляющим эффектом. Наиболее подошел для этих целей технический лигносульфонат – бросовый отход лесохимического производства. В итоге получили бетонные смеси повышенной пластичности с ярко выраженным ускоряющее/противоморозным эффектом, но без излишнего ускорения схватывания.

Если даже не касаться техники безопасности, то и так в методологии применении поташа сплошные НЕЛЬЗЯ.

Нельзя применять в составе бетонов и растворов, где есть активный кремнезем, где возможен контакт с известью и силикатным кирпичом; нельзя применять для изделий эксплуатирующихся при повышенной влажности. Поташ мало эффективен в крупнопористых и беспесчаных бетонных смесях, а также в легких бетонах типа керамзитобетона. Поташ не рекомендуется к применению в условиях положительных температур либо колебания температуры с переходом через 0оС. Поташ разрушает изоляцию проводов, поэтому его нельзя применять в местах, где будет проложена скрытая электропроводка.

Из-за ярко выраженной щелочной реакции следует остерегаться попадания поташа на кожу и особенно в глаза. Приготавливать и работать с водными растворами поташа следует в комбинезоне, очках, резиновых сапогах и перчатках, спецодежду хранить в специальных шкафах. В плохо вентилируемых помещениях необходимо использовать респираторы и противогазы.

На днях беседовал с технологом одной из фирм – производством тротуарных камней занимаются, - жаловалась на используемую ими российскую комплексную добавку, искала достойную замену. Всем, мол, хороша – и пластифицирует отлично, и ускоритель распрекрасный и дёшева. Одно НО – рабочие отказываются с этой добавкой работать. У самой все руки в язвах, а её помощница, молодая девушка, уволилась вообще с формулировкой “Мне еще детей рожать…”. Что сокрывалось за торговым наименованием этой добавки она не знала, но подозревала нехорошее. И не зря, после нескольких моих уточняющих вопросов стало вполне очевидно, что давно известную ССП (сода+поташ+пластификатор) “переименовали” и “районировали” для условий теплой Украины. После того как она узнала, что произойдет вскоре с их тротуарными камнями, она вообще в ужас пришла.

6.3.2.1 Воздействие поташа на основные минералы цементного клинкера на стадии схватывания.

Одной из причин, препятствующей широкому применению поташа в качестве ускорителя схватывания и твердения, является вызываемое им очень быстрое схватывание цемента. Для большинства портландцементов, его добавка вызывает начало схватывания уже через 10 – 15 минут, что фактически исключает централизованное приготовление бетонов и растворов с добавкой поташа. Степень влияния поташа на отдельные минералы цементного клинкера отражены в Таблице 6321-1

17

Таблица 6321-1

Влияние добавки поташа на сроки схватывания основных минералов цемента

Минерал

Добавка поташа в % от массы минерала

Начало схватывания

Конец схватывания

час - мин

%

час - мин

%

C3S

0

2 - 05

100

3 - 10

100

2

0 - 40

32

0 - 55

29

5

0 - 47

37

0 - 60

31

7

1 - 17

62

1 - 32

48

11

2 - 20

112

3 - 15

102

C3S

0

2 - 25

100

3 - 00

100

2

0 - 45

31

1 - 05

36

5

1 - 30

62

1 - 50

61

7

1 - 48

74

2 - 18

77

10

1 – 10

48

1 - 40

56

С3А

0

0 - 01

100

0 - 18

100

3

0 - 01

100

0 - 05

28

7

0 - 01

100

0 - 05

28

10

0 - 01

100

0 - 05

28

15

0 - 01

100

0 - 05

28

C4AF

0

0 - 20

100

0 - 30

100

2

0 - 20

100

0 - 22

73

4

0 - 16

80

0 - 19

64

6

0 - 12

60

0 - 13

43

8.5

0 - 09

45

0 - 10

33

Как видно из этой таблицы, ускоряющее действие поташа на схватывание всех основных минералов проявляется уже в малых дозировках.

Особенно критичен к воздействию поташа трехкальциевый алюминат. Его схватывание и так начинается практически мгновенно, с момента затворения. Отрегулировать длительность схватывания этого минерала помогает добавка гипса, вводимая при помоле. Но в присутствии даже незначительных добавок поташа этот механизм нарушается – в присутствии поташа образуются гидрокарбоалюминаты кальция, которые обволакивают зерна S3A и снижают активность иона SO4 из состава гипса-замедлителя.

Причиной сокращения сроков схватывания силикатов кальция служит образование при взаимодействии поташа с известью нерастворимого CaCO3 что способствует протеканию реакции в сторону образования извести, снова вступающей во взаимодействие с ионом CO3 с образованием CaCO3 и т.д.

Для замедления схватывания бетонов с добавками поташа были опробованы множество веществ-замедлителей – водорастворимые фосфаты, окись цинка, муравьиная и бензойные кислоты, жирные кислоты, глицерин, глюкоза, технические лигносульфонаты.

По совокупности полученных результатов, в качестве эффективного замедлителя схватывания бетонов с добавкой поташа, было предложено использовать ЛСТ (технические лигносульфонаты). Помимо замедляющего эффекта ЛСТ оказывает на бетоны ярко выраженное пластифицирующее воздействие. Но в дозировке свыше 0.3% от массы цемента их уже практически не используют – уж слишком сильно начинает сказываться наличие в ЛСТ примесей – редуцированных сахаров, которые сильно замедляют схватывание и твердение. В комплексе с таким эффективным ускорителем схватывания, как поташ становится вполне возможным повысить дозировки ЛСТ до 0.5% - т.е. ускоритель (поташ) и замедлитель (ЛСТ) взаимно нивелируются, при этом пластичность бетона повышается.

6.3.2.2 Воздействие поташа на основные минералы цементного клинкера на стадии твердения.

Трехкальциевый силикат (C3S) – наиболее активный минерал цемента. Он характеризуется высокой прочностью и быстрым её нарастанием. Введение поташа интенсифицирует процесс твердения, но затем, начиная с 7-дневного возраста, и во все последующие сроки, прочность этого минерала, с добавкой поташа, становится несколько ниже, чем без добавки.

Поташ резко ускоряет твердение двухкальциевого силиката (C2S). Увеличение прочности образцов по сравнению с контрольными пропорционально количеству добавки. В дозировке 10 – 15% поташа, прочность образцов превышает прочность эталона в 2.5 – 4.0 раза и, начиная с 3=месячного возраста, по абсолютным значениям приближается к прочности образцов трехкальциевого силиката, затворенных на чистой воде.

Затворение трехкальциевого алюмината (C3A) на растворах поташа приводит к значительному повышению прочности.

Изменение прочности четырехкальциевого алюмоферита (C4AF) зависит от количества вводимого вместе с водой затворения поташа. Наиболее оптимальной является добавка в 3%

В начальный период твердения наиболее эффективными являются повышенные дозировки добавки поташа. Но с увеличением возраста становятся оптимальными дозировки в 7% и менее.

Таблица 6322-1

Минералогический состав исследованных цементов

№ клинкера исследованных цементов

Расчетный минералогический состав, %

C3S

C2S

С3А

C4AF

I

36,4

36,4

14,6

8,2

II

66,0

10,0

4,0

17,0

III

10,0

68,0

3,6

16,3

IV

53,0

20,0

11,0

11,0

V

56,5

20,5

5,0

14,0

Примечание: Использованы 5 типовых цементов, по своему минералогическому составу, наиболее характерных для цементной промышленности Украины и России.

Таблица 6322-2

Прочность растворов на цементах различного минералогического состава, с добавкой поташа.

№ цемента

Добавка поташа в %, от массы цемента

В/Ц

Прочность при сжатии в кг/см2 в возрасте (дней)

3

7

14

28

90

I

-

0,60

48

60

75

95

125

3

0,60

75

90

105

157

170

7

0,60

130

130

130

165

195

10

0,44

125

125

125

155

180

15

0,44

120

120

145

170

200

II

-

0,44

130

170

170

225

225

3

0,44

150

165

165

185

185

7

0,44

150

150

155

185

185

10

0,44

150

150

155

180

195

15

0,44

150

150

155

180

180

III

-

0,44

40

57

92

122

145

3

0,44

65

83

105

112

160

7

0,44

56

80

107

112

150

10

0,44

57

80

107

112

145

15

0,44

71

80

110

112

150

IV

-

0,44

152

184

206

200

255

3

0,44

150

150

150

155

187

7

0,44

155

155

155

155

217

10

0,44

155

155

155

155

202

15

0,44

120

137

155

155

217

V

-

0,44

90

135

165

180

200

3

0,44

95

122

152

165

170

7

0,44

90

120

140

150

165

10

0,44

100

120

140

150

165

15

0,44

100

105

135

150

160

Примечание: Для испытания был использован цементно-песчаный раствор пропорции 1:3

Температура твердения - + 20оС

Таблица 6322-3

Содержание поташа в растворах и их плотность

Концентрация раствора, %.

Плотность раствора при 20оС, г/см3

Температурный коэффициент плотности раствора

Содержание безводного ХН в 1 литре раствора (кг)

4

1,035

0,00027

0,041

8

1,073

0,00033

0,086

12

1,110

0,00037

0,123

16

1,149

0,00041

0,184

20

1,190

0,00044

0,238

22

1,211

0,00046

0,266

24

1,232

0,00047

0,296

26

1,254

0,00049

0,326

28

1,276

0,00050

0,357

30

1,298

0,00051

0,390

32

1,321

0,00052

0,423

34

1,344

0,00053

0,457

36

1,367

0,00053

0,492

38

1,390

0,00054

0,528

40

1,414

0,00055

0,566

Тема: Анализ строительного Интернета. Некоторые сообщения с Форумов.

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3525&t=3510

Вопрос:

Автор: Zagdyn.O (---.ub.mng.net)
Дата:   23-04-04 05:59

Подскажите, пожалуйста, кто нибудь знает или использует стаблизатор так называемый “Трианолом”? Год тому назад купили в Кемерове стаблизатор “Трианол” и пенообразователь ПО-6ОСТ. Но до сих пор не знаем что за вещество “Трианол”,какие основные свойства Трианола и какое оптимальное условие его растворения.А то он очень плохо растворяется в воде.ПО-6ОСТ тоже после хранения/незнаем сколько еще лежал у продавца и производителей до нашего приобретения/ уже начал кристаллизоваться с низу.Посоветуйте, пожалуйста, нам как можем решить эти проблемы,чтобы получить нормальные блоки! Заранее благодарен.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   25-04-04 11:42

До настоящего времени еще не разработано окончательной и исчерпывающей теории устойчивости пен. Одни исследователи считают, что стабилизация пен возможна при за-медлении утонения или растяжения пленок. Другие полагают, что стабильность пены зависит от её структурно-механических свойств и интенсивности исхода жидкости с их поверхности. Третьи на “черных пленках” помешались – такое городят, в самый раз от бессонницы читать…

В любом случае в специальной литературе приводится множество способов стабилизации пен найденных как научно обоснованным экспериментальным путем, так и методом “научного тыка” или вообще случайным образом. И хоть механизм стабилизации пен так до конца и не изучен, это нисколечки не мешает использовать его на практике.

Особый интерес представляют методы стабилизации пены при помощи специальных хим. веществ, - т.н. стабилизаторов – дешево и просто. Их действие основано на увеличе-нии вязкости растворов и замедлении из-за этого истечения жидкости из пен. Иногда происходит внедрение молекул стабилизатора в “частокол” молекул пенообразователя в пленках пены и связывание их в прочные и устойчивые объединения. Стабилизатором пен могут быть растворимыми и нерастворимыми, органическими и минеральными (электролиты).

Все стабилизаторы по принципу упрочняющего действия на пены подразделяют на пять групп.

К первой группе относятся вещества, повышающие вязкость самого пенообразующего раствора, их еще называют загустителями. Такие вещества следует добавлять к раствору пенообразователя в больших концентрациях. Это глицерин, этиленгликоль, метилцеллюлоза, карбоксилметилцеллюлоза (клей КМЦ). Производные целлюлозы уже при одно-двухпроцентной дозировке увеличивают вязкость раствора и устойчивость пены в десятки раз, а вот глицерин эффективен только при концентрации 15-20%.
В качестве стабилизаторов, производные целлюлозы широко применяются в буровой практике, глицерин в парфюмерно-косметической промышленности.
В производстве пенобетонов стабилизаторы этой группы практически не используются. И в первую очереди из-за их негативного влияния на кинетику набора прочности цемен-том – весьма критичный параметр именно для пенобетонов.

Вторую группу составляют вещества, вызывающие образование в пленках пены особых веществ - коллоидов. В результате этого обезвоживание пленок очень сильно за-медляется. Коллоидные стабилизаторы являются более эффективными загустителями, чем вещества первой группы. Типичные представители стабилизаторов второй группы – клей столярный, желатин, крахмал, агар-агар, альгинат натрия и т.д. Эти вещества в количестве 0.2-0.3% от массы пенообразователя увеличивают вязкость жидкости в пленках более чем в 100 раз, - устойчивость пен возрастает при этом в 2-8 раз. Данный тип стабилизаторов широко применяется в кондитерской промышленности при изготовлении мороженного, тортов, пастилы и т.д.
В строительной практике, клееканифольный пенообразователь застабилизирован именно таким коллагеном животного происхождения – клеем столярным.

Подробности (18320 знаков) смотри:
http://subscribe.ru/archive/home.build.penobeton/200309/24224624.html

Клеенекалевый пенообразователь также застабилизирован столярным клеем.
Подробней (42318 знаков) смотри:

http://subscribe.ru/archive/home.build.penobeton/200312/16023246.html

Вещества, полимеризующиеся в объеме пены, относятся к третьей группе стабилизаторов. Полимеризация сильно увеличивает прочность пленок, - возможен даже их переход в твердое состояние. Это наиболее эффективные стабилизаторы. В одних случаях это полимерные композиции - синтетические смолы, например карбамидные, в других - латексы. Для “работы” в строительных системах с щелочной средой пересыщенной гидроокисью кальция (известковые и цементные бетоны и растворы) подходит только!!!!!!!!! застабилизированный латекс СКС-65ГП – Воронеж). Стабилизаторы этого типа в основном используются для изготовления “твердых” строительных пен – пенопласт, пеноизол, пенополиуретан и т.д.

Вещества четвертой группы образуют с пенообразователем нерастворимые в воде высокодисперсные осадки, бронирующие пленки и препятствуют их разрушению. Это наиболее дешевые и широко распространенные стабилизаторы. К ним относятся соли металлов: железа, меди, бария, реже алюминия. В пены вводятся очень небольшие добавки этих веществ. Сернокислое железо, например стабилизатор, так называемых “белковых” пенообразователей (хотя их все, даже “не наши”, всю жизнь делали из боенской крови – просто из этических соображений данный факт особенно не афишируется).

Подробности ( 17791 знака) смотри:
http://subscribe.ru/archive/home.build.penobeton/200310/21024118.html

а пенообразователи на основе сульфированных нефтяных (а иногда и нафтеновых) кислот, как правило, стабилизируют сернокислым глиноземом – он наиболее дешев, доступен и эффективен.
Подробности ( 26902 знака) смотри:
http://subscribe.ru/archive/home.build.penobeton/200311/26002304.html

Добавки, участвующие в построении адсорбционных слоев на границе раздела жидкость-газ, представляют пятую группу. Обычно это высшие жирные спирты. При введении всего 0,05% такого спирта в растворы пенообразователей сильно снижается поверхностное натяжение смеси и за счет этого устойчивость пен повышается, порой многократно. Применяют в основном тетрадециловый спирт. Стабилизаторы этого типа – суть ноу-хау некоторых импортных пенообразователей применяемых в пенобетонных технологиях. Их точная рецептура охраняется патентным законодательством. Я не уполномочен больше распространяться на эту тему.

Есть еще один способ повышения стабильности пен (самый интересный именно отечественным пенобетонщикам, т.к. по сути, является дармовым подарком природы) – это бронирование газовых пузырьков микронаполнителями. Для этого в пены вводят тонкоизмельченные твердые вещества (тальк, асбест, кварц, сажу), которые, при равномерном распределении на поверхности пузырьков, упрочняют пленки и продлевают жизнь пены. Такие пены называют минерализованными, агрегатными или трехфазными
Образование устойчивой минерализованной пены происходит за счет прилипания твердых минеральных частиц к пузырькам пены. Оно обусловлено пониженной (иногда изби-рательной) смачиваемостью таких твердых минеральных зерен. Минерализованные пузырьки постепенно сближаются и способны даже образовывать сплошноячеистую минерализованную пену, в которой каждая воздушная ячейка полностью бронирована большим числом твердых частиц. Такие пены получаются, например, при флотации угля. Содержание твердого вещества в них достигает 50% от массы пены. Интенсивность прилипания твердых частиц к пузырькам пены обусловлена силами взаимодействия между поверхностью твердой фазы и полярными группами ПАВ. Большое влияние на бронирование оказывает размер твердых частиц, а также соотношение размеров зерна и газового пузырька – более тонкие порошки позволяют получить и более прочные пленки. Крупные частички, даже в незначительном количестве присутствующие в смеси с мелкими – уменьшают прочность пены, или даже разрушают её.
Степень минерализации пены зависит не только от размеров, но и от числа частиц, состояния их поверхности, от их смачиваемости жидкой фазой, способа введения частиц в пену и многого другого. Однозначно указать оптимальный размер частиц для различных практических случаев минерализации пены невозможно – требуется эксперимент. В одних случаях порошки и мелкие волокна разрушают пены, в других - такие трехфазные пены образуют жесткий каркас (агрегатная пена), способный сохранять устойчивость длительное время. Одно можно сказать с уверенностью: предпочтительным для минерализации пены является большое различие в размерах воздушного пузырька и твердой частицы и неупругое их соударение при встрече, поскольку прилипание тем эффективнее, чем значительнее потеря кинетической энергии. На русский последний тезис можно “перевести” как - “… при прочих равных условиях, с увеличением скорости перемешивания минерализатора с пенно, стойкость последней увеличивается…”.
Механизм стабилизации трехфазных пен (газ-жидкость-твердые частицы) объясняют в первую очередь сужением каналов Плато. В результате уменьшения “свободного диаметра” канала, скорость истечения жидкости замедляется, а пробки из зерен, не прилипших к пузырькам, дополнительно закупоривают эти каналы.

Стабилизация пен подобным образом широко применяется в пенобетонных технологиях. Но наибольшую эффективность она показывает на тех рецептурах, в которых от-сутствует крупный заполнитель (песок). Либо осуществляется предварительный помол (домол) ингредиентов. Либо вместо песка используется заполнитель приближающийся по своей размерности к “бронирующему” пену цементу – это могут быть: молотые песок, известняк, мел, зола-унос тепловых электростанций и т.д.
В индустриальном производстве пенобетона, пенокерамзитобетона, пеноперлитобетона и т.д. особенно конструкционных марок плотностью от 1000 кг/м3 и выше, для этих целей обычно используется недорогой и доступный пенообразователь СДО – Смола Древесная Омыленная (продукт омыления древесных пеков переработки хвойных – СДО и лиственных SDO-L пород на уксусную кислоту). Особую любовь “промышленных” пенобетонщиков эти пенообразователи снискали еще и потому, что в этих составах всегда присутствует некоторое количество омыленных жирных кислот. Вкупе с гидроокисью кальция, путем замещающих реакций по кальцию, они переходят в водонерастворимые кальциевые мыла, которые дополнительно укрепляют стенки пузырьков пены - происходит своего рода полимеризация, как в стабилизаторах 3 типа.

Ответить развернуто и по существу на Ваш вопрос не представляется возможным, т.к. за, по всей видимостью, за торговым названием “Стабилизатор Трианол” сокрыто некое хим. вещество неизвестной природы. В фармацевтике, например, тоже применяется лекарство, и тоже оно называется Трианол, из какой-то африканской сливы его делают.
Но, судя по тому, что производитель его рекомендует использовать вкупе с пенообразователем, изготовленным на основе сульфированных нефтяных кислот, это может быть, вероятней всего, кальциевый сульфонол – во всяком случае, он наиболее широко применяется именно для стабилизации подобных пенообразователей при производстве буровых работ.
Вполне вероятно, также, что это простейший сернокислый глинозем (еще прадеды на нем работали) из коммерческих соображений “возведенный в графья” звучным именем. О механизме его работы очень подробно (мне кажется подробней уже некуда) рассказано в рассылке посвященной алюмосульфонефтяным пенообразователям.

Подробней смотри:
http://subscribe.ru/archive/home.build.penobeton/200311/26002304.html

А вообще, по трианолу, как стабилизатору строительных пен и чуть-ли не “гаранту?????” получения качественного пенобетона в последнее время в Интернете достаточно отчетливо прослеживается некая рекламная акция, весьма ловко реализованная и ненавязчиво (спасибо и на этом) оформленная, кстати.. Вполне возможно, что её цель – вывести на рынок давно проверенный и эффективный ингредиент пенобетонных технологий, но под новой и официально зарегистрированной торговой маркой.

Для “расширения” кругозора по данной теме могу порекомендовать следующую литературу:

1. Акимов М.А., Нурсалова А.М. Влияние природы ПАВ на воздухововлечение в цементно-песчаных средах. /Азербайджанский химический журнал. 1973 г., №1).
2. Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К. Добавки в бетоны и растворы. Киев, 1989 г.
3. Биркгоф Г., Саронтонелло Э. Струи, следы и каверны. Москва, 1964 г.
4. Бурейко С.В., Гидзула Е.Б., Ястребцов В.В. Исследование свойств пожарного пенообразователя “Пегас” для производства пенобетона. /В сборнике: Мартыненко В.А. Ячеи-стые и поризованные легкие бетоны. Днепропетровск, 2002 г./
5. Гаджилы Р.А., Меркин А.П. Поверхностно активные вещества в строительстве. 1981 г.
6. Казаков М.В. Применение поверхностно-активных веществ для тушения пожаров. Москва, 1977 г.
7. Кауфман Б.Н., Косырева З.С., Шмидт Л.М. Строительные поропласты. Москва 1965 г.
8. Клейтон В. Эмульсии, их теория и техническое применение. Москва, 1950 г.
9. Котов А.А, Петров И.И., Реутт В.Ч. Применение высокократной пены при тушении пожаров. Москва. 1972 г.
10. Кривицкий М.Я., Волосов Н.С. Заводское изготовление изделий из пенобетона и пеносиликата. Москва, 1958 г.
11. Меркин А.П., Таубе П.Р. Непрочное чудо. Москва. 1983 г.
12. Петров Г.С., Рабинович А.Ю. Нефтяные сульфокислоты и их техническое применение. Москва, 1932 г.
13. Поверхностно-активные вещества. Справочник. Ленинград, 1979 г.
14. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества. Справочник. Ленинград, 1984 г.
15.Розенфельд Л.М., Баранов А.Т. Алюмосульфонатный пенообразователь для производства пенобетона и пеносиликата. /В кн. “Сборник материалов по обмену опытом. Новое в производстве строительных материалов. Дориздат, 1954 г.”)
16.Розенфельд Л.М. Физико-химия стойких воздушно-механических пен, применяемых в пожаротушении. Москва, 1941 г.
17.Стольников В.В. Воздухововлекающие добавки в гидротехническом бетоне. Москва, 1953 г.
18.Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. Москва, 1983 г.
19.Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э. Поверхностно активные вещества из нефтяного сырья. Москва, 1974 г.
20.Ходаков Ю.В. Коллоиды в природе и технике. Ленинград, 1938 г.
21.Хожаев Р.Х. Исследование эффективности некоторых добавок отечественного и зарубежного производства в бетонах. /В сборнике: “Вопросы строительства и архитектуры. Вып.№1. Нальчик, 1973 г.)

Часть 2 - Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов.

http://www.ibeton.ru/a51.php

6.4. Силикат натрия

Растворимое стекло (натриевое) так же как и сода, сильно ускоряет процессы твердения цементов. Растворимое стекло представляет собой коллоидный раствор натриевых силикатов в воде. Существует и аналог натриевому – калиевое стекло, но оно гораздо реже встречается. По своему воздействию на цементные композиции натриевое и калиевые растворимые стекла аналогичны.

Достаточно достоверные сведения об изготовлении первого растворимого стекла имеются уже в трудах средневековых алхимиков (1520 г.). Но только в 1818 г. немецкий ученый Йоган Фукс научно обосновал химию и физику его получения. По результатам его трудов в 1826 г. был построен первый завод по производству растворимого стекла. С этого момента и началось его широкое применение в различных отраслях промышленности.

Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой:

Na2O x nSiO2 + mH2O

Из неё видно, что оно (растворимое стекло) не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение: SiO2 : Na2O = M, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия, называется силикатным модулем стекла. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.2 до 3.5. Чаще всего производится и встречается стекло с модулем 2.6 – 2.8.

Количество воды может быть самым неопределенным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого стекла меняется его консистенция – “плотность”, измеряемая градусами шкалы Боме или показаниями удельного веса. Заводы обычно отпускают растворимое стекло плотностью 40 – 50оBe (плотностью 1.38 – 1.50), и затем на месте работ оно разбавляется водой до нужной концентрации.

При добавлении растворимого стекла к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются (см. Таблица 64-1). Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению:

3Na2O x SiO2 + 3CaO x Al2O3 x nH2O = 3CaSiO3 x nH2O + 3Na2O x Al2O3

Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем его схватывания.

Кроме того, проходит еще одна реакция, между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе c образованием силиката кальция:

Na2O x 2SiO2 + CaO = Na2O x SiO2 + CaSiO3

Силикат кальция очень прочный и плотный материал. Пористый кусок, например, негашеной извести, обработанный раствором жидкого стекла, становится настолько плотным и прочным, что его можно полировать. Отлагаясь в порах твердеющего камня, силикат кальция, придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.

Вот эта совокупность свойств – ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства, за счет кольматирующего действия силиката кальция и обусловило очень широкое применение жидкого стекла в качестве добавки для получения водонепроницаемого бетона для аварийных работ – заделка протечек, зачеканка швов и т.д.

Таблица 64-1

Влияние добавки растворимого стекла на сроки схватывания цемента.

Добавка растворимого стекла в % от массы цемента

Начало схватывания (час – мин)

Конец схватывания (час – мин)

0

1 – 40

5 – 05

2

1 – 02

3 – 10

5

0 – 38

2 - 47

О характере влияния растворимого стекла на прочность, можно судить из Таблицы 64-2

Таблица 64-2

Влияние добавок растворимого стекла на прочность в % от бездобавочного

(для цементно-песчаного раствора пропорции 1:3 и В/Ц=0.58)

Возраст в сутках

Добавка растворимого стекла

0%

4%

8%

12%

16%

7

100

108

108

157.6

131,5

28

100

76.6

76.6

74.4

72.5

Как и в случае с содой, растворимое стекло, как ускоритель твердения цементов, находит применение только в исключительных случаях, когда получить высокую начальную прочность важнее, чем высокую последующую, 28-ми суточную (марочную).

Нужно также обязательно отметить, что растворимое стекло часто бывает непостоянным как по хим. составу так и по плотности. Проконтролировать этот показатель, хотя бы частично, поможет Таблица 64-3

Таблица 64-3

Зависимость удельного веса растворов жидкого стекла от процентного содержания растворенного силиката

Состав

(в %)

Содержание растворенного силиката, %

оВе

(градусы Вёме)

Удельный вес

(г/см3)

Силикатный модуль жидкого стекла

Na2О

SiO2

0,64

1,05

1,69

2,3

1,0061

1,69

1,90

3,13

5,03

8,0

1,0584

4,04

6,65

10,69

14,0

1,1069

6,02

9.91

15,93

20,4

1,1673

10,14

16,70

26,84

33,2

1,2970

12,04

19,82

31,86

39,2

1,3705

13,00

21,40

34,40

41,7

1,4037

13,93

22,94

36,87

44,4

1,4414

2,06

2,99

5,98

8,97

11.1

1,0829

4,50

9.00

13,50

17,0

1,1328

6,06

12,12

18,18

22,0

1,1789

8,43

16,86

25,29

30,5

1,2664

9,38

18,76

28,14

33 7

1,3028

10,53

21,06

31,59

33,7

1,3426

11,12

22,24

33,36

38,8

1,3653

11,55

23,10

34,65.

40,3

1,3849

12,01

24,02

36,03

41,6

1,4023

12,43

24,86

37,29

42,8

1,4188

12,89

25.78

38,67

44.5

1,4428

17,20

34.40

51,60

55,6

1,6219

18,42

36,84

55,26

58,8

1,6821

2,40

0,52

1,21

1.73

2,1

1,0147

1,03

2,41

3,44

4,4

1,0313

3,02

7,06

10,08

12.4

1,0935

4,99

11,66

16,65

20,0

1,1600

2,44

8.29

19,64

27.93

32,3

1.2866

9,25

21,92

31,17

35,7

1,3266

10,20

24,17

34,37

39,8

1,3783

10,82

25,64

36,46

41,2

1,3969

11.40

27,00

38,40

43,1

1,4230

11.98

28,39

40,37

45,2

1,4629

3.36

0 55

1,80

2,35

2,6

1,0183

2.06

6,72

8,78

9.9

1,0733

3,03

9,89

12,92

14,8

1.1499

4,03

13,15

17,18

18,9

1,1137

5,08

16,58

21,66

23,5

1,1934

5,97

19,49

25,46

28,1

1,2404

6,49

21,18

27,67

30,4

1,2653

6,88

22,46

29,34

32.0

1,2832

7,47

24,38

31,85

34,9

1,3170

8,04

26,24

34,28

37,4

1,3476

6.4.1 Пенобетон на основе жидкого стекла.

Жидкое стекло, в качестве вяжущего используется для получения прочных теплоизоляционных материалов способных работать при повышенных эксплуатационных температурах до +800оС. Это очень ценное и важное свойство делает его незаменимым для теплоизоляции различных высокотемпературных трубопроводов на силовом и паросиловом энергетическом оборудовании.

В качестве пенообразователя вполне подходит обыкновенное хозяйственное мыло. Наполнителем могут выступать две форма кремнезема – кристаллического SiО2 (обыкновенный песок) и аморфного SiO2 (тонкомолотое стекло, минеральная вата и т.д.).

Для изготовления жаростойкого пенобетона потребуется также натриевое жидкое стекло плотностью 1.3 – 1.45 г/см3 с силикатным модулем 2.45 и выше. В качестве отвердителя выступает кремнийфтористый натрий в виде технического порошка. Заполнитель – песок молотый до удельной поверхности в 4500 см2/г или минеральная вата.

Приготовление пенобетона на жидком стекле заключается в перемешивании жидкого стекла, отвердителя (кремнийфтористого натрия) с заполнителями и отдельно приготовленной пеной.

Твердеет он в естественных условиях при температуре более 5оС в течении 1 – 2 суток. При низкотемпературной сушке при температуре 60 – 80 оС процесс твердения сокращается до 10 часов.

Физико-механические свойства жидкостекольного пенобетона можно гибко менять, варьируя концентрацию мыльного раствора (см. Таблица 641-1)

Таблица 641-1

Составляющие пенобетона, расход на 1 литр смеси

Концентрация хозяйственного мыла в пенообразователе, %

Плотность получаемого пенобетона кг/м3

Прочность на сжатие пенобетона кг/см2

10

431

13.4

20

380

12.5

30

300

10.0

40

310

11.0

50

306

9.5

60

308

9.0

70

301

7.4

80

304

8.0

90

308

6.0

100

300

5.5

Все составы изготавливались по следующей рецептуре:

- натриевое жидкое стекло плотностью 1.34 г/см3 250 гр.

- кремнийфтористый натрий 50 гр

- молотый песок 150 гр

- пенообразователь 36 см3

Пенобетон на жидком стекле достаточно прочен. При одинаковой плотности он получается даже прочней автоклавного газосиликата. Ни один другой вид пенобетона, на цементной основе не может похвастаться подобным (см. Таблица 641-2)

Таблица 641-2

Зависимость прочности пенобетонов различного вида

Средняя плотность пенобетона кг/м3

Прочность пенобетона в кг/см2

Пенобетон на жидком стекле

Ячеистый газосиликат

100

0.9

-

200

3.8

-

300

10

-

400

22

15

500

39

25

600

58

33

700

74

50

800

92

72

900

110

98

Коэффициент теплопроводности пенобетона на жидком стекле, определенный методом постоянного источника тепла. Приведенные в Таблице 641-3 данные свидетельствуют, что теплопроводность пенобетона зависит не только от средней плотности, но и от строения веществ, входящих в его состав. При средней плотности в 200 кг/м3 коэффициент теплопроводности на аморфных формах кремнезема (тонкомолотое бутылочное стекло, минеральная вата) ниже, чем на кристаллических (молотый кварцевый песок) и составляет соответственно 0.066 и 0.071 Вт/(м х оС).

Таблица 641-3

Теплопроводность пенобетона на жидком стекле в зависимости от плотности и вида заполнителя.

Вид пенобетона

Средняя плотность,

кг/м3

Коэффициент теплопроводности,

Вт/(м х оС).

Изменение теплопроводности, пенобетона по отношению к пеностеклу (Δλ), %

пенобетон на жидком стекле

пеностекло равной плотности из расплава

(по СНиП, для сравнеия)

Пенобетон на основе жидкого стекла с наполнителем из кристаллического SiO2 (молотый песок)

100

0.051

-

-

150

0.062

-

-

200

0.073

0.0697

+ 4.7

250

0.081

0.081

0

300

0.093

0.093

0

350

0.109

0.102

+ 6.9

400

0.130

0.116

+ 12

 

То же, наполнитель – аморфное SiO2 (молотое бутылочное стекло, мин. вата)

204

0.066

0.0697

- 5.3

240

0.070

0.079

- 11.4

260

0.072

0.0837

- 13.9

Термическую стойкость пенобетона на жидком стекле проверяли на образцах кубах с ребром размером 7.07 см.

Образцы нагревали при 720оС в течении 45 минут, затем извлекали из печи, охлаждали до 30 – 40 оС в потоке воздуха температурой 0оС и снова помещали в печь. До разрушения образцы выдержали 12 циклов смены температуры.

Предельная температура начала деформации образцов-цилиндров диаметром 36 и высотой 50 мм под нагрузкой 0.5 кг/см2 составила 760оС. Таким образом, пенобетон на жидком стекле может быть использован при температуре до800оС.

Тема: Анализ строительного Интернета. Некоторые сообщения с Форумов.

Было размещено 07.07.03 по адресу: http://forum.vashdom.ru/forum8-10-11d.htm

Очкарики наступают 1 (Как правильно зажарить шашлык .....)

Меня всегда зачаровывал вкус шашлыка сделанного профессиональными шашлычниками. Я их дотошно распрашивал, записывал рецепты соусов, экспериментировал с мясом - все не то. Но однажды, рассматривая упаковку с древесным углем, наткнулся там на очень интересный совет - шашлык на углях переворачивать только один раз. Зарумянить с одной стороны, затем перевернуть, - и с другой. Я же всегда крутил шампура - старался равномерно прожарить. Попробовал - блеск, вот он тот непревзойденный вкус. Мясо прожаренное, но сочное и ароматное. Так что шашлычники не раскрыли мне главный секрет? Думаю они просто мысли не допускали, что таких элементарных вещей я не знаю.

Примерно такая же картина и в прикладном бетоноведении. Здесь, на Форуме, очень животрепещуща тема стяжки. То она непрочна, то отслаивается, то трескается и вообще управы на нее нет. Даже импортные сотавы бывает взбрыкивают. Все делятся секретами, советами и рекомендациями. Но никто не сказал главное - "Мясо нужно переворачивать один раз!"

Если спросить любого бетоноведа, почему на цементной стяжке образовываются трещины и отслоения, вот так впоймать, препереть в угол и в лоб - Почему? Ану колись гад. Что он ответит?

- Дык, это, усадка блин.

И будет смотреть на вас, как на законченного идиота, не знающего таких элементарных, в его понимании, вещей. Если очкарика и дальше мучить, он начнет что то лепетать про ВэЦэ, контрацептивы, гидросульфо... тьфу! и прочие трехкальциевые силикаты. В итоге вы расстанетесь взаимно удовлетворенными. Он - что блеснул эрудицией, Вы - что наконец то отвязались от придурка.

Думаете он глупости говорил? Отнюдь. Если все его рассуждения изложить понятным языком и вывести простые рекомендации, Вы и сами в этом убедитесь. А я просто помогу - буду переводчиком.

1. Эта загадочная контракция.

Если к цементу прилить воду начнется химическая реакция. По научному - цемент гидратирует. Продукты этой реакции - комплексные химические соединения, настолько сложны для понимания простого смертного, что даже их названия трудновыговариваемы. Но для нас важно одно - эти вновь образовавшиеся соединения, новообразования, занимают обьем несколько меньший, чем исходные вещества их родители - цемент и вода. Насколько меньший? - В среднем примерно на 3 процента. Если в цифрах, то обьем каждых четырех грамм воды, при химическом связывании с цементом уменьшается на 1 см3, а уменьшение истинного обьема системы "цемент+вода" составляет 4-5 см3 на каждые 100 гр. цемента.

Подобные внутренни изменения, выражающиеся независимо от условий твердения в сокращении истинного обьема системы "цемент+вода" и называются контракцией цемента. В физическом плане, контракция сопровождается суммарной усадкой, выражающейся в уменьшении внешнего обьема твердеющего цемента на протяжении длительного периода. Это приводит к увеличению прочности и, одновременно, пористости, а в некоторых случаях - к перенапряжению структуры и частичному разрушению цементного камня. Вот откуда трещины и отслоения. Это теория. Теперь - практические рекомендации, проистекающие из нее.

1.1 Кашу маслом испортишь!

Это, казалось бы противоречащее жизненному опыту утверждение, в нашем случае оказывается справедливо. Действительно, чем меньше цемента, тем меньше новообразований. Соответственно и сокращение их обьема вследствии контракции, в пересчете на суммарный обьем уложенного раствора меньше. А раз так то и усадочные деформации будут уже не такими сильными и, может быть, уже не проявятся в форме трещин.

Меньше цемента - меньше прочность. Верно. А нужна ли простой стяжке она такая уж большая? Тем более, что зачастую она выполняет функции всего лишь подстилающего, гидроизолирующего или выравнивающего слоя. И действительно, строительное законодательство нормирует для стяжек марочность порядка М25 - М75, редко больше. Что такое М75, много это или мало? Если встать на одну ногу, взять в руки груз весом 15 тонн и подпрыгнуть - стяжка разрушится. Если взять всего 10 тонн - устоит.

По технохимическим расчетам, прочность М75 можно вполне достичь, смешав цемент М400 с песком в объемной пропорции как 1:8. Если использовать цемент М500 то и вообще 1:12 будет нормально. (Плюс-минус пару тонн, какая вам собственно разница?).

1.2 И опять - "Чем меньше - тем лучше".

Цемент только тогда превращается в вяжущее, когда он смешан с водой. Воды, для полной гидратации цемента, нужно немного. Примерно треть от массы цемента. Если больше - это уже перебор. От лишней воды никакой пользы, один вред. Мало того, что в растворе она выполняет функции "жидкого заполнителя", прочности от которого ну никакой, так еще зимой она замерзнет и вообще все разорвет. Школьный опыт с бутылкой наполненной водой и выставленной на мороз помните?

И даже если мороза никакого не предвидится, все равно плохо. Особенно для стяжки. Площадь большая, испарение лишней воды бурное и быстрое. На своем пути пары воды буквально пронзают слой еще не набравшего прочность раствора. Он становится рыхлым, пористым и непрочным.

1.3 Крупное яблоко всегда вкусней мелкого.

Вышеприведенная сентенция не всегда истинна. Но применительно к заполнителям, вернее к главному заполнителю в стяжке - песку, это несомненно.

Как известно, все строительные композиции на основе цемента обязательно содержат заполнители - песок, щебень или все вместе. Пустоты между заполнителем занимает цемент. Прогидратировав с водой он то и склеивает все в единый монолит. Чем меньше оставшихся пустот, тем меньше потребуется цементного клея на его заполнение. А мы уже знаем, меньше цемента - меньше усадка.

Пустотность заполнителя характеризуется общим понятием - "гранулометрия заполнителя" и описывается строгими математическими законами. В соответствии с которыми меньший элемент заполнителя должен быть в 6.5 раза меньше большего. Для песка этот строгий математический параметр описывается обобщающей характеристикой - "модуль крупности". Чем он выше (до определенного предела разумеется), тем гранулометрия песка ближе к оптимальной. И соответственно цемента на заполнение пространства между отдельными песчинками потребуется меньше.

Природные пески целых стран имеют "плохой" модуль крупности. Украины например. Бог обделил - что тут поделаешь. Единственный выход - обогащение. Нужно взять песок, высушить его (иначе не сеется) и рассеять на фракции. В нужной пропорции смешать все назад, а мелочь выбросить. Долго, дорого, нудно. А куда деваться? Уж очень эффективно получается. Именно так и поступают все производители сухих смесей.

Зашел в центральную аптеку.

- Дайте что нибудь, ячмень на глазу вскочил.

Тетка почесала репу и выдала:

- От ячменя только дуля есть.

Так и в нашем случае, не будем сильно умными, а воспользуемся простым народным средством. В мелкий песок просто добавим крупного заполнителя. Ну не совсем крупного - гранотсев, например, вполне подойдет.

1.4 "... опять за рыбу гроши."

Только вроде бы разобрались с песком - новая напасть. Он оказывается еще и с глиной. И пусть этой глины мизер - 2-3 процента, вред от нее огромен и недооценивать его нельзя. А чтобы понять всю глубину проблемы опять немного теории.

Как я уже говорил, заполнители, в идеале, должны иметь определенную гранулометрию. Чем ниже пустотность - тем меньше нужно цемента на ее заполнение. Но цементный клей должен также и покрыть каждое зерно заполнителя целиком. При этом зерна немного отодвигаются друг от друга на толщину покрывающей их пленки цементного клея.

Когда заполнитель сравнительно крупный - черт с ней, с этой раздвижкой. Микроном больше, микроном меньше. А если мелкий? А если его размеры сопоставимы а то и меньше толщины этой пленки?

Непонятно? Сейчас разжую.

Представьте себе футбольный мяч. Теперь мысленно заполним его шариками поменьше - например от подшипника. Если посчитать, то окажется, что наружная поверхность футбольного мяча намного меньше суммы наружных поверхностей шариков, его заполняющих.

Частички глины очень маленькие. В тысячи раз меньше частиц песка. Поэтому удельная поверхность даже чуточки глины соизмерима, а то и больше, с удельной поверхности гораздо большего количества песка.

Больше глины в песке, соответственно больше его суммарная удельная поверхность. Значит нужно больше воды на обволакивание этих поверхностей. Увеличиваем количество воды - нужно добавлять цемент. Сплошной перерасход. Как быть? Очень просто - песок тщательно промыть. Или использовать уже промытый - речной. Всего то делов, а мы тут бодягу разводим.

* * * *

Ура!!! - мы теперь знаем истинную рецептуру состава для стяжки.

Берем ведер 8 песка, туда же пару ведер гранотсева. Все это в бетономешалку. Воды не жалеть. Колотим. Грязную воду сливаем. Добавляем свежую. И так несколько раз. Все пошла чистая. Промыли.

Тщательно сливаем воду, песок пусть остается. Бухаем к нему ведро цемента. Отмеряем все туда же треть ведра и еще чуть-чуть воды. Заново переколачиваем. И - опля!!! - под ноги шлепается куча чуть влажного песка. И что теперь с ним делать? Где это чертов очкарик? Насоветовал гад.

Не, наверное все правильно. Да и в умных книжках именно так все и написано. Нужно звать другого очкарика - химика. Ау химик. Ты где?

P.S. :-))) Химик придет завтра........

Сергей Ружинский, Харьков, Городок

Тема: Анализ строительного Интернета. Некоторые сообщения с Форумов.

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3791&t=3790

Вопрос:

Автор: Oleg (---.lutsk.ua)
Дата:   05-06-04 12:07

для уменьшения количества трещин в пенобетоне(блоках) добавляем мел строительный.
Вопрос к специалистам: как повлияет мел на характеристики пеноблока со временем(прочность, морозостойкость ...)?

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   05-06-04 15:28

для уменьшения количества трещин в пенобетоне(блоках) добавляем мел строительный.
Вопрос к специалистам: как повлияет мел на характеристики пеноблока со временем(прочность, морозостойкость ...)?

В соответствии с технохимическими расчетами при гидратации среднеалюминатных цементов может быть дополнительно связано примерно 12% кальцита введенного в бетонную систему извне. Таким “подарком” грех не попользоваться. Проще всего это сделать в форме добавки мела. Мел связывает определенное количество портлантида в труднорастворимые соединения а также способствует повышению степени гидратации цемента. Это приводит к увеличению концентрации новообразований в цементном камне и к повышению прочности бетона.
На этом факте и основано применение мела в качестве добавки к бетонам.

Так для тяжелых бетонов 2400 кг/м3 (по легким и тем более ячеистым у меня под рукой данных нет) добавка до 10% мела взамен цемента практически не отражается на их 28-суточной прочности.(Зато прочность на изгиб несколько возрастает).
Замена 20% цемента мелом снижает её на 10%, 30% мела снижают прочность на 25%.
В длительной перспективе (есть данные только до 2-х лет) идет медленный но неуклонный набор прочности. И если 20% мела от массы цемента дают недобор 28-суточной прочности на 10%, через 2 года хранения “недобор” будет компенсирован и в дальнейшем следует ожидать уже небольшой её прирост.

Обычно мел вводится в систему в виде меловой суспензии получаемой в процессе активного перемешивания меловой крупки с водой или барботирования в составе воды затворения. В случае работы с пенообразователями на основе смеси жирных и смоляных кислот (СДО) меловая суспензия одновременно выполняет функции стабилизатора пены.

Бетон с оптимальной добавкой мела (10% от массы низкоалюминатного цемента и до 30% для высокоалюминатных цементов) обладает очень важным свойством – он приобретает эффект самозащищенности в сильноагрессивных магнезиальных средах. Кроме того повышается плотность бетона, модуль упругости, водонепроницаемость, морозо- и морозосолестойкостью. Бетонная смесь с добавкой мела отличается повышенной водоудерживающей способностью, стабильностью и пониженной водопотребностью.
Все это обусловило достаточно широкое применение мела в качестве спец. добавки для производства особовысококачественных оборонных объектов. Экономический эффект от внедрения мела в таких бетонах составил на Украине почти 2 млн. рублей ( в ценах 1988 г.)
Более подробно о добавке мела будет рассказано в рассылке, которая выйдет в качестве приложения к циклу “ускорители” - это когда повалят
J вопросы, где брать молотую негашеную известь

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3735&t=3731

Вопрос:

Автор: zak (---.dialup.wplus.net)
Дата:   28-05-04 17:15

Наверное каждый пенобетонщик мечтает об автоматизации производства пеноблоков- я не исключение. Пообщался с немцами-говорят, что у них есть такой завод, но дает плотность только 800.
Может быть кто-то из наших талантов создал нечто автоматизированное? Не знаете ли Вы таких, я бы с удовольствием пообщался

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   29-05-04 10:33

Любая автоматизация в нынешней технологии производства пенобетона "упирается" в разнесенность и многостадийность технологического поцесса. Автоматизировать его теоретически возможно, но вот стоит ли, из экономических соображений? Во всяком случае для существующего технологического регламента.

Первой попыткой "собрать все в кучу" и тем самым максимально возможным образом все хозяйство автоматизировать явилась т.н. баротехнология - в некое устройство загрузили ингридиенты - через несколько десятков метров получили из шланга готовую пенобетонную смесь. Может быть не так дешево как хотелось бы получается, но зато воспроизводимость заявленных характеристик пенобетона закладывается еще на стадии проектирования барооборудования. Потребителю остается только использовать качественные ингридиенты (цемент, пенообразователь, ускоритель и т.д.) и соблюдать элементарные правила.

Но пенобетон из шланга это еще не готовый продукт - это всего лишь одна из стадий производства, - технологический передел, не представляющий абсолютно никакого интереса для потребителя.
Чтобы более полно автоматизировать процесс получения именно товарного продукта требуется модифицировать и следующую стадию производства, на которую мало обращают внимание - вызревание. (Многие пенобетонщики уже "дозрели" до понимания этого факта. Рассуждения, типа -Вот сделаем пенобетон, а дальше трава не расти" после первой же заливки упираются в кинетику твердения пенобетона - "Не встает быстро", говорят обычно).

В этом плане Виагрой для пенобетона могут послужить эффективные ускорители (либо комплексные усилия по управлению кинетикой набора прочности) - без них какие либо потуги по автоматизации тех. процесса превратятся в утомительное рукоблудство.

А переход на новые принципы ускорения кинетики набора прочности бетоном являются прекрасным поводом модернизировать и технологию их производства вообще и перейти на двумодальную пористость посредством вибровспучивания. (При весьма незначительном усложнении техпроцесса, кстати). На формирование теоретической основы подобного качественного скачка в производстве пенобетонов, собственно говоря и направлен цикл рассылок посвященных ускорителям (подписка на рассылку на Главной странице этого сайта).

На днях беседовал по телефону с ребятами из славного азовского городка. Они ранее приезжали ко мне и воспользовались этими рекомендациями. Минут десять не мог понять, чего же им ещё нужно - добились распалубовки в 15 минут!!!!! Наконец понял: - Им теперь хочется уже управлять процессом в сторону замедления, а то не успевают. :)

Автоматизация производства пенобетона возможна только после незначительного дополнения технологии его производства на базе существующего оборудования, направленного на управляемое пороформирование вкупе со столь же управляемой кинетикой набора прочности. Таково мое личное мнение.

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3677&t=3674

Вопрос:

Автор: Сергей (---.dial.s-net.net.ua)
Дата:   21-05-04 19:39

Подскажите, цемент марки ПЦ-400 и марки ПЦ-500 какого Украинского производителя наиболее подходит для производства пенобетона (качество/цена).
Заранее благодарен.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   22-05-04 11:53

В самом Вашем вопросе сокрыта потенциальная ошибка.
На Украине НЕТ цементов обозначаемых как ПЦ-400 или ПЦ-500.
У нас цемент имеет еще и так называемую группу эффективности (крайний случай проявления излишней “самостийности” - забежали даже вперед европейского цементного паровоза). Поэтому обозначение имеет вид, например: ПЦ\II – 500
Вы прочтете (на мешке, этикетке, сертификате, паспорте соответствия и т.д.) что это портландцемент марки 500, сделаете на нем пенобетон – и вполне вероятно, что у Вас ничего не получится.

Дело в том, что это будет цемент второй группы эффективности (ПЦ\II). А согласно украинских стандартов в таком цементе допускается от 6 до 35% минеральных добавок. Как Вы думаете, имея такую широкую” вилку, сколько к дорогому клинкеру добавят дешевого шлака? Причем на абсолютно законных основаниях.
По сути это будет уже Шлакопортландцемент – так его раньше и называли, честно и без непонятных манипуляций с обозначениями (мягко говоря). А шлакопортланд, без соответствующих операций, подстегивающих его кинетику набора прочности, применять в пенобетонных технологиях очень сложно – он медленно твердеет. Без ускорителей или пропарки наверняка не обойдетесь.

Выбирая украинский цемент нужно обязательно ориентироваться на первую группу эффективности (обозначается, как ПЦ\I – 400, -500) там шлака до 5%. Но она очень редка, дефицитна и, разумеется, дороже чем 2 группа.

Выбирая производителя, следует обязательно ориентироваться на его мощности в плане производства клинкера. На тех заводах, где производственные мощности слабы, или сырьевые запасы скудные, или потребность утилизации доменных шлаков превалируют (например Днепродзержинск, Краматорск), не делают высокомарочные быстротвердеющие цементы. А если и “делают” лучше б они этого не делали.

Предприятия “сидящие” на прекрасном сырье с близостью энергетической и транспортной инфраструктуры, с крупнейшими в Европе печами (например Каменецк-Подольск и Балаклея) потенциально способны выпускать качественные быстротвердеющие чистоклинкерные цементы. Но они уже ориентированы кто на Киев, кто на Россию и зарубеж, не испытывают затруднений со сбытом своей продукции, и, соответственно, имеют возможность диктовать свои условия – дорогой цемент у них. Сие же можно распространить и на “узких специалистов” типа Амбросиевки – сульфатостойкие, и особо высокомарочные цементы.

И совсем уж исключительны – производители, что называется штучного товара – разных модификаций глиноземистых цементов Харьковский опытный и Константиновский “Утяжелитель” (про их цены я вообще молчу, чтобы не пугать людей). Их продукция грамотно использованная в качестве добавки к основному цементу способна существенно подлечить главный бич пенобетона – повышенную трещиноватость.

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3673&t=2489

Вопрос:

Автор: Cтас (---.73.sitel.com.ua)
Дата:   19-04-04 10:22

Подскажите пожалуйста насколько точную дозировку цемента и песка можно осуществить, считая обороты шнека.И за сщёт чего при использовании воздуха снижает активность цемента примерно на 8-15% (из последней рассылки).Вопрос не из любопытства, а дело втом что у меня
цемент проходит :1 задувают в цементовоз, 2 выдувают на склад, 3 методом инжекции подаю в расходный бункер,затем смешиваю цемент с песком и опять воздухом подаю в смеситель.Использую компресор 5куб/мин 8атм. Ещё хочу включить в цепочку (технология бесконтактного помола материалов),там помол происходит тоже за счёт воздуха.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   19-04-04 12:50

По дозировке цемента посредством подсчета оборотов шнека...

Из нашей практики: Если в бункере цемент более менее улежавшийся - (прошло хотя бы 5 - 6 часов с момента выдувки) его насыпная плотность стабилизируется, во всяком случае без проблем удавалось дозировать цемент в 50 кг мешки с точностью плюс-минус 0.5 кг - большая точность нам была просто не нужна.
Подсчет оборотов велся сначала визуально, а затем при помощи простейшей электронной схемы - на валу был приклеен магнитик, который один раз на оборот замыкал контакты геркона, а тот управлял пересчетной декадой на одной микросхеме. Микросхема через дешифратор (еще одна микросхема) управляла жидкокристаллическим индикатором. Оператор смотрит на цифры и в нужный момент выключает эл. двигатель. Все.
Эту схему элементарно просто можно полностью автоматизировать, но в нашем случае это было не нужно.

По потере активности от аэрации...

Имелось в виду, что каждый цикл аэрации разнесен по времени на достаточно длительный период. Цемент взаимодействует не только с атмосферной влагой, но и с атмосферной углекислотой. Те реакции, которые должны происходить у Вас в пенобетоне, начинаются еще в бункере - происходит потеря активности и карбонизация монминеральных составляющих клинкера.
Чем меньше минеральных добавок-наполнителей в цементе, тем сильнее выражен эффект.
Если у Вас циклы транспортировки с применением аэрации происходят быстро - в течении нескольких раз за пару тройку дней, то продувка цемента воздухом и, соответственно введение в него новой порции атмосферной влаги и углекислоты можно расценивать как разовое.


По помолу в газовой среде...

Идея использовать струйную мельницу для домола цемента, тем более имея достаточно мощный компрессор, весьма рациональна. Тем более, что подбором сопел и разгонных камер можно вполне выйти на механоактивацию (читайте про сопло Лаваля - газовая термодинамика).
Взаимодействие атмосферной углекислоты с цементом (карбонизация) достаточно медленный процесс, и если вы будете сразу использовать подобным образом обработанный цемент (а по иному не получится т.к. диссипация энергии при механоактивации - порядка 30 - 40 минут, держать его без дела - значит терять бестолку полученный эффект) то она Вам не грозит.

Автор: Cтас (---.193.sitel.com.ua)
Дата:   20-04-04 14:44

Прежде всего спасибо за ответ.

Не является ли сопло Лаваля, две конусные трубы сваренные между собой малым диаметром? Мне что-то такое на основе таких конусов сделал один (кулибин)эта штука имеет колосальный всасывающий эфект,и большую скорость на выходе я ей пользуюсь для подачи песка в бункер.И ещё вопрос, будет ли правильно обработать в струйной мельнице не один цемент,а совместно цемент с песком.

С уважением Стас.

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   20-04-04 15:24

Сопло Лаваля - гидродинамическое устройство специальной формы, в котором газовый (пылегазовый) поток претерпевает сначала сжатие а затем расширение. Благодаря этому его скорость значительно увеличивается, а поднапорное давление рабочего тела трансформируется в увеличение его скорости.

Конфигурация сопла Лаваля формируется сложными кривыми, расчитываемыми по спец. мат. зависимостям в зависимости от входящей и выходящей скоростей, плотности газа и многих других. Расчитывать нужно для каждого типоразмера отдельно - просто копировать размеры в сторону увеличения или уменьшения нельзя т.к. не будут соблюдены критерии подобия (а их. кажись, для этого случая - 12 шт).

Сопло Лаваля Вы могли видеть на любой ракете. На авиационных турбореактивных двигателях они тоже имеются в обязательном порядке, но визуальную картинку искажает форсажная камера.

В упрощенном варианте сопло Лаваля действительно можно представить в качестве двух конусных трубок.

Механоактивация в струйных мельницах проходит намного эффективней, если в качестве мелимого тела используется цементно-песчаная смесь.
Но её коррозионное воздействие на разгонные сопла настолько высока, что в течении очень короткого времени оно сильно изнашивается, и сбивает запроектированные настройки конфигурации сопел. Производительность и тонина помола начинают меняться в худшую сторону. Изготовление мундштуков сопел даже из металокерамики - карбида вольфрама, мало спасает ситуацию.

Автор: Cтас (---.13.sitel.com.ua)
Дата:   10-05-04 14:25

Заинтересовал недорогой и простой в изготовлении шнек, труба и арматура (из последней рассылки),сделал и опробовал на песке.
Когда подаёшь на разжим спирали, примерно через 150-200кг.спираль начинает клинить в трубе,а при подаче в обратную сторону её скручивает в меньший диаметр,меняется шаг и она снова клинит.
Труба; внутр.диаметр 80;арматура 8мм. завитая на трубу 54,600об.мин.на валу. Арматуру перед завивкой грел автогеном.
Где ошибка? Нельзя греть арматуру или шнек не работает с песком?
С уважением Стас.

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   10-05-04 17:47

Шаг спирали должен быть максимально возможно равномерный. В противном случае в месте, где он наименьший, будут регулярно возникать пробки.
Также возможно возникновение пробок в криволинейных местах и изгибах рукава.

Проблема неравномерности шага усугубляется еще влажностью материала, вернее его текучестью, а если еще точней - углом ската.
По русски:
Насыпьте гору цемента. Добавляя новые порции на вершину получающегося конуса, вы увидите, что угол конуса все время остается примерно постоянный - т.е. Вы воочию увидите угол ската для цемента. Его даже измерять необязательно.

Теперь то-же самое проделайте с песком. Вы увидите, что получаются конусы разной конусности (простите за тавтологию). Чем острей конус, чем хуже песок ссыпается с кучки, тем больше его угол ската. Для сырых и липких материалов он может почти вплотную приближаться к 90 град.

Лечение проблемы:
1. Не транспортировать влажные материалы

2. Если это невозможно

- изготавьте спираль из прочного и пружинящего материала (чтобы разовая случайная пробка или "временное непрохождение" не усугубляло ситуацию и еще более не увеличивало неравномерность шага спирали. Еще, пружинящая спираль не так боится реверса, когда Вы опорожняетесь от запора.

- старйтесь изготавливать спираль не из круглого а из полосового профиля (на ребро). Нечто среднее, но технологичней - прямоугольный профиль. Хоть и трудней будет навивить, зато образующая профиля будет гораздо меньше, соответственно будет меньше трение -проскальзывания и, соответственно, торможения материала.
Самое лучшее и простое решение (и элементарно навивать) это квадратный профиль, но он дефицитен.

- уменьшите шаг спирали

- обеспечьте плавный и "без ямок"уклон спирали в сторону выгрузки без крутых перегибов

- обеспечьте равномерность шага спирали еще не стадии изготовления, а не последующим растягиванием. На токарном станке, например. Если не будет хватать "резьбовых" шагов - переставьте сзади гитару колес и перещелкните на "крупный шаг" - обычно про него забывают т.к. никогда не пользуются.

- контролируйте загрузку, чтобы шнек "не захлебывался" и его "не пучило". Шнек всегда должен работать с проскальзыванием а не внатяг.
Чем менее сыпучий материал, тем сильнее должно быть проскальзывание.

- используйтеь короткие шнеки с промежуточной перегрузкой.

Все таки данная конструкция предназначена для транспортировки цемента, который более сыпуч, всегда сухой и не такой абразивный, как песок. Поэтому будьте готовы, что Вам прийдется попотеть, чтобы добиться его стабильной работы на песке. Особенно на влажном.
Удачи.

С уважением Сергей Ружинский.

Автор: Zak (---.dyn-ip.SPb.SkyLink.RU)
Дата:   25-05-04 15:50

Уважаемый Сергей,
интересный вопрос по дозированию цемента при помощи счета количества оборотов шнека.
На сколько я понимаю, аналогичный метод дозирования применяют в волковысских смесителях непрерывного типа МАШ и Т 100.
К тому же, в них легко дозируется вода, т.е. регулируется водо-цементное отношение.
Не знаете ли Вы каково качество смешивания, что-то оно вызывает сомнение, да и точность дозации не оговаривается?
Интересно было бы узнать Ваше мнение по этим вопросам.

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   25-05-04 17:50


Вообще то дозирование путем подсчета оборотов шнека не совсем верное – т.к. в зависимости от условий загрузки/разгрузки все время будет меняться и производительность шнека. Соответственно прямой подсчет оборотов не способен обеспечить ни точность дозирования ни её стабильность. Обычно применяются дозаторы т.н. непрерывного типа, где транспортирующий механизм – транспортерная лента или шнек подвешены на сложной рычажной системе. А измерение ведется деффиренцированно по времени, балансу ветвей подвеса и скорости транспортирования (в приводе применяютя двигатели с изменяемым числом оборотов). Всем этим хозяйством управляет электроника, либо на отечественных дозаторах – механо-электрические следящие системы.
Разумеется, что чем сложней система тем она менее надежна. И даже супер навороченные импортные непрерывные весовые дозаторы не лишены их главного родового недостатка – накопление погрешности измерения. Из – за этого недостатка практически повсеместно, там где необходимо достаточно точное дозирование больших объемов, применяют простые весовые порционные дозаторы. На большинстве бетонных узлов все ингредиенты попросту тупо взвешиваются порциями и все – так и точней и дешевле.

Описываемый же ранее мной способ дозирования путем подсчета оборотов шнека я не возьмусь пропагандировать как универсальный. Во первых точность дозирования обеспечивало специальное хранилище, формировавшее равномерную загрузку. Во вторых, заборная часть шнека была очень большой – более 3 метров, что тоже играло на стабильность. И в третьих, дозирование осуществлялась порционно – в мешки фасовался цемент, и, следовательно, накоплененная ошибка распространялась только на 50 кг цемента.
Но если условия работы иного дозировочного оборудования на основе винтовых транспортеров будет организована подобным образом, я думаю оно будет работать с не меньшей точностью.

Вопрс:

Автор: Cтас (---.141.sitel.com.ua)
Дата:   30-05-04 11:54

Возможно применить метод вибровспучивания, используя наполнитель не золу, а молотый песок?
С уважением Стас.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.itl.net.ua)
Дата:   30-05-04 14:22

Метод вибровспучивания вообще то предполагает разнесение поризации пенобетона как во времени так и в пространстве. Сначала получаем мелкие поры - посредством воздухововлечения в присутствии пенообразователя. На этой же стадии, если позволяет оборудование осуществляется механоактивация и глубокая гидратация цемента. А также вводятся хим -добавки - пластификаторы, ускорители, гидрофобизаторы. Кроме того вводится будующий поризатор - алюминиевая пудра. И, весьма, желательно молотая известь.

Роль последней двояка - она повышает щелочность и тем самым интенсифицирует хим. реакцию выделения из алюминиевой пудры газа. Кроме того её гашение вызывает бурный подьем температуры что вкупе с ускорителями способствует быстрому набору прочности. Еще гасящаяся известь "отбирает" воду из пенобетона - это, с одной стороны оптимизирует В/Ц, с другой еще сильнее ускоряет распалубовку.

Зола-унос чем хороша - это ультрамелкий, но не пылевидный заполнитель. И главное - отброс. К тому же в ней, особенно свежей, всегда достаточно извести.

Если золы-уноса нет, можно вполне без неё обойтись. Или заменить молотым песком, как Вы и спрашиваете - но помол песка требует спец. оборудования. Если оно у Вас имеется такая замена вполне допустима.

На второй стадии залитые формы подвергаются вибровоздействию. Под воздействием вибрации, в течении 1 - 2 минут происходит интенсивная реакция между ал. пудрой и гидроокисями кальция из извести и цемента. К мелким порам от предварительного воздухововлечения прибавляются крупные - вышли на двумодальную пористость.
Еще через несколько минут - распалубовка и блоки отправляются на вызревание.

Часть 3 - Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов.

http://www.ibeton.ru/a52.php

6.5. Сернокислые соли

6.5.1 Натрий сернокислый – Na2SO4

Придворная знать в Средние Века не отличалась умеренностью в еде и питье. Проблема кишечных расстройств обусловленных перееданием весьма беспокоили высший свет. Поэтому когда в 1658 г. придворным аптекарем Иоганном Глаубером было предложено в качестве “реактивного” слабительного использовать сульфат натрия, его, в благодарность, так и назвали – “глауберова соль”.

В промышленности (СН) сульфат натрия (глауберова соль) очень широко применяется в производстве красителей, стекла и соды. В основном его получают естественным путем - из минерала мирабилита. Крупнейшим в мире поставщиком мирабилита является залив Кара-Богаз-Гол на Каспии. Дешевизна и доступность (СН) сделала его очень привлекательным для многих отраслей промышленности. В т.ч. и для строительной индустрии.

Готовя настоящую рассылку я решил “поднять” имеющиеся материалы по сульфату натрия и столкнулся с удивительным фактом – три дня сидел, но в почти тысяче книг и десятке тысяч статей из периодики я так и не нашел толкового, комплексного и всеобъемлющего исследования по (СН)!!!

Да, давно гостирован, да применяется, куда ни сунься – все и везде о нем упоминают. Но информация присутствует в форме отрывочных фрагментов и кусков. Мало того, еще в 1977 – 1978 гг. выдающиеся советские бетоноведы Баженов и Волженский устроили, что называется, форменную грызню на страницах журнала “Бетон и железобетон” (ведущего периодического издания страны по строительным технологиям, той поры), - перемыли косточки как друг другу (культурно и цивилизовано, разумеется), так и сульфату натрия, под горячую руку. И с тех пор – как обрезало. Видать утверждение, что некоторые щелочные соли, и в первую очередь сульфат натрия, резко негативно влияют на длительную прочность цементного камня, особенно при малых В/Ц, действительно имеет место – нет дыма без огня. (Негативное влияние сернокислых солей и сульфата натрия, в частности, было доказано еще исследованиями Бутта Ю.М. и Рояка Г.С. в 1956 г.)

Западное бетоноведение, в большинстве своем, также игнорирует (СН) как ускоритель. Во всяком случае, в знаменитой книге канадского бетоноведа Рамачандрана “Добавки в бетон” о нём практически не упоминается.

Механизм действия сульфата натрия заключается в том, что, реагируя с гидратом окиси кальция, выделяющимся из цемента, он образует гипс по формуле:

Ca(OH) + Na2SO4 + nH2O = CaSO4 x 2H2O + 2NaOH + H2O

Образующийся мелкодисперсный гипс реагирует с цементным клинкером и способствует более быстрой выкристализации новообразований из цементного геля. Наиболее эффективно как ускоритель, сернокислый натрий проявляет себя на шлакопортландцементах и пуццолановых портландцементах. При тепловлажностной обработке его эффективность увеличивается, хотя следует особо оговорить влияние сульфата натрия (в той или иной степени данные выводы будут справедливы и для других сернокислых солей – электролитов) на марочную 28-ми суточную прочность пропаренных бетонов в реальных диапазонах водоцементных соотношений. Ведь не секрет, что в производственных условиях В/Ц далеко от оптимальных значений. Данные проведенных экспериментов (по Б.А. Усову) сведены в Таблицу 651-1

Таблица 651-1

Влияние добавки (СН) на прочность пропаренного бетона в зависимости от расхода цемента и принятом В/Ц в % от R28

Вид и расход цемента в бетоне

В/Ц

Добавка (СН), в % от массы цемента

Предельно допустимая добавка (СН) для данного расхода цемента

0

1

2

3

3.5

Бетон на белгородском (низкоалюминатном) цементе, с расходом 250 кг/м3

0.4

67

78

85

86

84

2.7

0.46

62

77

88

89

86

2.5

0.52

57

68

73

72

71

2.3

0.58

51

62

65

64

63

1.8

0.64

45

57

58

57

56

1.2

 

Бетон на белгородском (низкоалюминатном) цементе, с расходом 350 кг/м3

0.4

59

69

74

73

73

2.5

0.46

55

63

68

68

67

2.3

0.52

48

59

62

61

60

2.1

0.58

45

54

56

53

52

1.7

0.64

40

48

50

48

47

1.2

 

Бетон на белгородском (низкоалюминатном) цементе, с расходом 450 кг/м3

0.4

56

64

67

67

66

2.2

0.46

51

59

63

61

59

2.0

0.52

47

54

56

54

53

1.7

0.58

43

49

50

47

46

1.2

0.64

39

45

43

41

38

0.9

Примечание: Таблица составлена по результатам графических данных с погрешность. +/- 1.

Длительность пропаривания – 9 часов.

Анализ таблицы однозначно свидетельствует, что для пропариваемых бетонов существует некий оптимум дозировок (СН) в зависимости от расхода цемента и принятого В/Ц. В приложении к пенобетонам, с их большими как В/Ц так и расходами цементов, допустимые дозировки (СН) настолько низкие, что говорить об использовании данного ускорителя в качестве индивидуальной ускоряющей добавки для пенобетонов подвергаемых ТВО не представляется возможным – допустимая дозировка (СН), при которой не произойдет сброса прочности после ТВО, будет неспособна значительно ускорить схватывание и твердение пенобетона, чтобы предотвратить его осадку.

В то же время по ряду своих воздействий на цемент ускоряющие и пластифицирующие добавки дополняют друг друга в плане сокращения расхода цемента. Как правило, там, где неэффективен индивидуальный ускоритель твердения (длительный режим ТВО, повышенный расход цемента, тонкомолотый высокомарочный цемент и т.д.), эффективной оказывается пластифицирующая добавка, и наоборот. Это свидетельствует, о том, что оптимальной для этих целей может оказаться комплексная добавка, состоящая из ускорителя твердения и пластификатора, например 1.5% (СН) + 0.15% (ЛСТ).

Таблица 651-2

Содержание СН в растворах и их плотность

Концентрация раствора, %.

Плотность раствора при 20оС, г/см3

Температурный коэффициент плотности раствора

Содержание безводного СН в 1 литре раствора (кг)

1

1,007

0,00021

0,010

2

1,016

0,00023

0,020

3

1,026

0,00025

0,031

4

1,035

0,00027

0,041

5

1,044

0,00029

0,052

6

1,054

0,00030

0,063

7

1,063

0,00032

0,074

8

1,072

0,00033

0,086

9

1,082

0,00035

0,097

10

1,092

0,00036

0,109

11

1,101

0,00038

0,121

12

1,111

0,00039

0,133

13

1,121

0,00041

0,146

14

1,131

0,00042

0,158

15

1,141

0,00043

0,171

6.5.2 Натрий тиосульфат – Na2S2O3 + натрий роданид – NaCNS

Описывая индивидуальные добавки, в данном случае, я вынужден описывать комплекс (натрий тиосульфат+натрий роданид) – это близнецы братья. Получаются они совместно, разделять их на составляющие никто не станет – во всяком случае, для строительных нужд годится и подобная смесь. Тем более что в определенных соотношениях, они способны усиливать действие друг друга, как ускорителей, проявляя аддитивный, а если верить некоторым исследованиям, то якобы даже и синергический эффект. (Исчерпывающе полными и достоверными доказательствами оного я не располагаю, поэтому и не берусь это утверждать однозначно).

…. В 1916 г. в Петербурге был убит Григорий Распутин. До этого его множество раз пытались отравить. Самый сильный из известных на то время ядов – цианистый калий, несколько раз подсыпали ему в пищу – подмешивали в кремовые пирожные и портвейн. Все попытки оказались безуспешными – яд Распутина “не брал”. Пришлось воспользоваться традиционным средством – пистолетом. На этой почве даже родилось несколько легенд обыгрывающих сверхъестественные способности этого, действительно неординарного, человека.

… в 1918 г. стреляет эсерка Каплан. Пули отравлены смертельным ядом кураре, Ленин должен был мгновенно умереть – он выжил.

Между тем, если бы в те времена наука о ядах была более развита, всех этих казусов с, казалось бы, верными отравлениями, удалось бы избежать. Яд кураре, как, оказывается, мгновенно разлагается при термическом воздействии – на выходе из ствола пуля уже была не ядовита. Цианиды в присутствии сахара мгновенно инактивируются в достаточно безобидные вещества – ну поболит немножко голова и все. На этом принципе даже основан один из методов техники безопасности при работе с цианидами – во время работы сосать леденец.

Среди широко распространенных цианидов сравнительно немного настоящих ядов. (Но, как правило, цианидами называют именно их). Те же, очень светостойкие синие краски, - "берлинская лазурь" и "турнбулева синь", представляющие собой цианистые комплексы железа, абсолютно безвредны.

При производстве кокса из угля образуется огромаднейшее множество побочных продуктов. В том числе и цианистая кислота – сильнейший яд. Слава Богу, что одновременно с ней, из того же коксового газа, в процесс его очистки по содово-мышьяковому методу, синтезируется и тиосульфат натрия. В его присутствии цианистая кислота (аналогично, как и в присутствии сахара) нейтрализуется в достаточно безобидную натриевую соль тиоциановой кислоты ( 4-гр опасности – малоопасные вещества, предельно допустимая концентрация – 0.1 мг/дм3) – роданид натрия, по общеупотребимой классификации. В итоге получаем механическую смесь водных растворов двух веществ – тиосульфата и роданида натрия.

Только на Украине, пристроить хоть куда нибудь данный комплекс, являющийся, по сути, техногенным отходом коксохима, причем из веществ, разделить которые достаточно сложно, озабочены несколько крупных коксохимических комбинатов - ОАО “Запорожкокс”, ОАО “Авдеевский коксохимический завод”, ГП Мариупольский государственный коксохимический завод. Продолжать сбрасывать их в реки – времена уже не те. Поэтому одним из направлений цивилизованной их утилизации, этими предприятиями видится использование тиосульфатов и роданидов в качестве ускорителей в составе полифункциональных модификаторов для строительной индустрии – система “Релаксол” - Запорожье, пластификатор ПЛКП – Днепропетровск, пластификатор ДАР – Авдеевка.

Весьма не бедные коксохимики приложили большие усилия и затратили много денег на исследование поведения тиосульфатов и роданидов в бетонных композициях. На сегодняшний день ни одна другая добавка (на Украине так точно) не может похвастаться столь пристальным к себе вниманием со стороны как научного, так и прикладного бетоноведения. Может быть, поэтому в последнее время и прослеживается ренессанс сульфатов в технологии бетонов. Если ранее их рекомендовали в основном в качестве ускорителей твердения при тепловлажностной обработке, особенно по “жестким режимам” (экономика должна быть экономной – “влупить” сразу +95оС, без энергоемкого и длительного предварительного прогрева, - это “по нашему”), то сейчас строительное законодательство “изыскало” возможность более широкого толкования, как своей нормативной базы, так и научно-методологической её основы. Пришедшие на смену тривиальному сульфату натрия – тиосульфат и роданид натрия, являющиеся также дешевым, бросовым отходом, по последним научным изысканиям оказывается, тоже даже очень хороши. Во всяком случае, объемам их производства и применения на Украине и в России может позавидовать любая другая добавка – а это тоже о чем-то говорит.

Если учитывать что всегда существует ничтожно малая, но потенциальная опасность, что не вся цианистоводородная кислота была нейтрализована тиосульфатом в роданид, использование комплекса (тиосульфат натрия+роданид натрия) в составе полифункциональных модификаторов с участием технических лигносульфонатов следует признать весьма продуманным решением. Содержащиеся в технических лигносульфонатах редуцированные древесные сахара способно полностью инактивировать даже следы цианидов. Поэтому, на мой взгляд, утверждения, что полифункциональные комплексы на основе отходов коксохимии ядовиты, не выдерживают никакой критики.

Основа всей линейки запорожских хим. добавок системы “Релаксол” (23 вида ) построена именно на тиосульфатах и роданидах натрия. Они активно потребляются как на внутреннем рынке, так и экспортируются во многие страны СНГ, а также за рубеж. В чем корни такой бешенной популярности? - вопрос весьма дискуссионный. На мой взгляд, блестяще сработала маркетинговая служба предприятия, сумевшая “раскрутить” под видом полифункциональных составов, по сути, бросовый отход коксохимического производства. И еще вопрос, кто сметливей в вопросах бизнеса – хохлы или евреи. Немаловажно также и серьезное научно-методологическое сопровождение проекта. Хотя в стане тех же ученых-бетоноведов, до сих пор, нет четкого и единого мнения по поводу сульфидов, сульфатов, тиосульфатов и роданидов в технологии бетонов (особенно в плане их предельных дозировок), отрицать их достаточно высокую эффективность никто не возьмется.

Согласно исследований, проведенных львовскими учеными, тиосульфат и роданид натрия несколько увеличивают степень гидратации цемента. А раз так то увеличивается и прочность (см. Таблица 652-1). И хотя подобное “увеличение”, вполне приемлемое в технологии тяжелых бетонов, не способно в полной мере удовлетворить “аппетиты” пенобетонщиков, которые очень ценят “взрывной” набор прочности именно в первые сутки, если нет других, более эффективных, ускорителей под рукой, сгодятся и эти. Тем более, что они практически всегда поставляются в составе полифункциональных комплексов, в сбалансированных с пластификаторами комбинациях (линейка добавок украинского “Релаксола”, например). А любой полифункционал, по своей эффективности, оставляет далеко позади любую индивидуальную добавку, будь то индивидуальный ускоритель или индивидуальный пластификатор.

 

Таблица 652-1

Степень гидратации и прочность портландцементного камня с добавками тиосульфата и роданида натрия.

Вид и количество добавки

Степень гидратации цемента (%) в возрасте

Прочность на сжатие (МПа) в возрасте

1

7

1

7

Без добавок

24

35

9.8

38.9

С добавкой 2% тиосульфата натрия Na2S2O3

52

60

14.7

49.7

С добавкой 2% роданида натрия NaCNS

44

51

13.3

42.8

Следует отметить, что исследователи не уточнили какой именно цемент они применяли, поэтому прочностные показатели из таблицы весьма сложно сравнивать со степенью эффективности других добавок.

Отдельный вопрос, который хоть непосредственно и не касается темы ускорения, но очень сильно “портит кровь” заводским технологам, а соответственно, отражается на степени применимости той или иной добавки – это её растворимость в воде. И хотя еще в 1819 г. достопочтеннейший Гей-Люссак построил первые диаграммы растворимости различных солей в воде и он же подметил существование отдельных кривых растворимости для безводного сульфата натрия и его десятиводного и семиводных гидратов – до сих пор приводятся весьма противоречивые сведения по их растворимости в воде. Если опустить всю эту “многоводную” кашу и учесть, что сульфат натрия (равно как и тиосульфат натрия и все остальные), как правило, применяется в строительной практике в составе водных растворов, и процесс их выкристализации именно из водных растворов нас и интересует, то условимся далее, что мы имеем дело именно с его десятиводной модификацией. Растворимостью именно этой модификации и будем далее оперировать.

Из такого, казалось бы, малозначимого показателя, как растворимость, проистекают огромаднейшие сложности технической реализации приготовления, хранения и транспортирования сульфатсодержащих добавок. Если проанализировать Таблицу 652-2, то можно заметить, что при понижении температуры, растворимость сульфатов также очень сильно снижается. Гораздо сильней, чем остальных добавок.

Таблица 652-2

Предельная растворимость некоторых ускорителей (в гр/литр) при различных температурах

Название соли

0оС

+10оС

+20оС

+30оС

+40оС

+50оС

+60оС

Падение растворимости, при падении температуры с +20оС до 0оС, разы

Сульфат натрия десятиводный Na2SO4 х 10Н2О

50

90

194

408

-

-

-

3.88

Сульфат натрия семиводный( Na2SO4 х 7Н2О

195

300

440

-

-

-

-

 

Сульфат натрия безводный Na2SO4

-

-

-

-

488

467

453

 

Тиосульфат натрия пятиводный Na2S2O3 x 5H2O

344

379

412

459

506

629

674

1.19

Формиат натрия HCООNa x 2H2O

305

377

465

нет данных

518

нет данных

546

1.52

Хлорид натрия NaCl

367

358

360

363

366

370

373

0.9

Хлорид кальция CaCl2 х 6Н2О

595

650

745

1020

1250

 

 

1.25

Нитрит натрия NaNo2

721

780

845

916

984

1041

нет данных

1.17

Нитрат кальция четырехводный Ca(No3)2 х 4Н2О

1020

1153

1203

1526

1959

 

 

1.18

Нитрат кальция трехводный Ca(No3)2 х 3Н2О

 

 

 

 

2375

2815

нет данных

 

Поташ (калий углекислый) K2CO3 х 1.5Н2О

1055

1080

1105

1137

1169

1212

1268

1.05

Сода (натрий углекислый) Na2CO3 x 10H2O

70

125

215

388

-

-

0

3.07

Примечание:

1.Данные по растворимости некоторых модификаций солей, как правило, не используемых в строительной индустрии, даны для справки и выделены курсивом.

2. Растворимость сульфата натрия имеет аномальный характер. В диапазоне 0оС – +32.4оС она повышается. При дальнейшем повышении температуры – она начинает снижаться.

3. Из водных растворов при охлаждении ниже +32.4оС выкристаллизовывается десятиводный сульфат натрия. При температуре раствора выше +32.4оС – выпадает безводный сульфат натрия.

Мало того, что растворы сульфата натрия приходится приготавливать и хранить в низкоконцентрированном виде, так еще и при любом снижении температуры (падение температуры с +20оС до нуля снижает его растворимость в 3.88 раза), обвальное падение их растворимости вызывает выкристализацию - сульфат натрия попросту оседает на дне емкостей, забивает трубопроводы, ломает насосы и т.д. Если учесть, что мы живем не в благословенной Калифорнии, и морозы у нас не редкость, - данная особенность поведения сульфатов существенно снижает степень их применимости в качестве строительных добавок массового применения. Особенно это касается кустарных или полукустарных условий, когда нет возможности хранения больших объемов низкоконцентрированных растворов, или регулярно следить за температурой высококонцентрированных.

Сходная картина по растворимости прослеживается и по тиосульфату натрия (опять мы рассматриваем его пятиводную модификацию – ту, что из водных растворов выкристаллизовывается). Хотя она гораздо выше, чем у сульфата натрия, при хранении тиосульфат натрия разлагается.

На способности к легкому окислению, т.е. действовать в качестве восстановителя, а также на способности присоединять к себе многие вещества, с которыми он образует, комплексные соли основано множество способов применения тиосульфата натрия в промышленности. В кожевенном деле его используют в качестве восстановителя хромовой кислоты; в текстильной и бумажной промышленности – для освобождения от отбеливателей; в кинофотопромышленности – в качестве фиксажа (закрепителя); в медицине и ветеринарии – для лечения ряда заболеваний и т.д.

Под воздействием кислорода воздуха тиосульфат натрия разлагается по формуле:

2Na2S2O3 + O2 =2Na2SO4 + 2S

Если учесть, что тиосульфат натрия, применяемый в строительстве получается в процессе очистки отходящих коксохимических газов по содово-мышьяковому методу, а даже ничтожно малые примеси мышьяка или сурьмы выступают сильными катализаторами описанного выше разложения, становится понятным почему в процессе хранения тиосульфата натрия возникают перманентные проблемы с его выкристализацией из водных растворов. Просто выкристаллизовывается уже собственно сульфат натрия, образовавшийся в процессе такого разложения. Ведь его растворимость в 3 – 5 раз ниже, в зависимости от температуры.

Следует также обязательно учитывать, что в смеси тиосульфата и роданида натрия, в силу особенностей технологической реализации их получения, также изначально всегда обязательно присутствует достаточно много сульфата натрия в качестве примеси.

Есть достаточно простой способ определения повышенной склонности тиосульфата натрия к разложению кислородом воздуха – по цвету. Если он красноватого цвета, значит, в нем присутствует много соединений мышьяка-катализатора. Соответственно такой продукт превратится в сульфат натрия быстрее, чем не окрашенный.

При хранении и перевозке сухого тиосульфата натрия следует не только предохранять его от атмосферных воздействий, но и следить, чтобы его температура не превышала 56оС – при этой температуре он плавится начисто в собственной кристаллизационной воде.

Еще одна особенность производства пенобетона, связанная с сульфатом натрия заключается в том, что многие пенообразователи на основе нефтяных кислот непосредственно содержат его в своем составе. Особо это касается модификаций пенообразователей ориентированных для других целей, и, в первую очередь, используемых в нефтяной и нефтедобывающей промышленности (буровые версии ПО-6 и ТЭАС). Остаточная серная кислота, которой бывает порой до 20% в товарном сульфоноле – основном сырье, для производства таких пенообразователей, после нейтрализации её щелочью, превращается в сульфат натрия. При похолодании он выпадает из пенообразователя и оседает на дне хранилища. По незнанию многие начинающие пенобетонщики сталкиваются с этой проблемой и не могут понять, почему падает качество их продукции. Оказывается, что в результате такого расслоения пенообразователя, они сначала работают на пенообразователе без ускорителя, а затем на ускорителе без пенообразователя.

В начале лета я отправляюсь на ежегодную, уже традиционную конференцию, посвященную, в первую очередь, именно практике применения тиосульфатов и роданидов в составе полифункциональных модификаторов в технологии бетонов. Обещаю сделать более развернутую и специализированную рассылку, посвященную её итогам.

6.5.3 Кальций сернокислый (гипс) CaSO4

То, что гипс нельзя добавлять в цемент знают все, более менее грамотные строители - бурное ускорение схватывания и твердения цемента на первых порах, совсем скоро сменится практически полным его разрушением. Виновником безобразия будет гидросульфоалюминат кальция - эттрингит. Образовываясь в цементном камне, в присутствии повышенных дозировок гипса, это вещество очень сильно увеличивается в объеме и буквально разрывает цементный камень в порошок.

Между тем, как известно, гипс замедляет схватывание цемента (не путать с твердением!!!). Поэтому при изготовлении цемента, гипс в обязательном порядке добавляют к клинкеру при его помоле. Механизм действия гипса на сроки схватывания цемента заключается в понижении растворимости безводных алюминатов кальция в растворе CaSO4 и в образовании пленок гидросульфоалюмината кальция на поверхности зерен цемента. Сроки схватывания цемента, а отсюда и требуемая добавка гипса зависят от его минералогии (точней от содержания в цементе трехкальциевого алюмината С3А) и от концентрации извести СаО в начальной стадии гидратации. Так, стоп, Остапа понесло. Перехожу на нормальный язык…

Итак, гидросульфоалюминат кальция – эттрингит (ой, можно я дальше буду его называть по-нашему – “цементная бацилла”, а то немец придумал, а мы теперь должны язык ломать) вещь конечно хорошая и полезная для прочности бетона. Но в разумных пределах, разумеется. Степенью этой разумности управляют еще на цементном комбинате, регулируя количество гипса вводимого при помоле в зависимости от конкретной сырьевой базы производства клинкера. (Цем. комбинаты, иногда, “степень разумности” трактуют на свой лад – тогда строители получают так называемый цемент-быстряк, - от добавления воды он схватывается мгновенно, прямо в бетономешалке.)

Когда мы вмешиваемся в химизм взаимодействия цемента с водой (а это в пенобетонных технологиях сплошь и рядом) – следует откорректировать и содержание гипса в цементе. Например, при дополнительном измельчении цемента путем домола или используя глубокогидратированный цемент (домол в водной среде и даже простое скоростное перемешивание, что, в принципе по конечному эффекту одно и тоже – см. ранее вышедшую рассылку “Активатор…”) мы увеличиваем количество выхода в реакцию трехкальциевого алюмината С3А. Он сам по себе является первопричиной формирования начальной прочности цементного камня, затем, конечно, вступает в действие “тяжелая артиллерия” - силикатные составляющие цемента, но их отложим на потом.

Так вот, раз больше “вышло” трехкальциевого алюмината, значит, без боязни образования цементной бациллы, можно увеличить и количество гипса.

Еще, очень часто, при приготовлении пенобетона, мы умышленно увеличиваем в цементной суспензии количество извести – СаО. Это может быть как известь введенная “случайно”, с золой уносом, молотыми доменными шлаками и т.д., так и известь, вводимая умышленно – в качестве стабилизатора пены, например, при использовании пенообразователей на основе смеси омыленных жирных и смоляных кислот – СДО, или известь, вводимая для повышения щелочности жидкой фазы при производстве вибровспученных пеногазобетонов. В любом случае, раз уж попала в цементную композицию “внешняя” известь, имеет смысл ею разумно распорядиться, - пусть она подстрахует от образования цементной бациллы, когда мы добавим в общую кучу еще и гипс.

В зависимости от минералогического состава цемента, тонины его помола и условий твердения оптимальное содержание добавки дисперсного полуводного гипса колеблется в пределах 5 – 8%. В начальные сроки твердения бетона наилучшие результаты получаются при использовании высокопрочного гипса и несколько худшие при использовании обычного полуводного гипса (гипс строительный). Образующиеся при добавке гипса кристаллы гидросульфоалюмината кальция обуславливают быстрое нарастание прочности бетона в начальные сроки твердения.

(Логично предположить, что изобретенное советскими учеными ВНВ, – вяжущее низкой водопотребности, обусловившее настоящий бум в монолитном домостроении – продукт сухого домола цемента в присутствии нафталинформальдегидного суперпластификатора С-3, - также, в какой-то мере, реализует эту идею. Всегда присутствующие в С-3 остаточные сульфаты грамотно “встречают” повышенный выход трехкальциевого алюмината из-за домола. Вполне возможно, что и иные сульфаты, те же тиосульфат и роданид натрия, водимые в составе интенсификаторов заводского помола способны на подобного рода эффекты).

Свойства бетона с повышенным содержанием гипса в цементе изучались проф. Скрамтаевым Б.Г., и канн. тех. наук Будиловым А.А. При этом были исследованы бетоны на портландцементах марок 400, 500 и 600 с содержанием трехкальциевого алюмината более 8% (высокоалюминатный цемент). Цемент смешивали с добавкой гипса в мельнице, что увеличивало тонкость помола заводского цемента. Бетонные смеси имели хорошую жесткость при расходе цемента 350 кг/м3 (с В/Ц=0.4) и 400 кг/м3 (с В/Ц=0.35). Как видно из Таблицы 653-1, дополнительная добавка гипса в суточном возрасте дает увеличение прочности бетона в 2.14 – 4.66 раза, а в 28-суточном – в 1.1 – 1.45 раза. Добавка гипса и домол цемента позволили получить бетон быстротвердеющий, повышенной марки. В возрасте 28 суток прочность бетона достигла 600, 700 и 800 кг/м2.

Таблица 653-1

Влияние добавки гипса на прочность бетона.

Вид цемента

Расход цемента в кг на 1 м3 бетона

В/Ц

Жесткость бетонной смеси в сек.

Предел прочности бетона при сжатии в кг/см2 через

1 сутки

3 суток

28 суток

Заводского помола с добавкой 3% гипса, активностью 600 кг/см2

350

0.4

10 – 12

79

267

552

400

0.35

12 – 15

102

338

602

То же, с дополнительной добавкой 8% гипса и повышенной тонкостью помола (домол в шаровой мельнице)

350

0.4

15 – 17

217

490

740

400

0.35

18 – 20

476

585

877

Заводского помола с добавкой 3% гипса, активностью 560 кг/см2

350

0.4

10 – 12

63

256

622

400

0.35

12 – 15

95

340

673

То же с добавкой 6% гипса той же тонкости помола (кратковременное смешение в шаровой мельнице)

350

0.4

10 – 12

271

431

768

400

0.35

12 – 15

334

516

859

Заводского помола, активностью 475 кг/см2

350

0.4

10 – 12

108

342

567

400

0.35

12 – 15

134

481

687

То же, с дополнительной добавкой 4% гипса и той же тонкости помола (кратковременное смешение в шаровой мельнице)

350

0.4

10 – 12

231

394

617

400

0.35

12 – 15

298

517

758

На основании полученных результатов можно рекомендовать в случае отсутствия быстротвердеющих цементов заводского изготовления на заводах и полигонах сборного железобетона применение домола цемента и введение повышенного количества гипса в сумме не более 8%. Добавка гипса сверх этого количества приводит к слишком быстрому схватыванию цемента, загустению бетонной смеси и потерей её удобоукладываемости. Поэтому она не может быть рекомендована для тяжелых бетонов, но эту их особенность можно с успехом использовать в производственно-технологических цепочках, где производство бетона и его потребление сконцентрированы в одном месте, а быстрое схватывание является желательным явлением – производство пенобетона, малых архитектурных форм, элементов мощения, прессованных и гипер- прессованных цементно-песчаных изделий – кирпича, черепицы и т.д.

Еще более эффективным методом является мокрый домол цементов с добавкой не только гипса но и ускорителя. Опыты, проведенные в свое время в ЦНИПС-е Г.А. Аробелидзе, показали, что для получения быстротвердеющих бетонов без тепловой обработки очень эффективным является применение совместной добавки гипса и хлористого кальция. Так дополнительная добавка 3% гипса при домоле высокоалюминатного (С3А=9%) цемента увеличила его суточную прочность на 89%. Введение дополнительно еще 2% хлористого кальция повысило суточную прочность на 324% по сравнению с прочностью бетона без всяких добавок. Для низкоалюминатного (С3А=4) цемента цифры не столь впечатляющи, но все равно очень высокие – 77% и 205% соответственно.

Тема: Анализ строительного Интернета. Некоторые сообщения с Форумов.

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3143&t=1568

Вопрос:

Автор: Андрей (---.vostok.net)
Дата:   01-09-03 12:17

есть мелкая алюминиевая стружка очень дешево, возможно может быть использована для производства пенобетона

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (194.44.57.---)
Дата:   09-03-04 20:04

В производстве ячеистых бетонов действительно используются некоторые порошкообразные металлы, способные в щёлочной среде выделять газ (водород), и тем самым "вспучивать" бетон, превращая его из обычного "тяжелого" в лёгкий - ячеистый.

Наибольшую популярность получили порошкообразные цинк и особенно алюминий.

Для предохранения от преждевременного окисления, эти порошки защищают специальными покрытиями - обычно парафином, которые перед непосредственным применением следует удалить - прокаливанием либо смыванием в среде ПАВ.

Т.к. из 1 гр. порошка алюминия, например, образуется достаточно много водорода - примерно1.2 литра, вводить эти порошки, для образования очень мелких пор размерности около 1 мм, следует в очень измельчённом состоянии - микронной размерности, и очень равномерно.


В связи со всем вышеуказанным, алюминиевая стружка, как бы тонко она ни была измельчена, вряд ли подходит для производства ячеистых бетонов.

С уважением Сергей Ружинский.

 

Было размещено по адресу: http://allbeton.ru/read.php?f=1&i=3005&t=2987

Вопрос:

Автор: Алексей (---.ic.vrn.ru)
Дата:   29-02-04 17:34

Третьего дня посетил выставку в Соколниках по строй материалам. По пенобетону были всего две фирмы. Была фирма производитель по оборудованию для производства газосиликатных блоков из Екатеринбурга. При помощи добавок распалубку блоков можно производить через час-два максимум без автоклава. Посмотрел сам блок с виду не плохой, даже лучше пенобетонный. Единственно само устройство в котором происходит смешение очень дорогое без двигателя от ВАЗ -011 250 т/р. Кто знает где дешевле это оборудование напишите.

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (194.44.57.---)
Дата:   29-02-04 18:00

Твердение силикатных бетонов (газосиликаты - их ячеистая разновидность) основано на т.н. гидросиликатном твердении известкового вяжущего и кремнеземистого заполнителя. По простому между известью и песком.
Эта реакция принципиально возможна только при температуре выше 150 град в водной среде. Чтобы вода при такой температуре не закипела и не испарилась - нужно повышение давления, - автоклав.

Если автоклава нет - значит это не газосиликат а какая-то из разновидностей ячеистых бетонов - ГАЗОбетон или ПЕНОбетон.

Косвенно подтверждением может служить и применение ускорителей - они работают именно в цементных композициях. В известково -кремнезёмистых, особо ничего то и не ускоришь, кроме как повышением температуры реакции.

Использование в качестве привода смесительного оборудования двигателя мощностью порядка 50 квт. однозначно свидетельствует о его высокой энерговооруженности. Очень похоже на измельчитель "вышедший" на механоактивацю. На Украине, кстати, для этих целей обычно используют двигатели КрАЗ-ов.

В случае механохимических модификаций известково-кремнеземистых композиций, действительно возможны частичные гидросиликатные реакции без автоклавирования. Достижимая прочность хоть и отстаёт от потенциально достижимой, но всё же в несколько раз превышает потребную для ячеистых бетонов общестроительного применеия.

С уважением Сергей Ружинский.

Было размещено по адресу: ttp://allbeton.ru/read.php?f=1&i=2995&t=2626

Вопрос:

Автор: Ольга (212.45.4.---)
Дата:   23-01-04 12:36

Подскажите, чем можно и нужно облицевать фасад дома из пенобетона с наименьшими затратами и с максимальной внешней привлекательностью?

Ответ:

Автор: Сергей Ружинский (---.xantic-ip.net)
Дата:   25-01-04 19:29

Вопрос – “Чем защищать от атмосферных воздействий наружную поверхность конструкции из пеноблоков”, - лежит в плоскости больше теплофизики, чем эксплуатационной долговечности.

Самое оптимальное решение – окраска стены из пенобетона, какой либо силикатной краской с гидрофобными свойствами. Если стена не ровная и не красивая – штукатурить, а затем красить. Наружный защитный слой из кирпича – самое худшее решение. И именно выбирая его, многие, особенно частные застройщики, разочаровались в пенобетоне, как гаранте теплоты и сухости. Хотя истинная первопричина проблем – несоблюдение элементарных теплофизических законов.

Теплофизика зданий, в последнее время, стала ну уж очень лакомым куском для различных манипуляций, махинаций и псевдонаучных подтасовок. И это понятно – за каждой цифрой в “проектировочном” законодательстве стоят огромаднейшие деньги. Чуть-чуть поменяли цифирки – и вот вам расцвет вентилируемых фасадов; обиженных ячеистобетонщиков ублажили – ренессанс пенобетона (скоро ним как семечками бабушки начнут торговать). Пластиковооконщики, те вообще как тараканы – вроде и нет никого, а крошки со стола кто-то сожрал.
Более развернутому освещению данной проблемы, на примере создаваемого сейчас в Украине “проектировочного” СНиП-а на теплофизические параметры вновь проектируемых зданий и сооружений, будет посвящена одна из рассылок (ориентировочным объемом 37 тысяч знаков) “Все о пенобетоне” сайта www.ibeton.ru.
И даже если Киевским разработчикам так и не удастся (может хоть кому-то в СНГ удастся, наконец!!!) создать действительно сбалансированный закон, учитывающий НАШИ климатические условия, преодолев при этом совокупные лоббистские действия ячеистобетонщиков, стекольщиков и фасадчиков именно этот, уже “самостийный”, СНиП показателен самим подходом к его созданию.
А пока лоббисты перетягивают одеяло, каждый на себя, мы не должны мерзнуть. И очень здравые и разумные идеи, объединённые общим девизом - “Как сделать, чтобы в доме было тепло” никто не помешает нам использовать в личном домостроении.

Автор: Inferno (62.183.50.---)
Дата:   25-01-04 22:47

И чем собственно кирпич плох? Ведь теплофизические св-ва конструкции есть сумма свойств ее компонентов.

Автор: Сергей Ружинский (---.xantic-ip.net)
Дата:   26-01-04 01:09

"Встречать" холод должны материалы с наименьшей теплопроводностью. Иначе точка росы оказывается внутри стены. И если она из пенобетона, то такая конструкция способна всего за зиму набрать до 18 литров воды на квадратный метр. Соответственно реальная теплопроводность такой конструкции настолько ухудшается, что стены промерзают насквозь.
Один из разработчиков упоминавшегося выше украинского СНиП-а, когда недавно докладывался на конференции, на вопрос "Как Вы оцениваете практику утепления зданий ИЗНУТРИ, блоками из ячеистых бетонов?" ответил - "Это преступление"

Автор: Alexander (---.dialup.cl.spb.ru)
Дата:   27-02-04 09:30

Сергей, Вы можете пояснить почему нельзя обкладывать пенобетон кирпичем? По всем нормам выходит что можно.
Большое количество домов в Санкт-Петербурге (высотных) строится монолитно, стены из кирпича, внутри пенобетон - наверное строители знают, что делают?

Автор: Сергей Ружинский (194.44.57.---)
Дата:   27-02-04 21:47

> Сергей, Вы можете пояснить почему нельзя обкладывать пенобетон >кирпичем? По всем нормам выходит что можно.
>Большое количество домов в Санкт-Петербурге (высотных) строится >монолитно, стены из кирпича, внутри пенобетон - наверное строители >знают, что делают?

Я не утверждал, что "Нельзя", я говорил, что из всех возможных вариантов: окраска, штукатурка и кирпичная кладка, последний хуже всего.
Как это ни парадоксально, но чем с меньшей теплопроводностью используются стеновые материалы, тем более требовательно следует подходить к их наружной отделке. Иначе можно получить эффект абсолютно противоположный ожидаемому.

При проектировании теплофизических характеристик зданий на профессиональном уровне (Ваш пример с С.-П.)используется достаточно сложный расчетный механизм (страниц 30 формул и пол сотни таблиц), благодаря которому, а также с учетом климатических особенностей данного региона и реальных, подтверждённых лабораторно, теплофизических характеристик используемых материалов, можно достаточно точно прогнозировать расположение "точки росы", и избежать излишнего водонасыщения ограждающих конструкций в холодное время года со всеми вытекающими их этого последствиями.

В любительских условиях выполнение даже элементарного теплофизического подсчета зачастую просто невозможно произвести, т.к. даже неизвестны большинство исходных данных для расчетов. Нащупать тонкую грань и "вывести" точку росы на наружную поверхность гораздо проще, надёжней и вообще наверняка если конструкция стены будет более-менее однородна- например пенобетон покрашенный либо поштукатуренный.

Если же уже построенную конструкцию серийного здания, теплофизику которого в своё время тоже не дураки считали, пытаться утеплить изнутри кустарными способами - в первую же зиму стена промерзает насквозь. Именно такая ситуация и была охарактеризована в моём реннем сообщении как "Преступление в государственном масштабе".

Я пробовал "подступиться" к теме проектирования теплофизики зданий и сделать соответствующую рассылку, но как не выкручиваюсь, всё равно получается слишком заумно - мне самому не нравится, а без математики там ничего пока объяснить не получается.

Я вижу, что тема очень важная, буду работать дальше. :-)

Часть 4 - Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов.

http://www.ibeton.ru/a53.php

6.6. Применение молотой извести-кипелкис с соляной кислотой в качестве интенсификатора твердения тяжелых и ячеистых бетонов.

Традиционное заблуждение, укоренившееся в умах многих поколений строителей – негашеную известь нельзя применять в бетонах. Базировалось оно на вполне справедливом утверждении, что “при затворении водой и образованием из безводной окиси гидроокиси кальция происходит изменение объема вновь полученного продукта в 3.5 раза”.

Качество цемента действительно сильно зависит от количества в нем свободной окиси кальция – извести-кипелки попросту. Еще в самом начале исследования цементов было установлено, что именно известь-кипелка, содержащаяся в цементе в несвязанном состоянии, является причиной неравномерности изменения объема цемента. Отсюда и сложилось убеждение, что поскольку даже незначительное количество свободной извести, оказавшейся внутри цемента и не связанной в силикаты и алюминаты кальция во время обжига, ухудшают качество цемента, то дополнительная добавка её в цемент в большом количестве извне тем, более недопустима.

При всем том упускается тот факт, что негашеная известь, которая образовалась внутри цемента во время его обжига и не успела войти в состав клинкера, и известь, введенная в готовый цемент, впоследствии – ведут себя по-разному. В первом случае получается, что известняк обжигается при температуре обжига клинкера (около 1450 оС), и не успевшая войти в состав клинкера часть извести оказывается сильно пережженной. Такая известь характеризуется очень медленным гашением. Как правило, этот процесс длится несколько десятков суток в уже затвердевшем бетоне. Удельный вес извести-кипелки CaO – 3.1, а получившейся в результате взаимодействия с водой гидроокиси Ca(OH)2 – 2.1. Этот процесс в толще набирающей (или даже уже набравшей) прочность цементной матрицы вызывает приращение объема пор, что приводит к неравномерному изменению объема цемента и его растрескиванию.

При обжиге же извести-кипелки температура обжига обычно не превышает 1000 оС. Обожженная при такой сравнительно невысокой температуре известь, при введении в цемент гасится в течение нескольких минут. Как правило, достаточно тонкомолотая известь способна прогасится в составе бетона еще даже до начала его схватывания. В этом случае изменение её объема не вызывает каких либо внутренних напряжений вообще.

Вот почему добавка к цементу до 15% тонкомолотой окиси кальция (извести-кипелки) не вызывает вредных последствий. А содержание той же извести в, на порядок меньших количествах, в составе клинкерной части цемента – необратимо портит цемент.

Если вводить в цемент одновременно с негашеной известью соляную кислоту или хлористый кальций, то гашение извести будет протекать еще быстрее, что абсолютно исключает возможность её вредного воздействия на цемент.

Все эти соображения сохраняют силу, если в цементный бетон прибавлена тонкомолотая высококальциевая известь. Крупные частицы, образующиеся при грубом помоле, а тем более комки извести-кипелки, могут вызвать неравномерное изменение объема цемента и даже растрескивание бетона.

Если вместо обычного песка использовать крупно размолотый клинкер – сырье, из которого делают цемент, окажется, что прочность получившегося бетона намного выше – в 3 – 5 раз. Это явление объясняется тем, что поверхность песка из клинкера активно взаимодействует с твердеющим цементом. Обычный же песок представляющий собой окись кремния в нормальных условиях с цементом практически не вступает в какое либо химическое взаимодействие. И только при температуре 170 – 200 оС образуются гидросиликаты - основа прочности силикатных бетонов, в т.ч. и ячеистых газосиликатов. Но такую технологию, возможно, реализовать только при автоклавировании изделий, что очень дорого, чрезвычайно хлопотно и реализуемо только в производственных условиях.

Еще в 1947 году советские ученые, заинтересовавшись темой обеспечения гидросиликатного твердения без ресурсоемкого автоклавирования, начали экспериментировать с заполнителями. Вместо песка попробовали использовать молотый доменный шлак. Эксперименты оказались весьма обнадеживающими. Бетон “на пробужденном” шлаке, так его стали называть, оказался в несколько раз прочнее традиционного - без особых хлопот удалось достичь марочность до М850. А все потому, что доменный шлак обладает активностью по отношению к цементу.

А нельзя ли обычные заполнители, тот же песок, например, сделать активными по отношению к цементу? – Вот было бы здорово.

Оказалось, что, обработав кварцевый песок соляной кислотой плотностью 1.19 в течение 30 минут можно сделать его активным по отношению к извести. Иными словами реализовать идею гидросиликатного твердения в обычных условиях и безо всяких автоклавов.

На практике эта технология реализуется следующим образом. В смеситель загружается порция песка. Туда же приливается раствор соляной кислоты плотностью 1.19. Пол часа смесь перемешивается. Затем в тот же смеситель добавляется негашеная известь в количестве 15 – 20% от предполагаемой массы цемента. Еще через время, добавляется цемент. После непродолжительного перемешивания смесь готова.

Существенная модернизация этой схемы – замена песка (либо части песка) золой-уносом. Её тонина очень привлекательна для пенобетонной технологии (смотри ранее вышедшие рассылки). Но реалии жизни не позволяют в полной мере воспользоваться всеми её преимуществами. Дело в том, что в свежей золе-уносе много пережженной извести. Если её сразу ввести в состав, через время эта известь начнет гасится в уже готовом изделии и разорвет его в пыль. Поэтому свежую золу использовать нельзя – её обычно выдерживают в отвалах по несколько лет при постоянном увлажнении. В результате она превращается в абсолютно нетранспортабельную массу. В присутствии соляной кислоты даже в свежей золе-уносе известь очень быстро нейтрализуется, переходя в хлористый кальций.

6.6.1 Тепловыделение при гашении извести

Характерным для совместного введения в бетон негашеной извести и соляной кислоты является выделение тепла при их взаимодействии друг с другом и с водой. Количество выделенного тепла можно подсчитать по следующим уравнениям экзотермических реакций:

1. Гашение извести

CaО + H2O = Ca(OH)2 = 15.5 ккал

Согласно этому уравнению, 1 кг химически чистой извести при гашении её водой выделяет 276 ккал тепла.

2. Нейтрализация извести соляной кислотой и образование в результате хлористого кальция:

Ca(OH)2 x ag + 2HCl x ag = CaCl2 x ag + 2H2O + 28 ккал

Из этого уравнения следует, что 1 кг извести при нейтрализации его соляной кислотой выделяет 384 ккал тепла.

3. В присутствии образовавшегося в растворе хлористого кальция растворимость свободной извести увеличивается. Теплота растворения определяется из уравнения:

Ca(OH)2 x ag = Ca(OH)2 x ag + 3 ккал

1 кг растворяющейся извести выделяет 40 ккал тепла

4. Взаимодействие избытков извести с хлористым кальцием высокой концентрации может привести к образованию хлорокиси кальция:

3Ca(OH)2 + CaCl2 + n x H2O = 3CaO x CaCl2 x 16H2O + 79.5 ккал

Каждый килограмм образующейся хлорокиси выделяет 140 ккал тепла

Неизбежным следствием перечисленных выше экзотермических реакций является выделение тепла внутри бетона и повышение его температуры. Помимо этого минералы портландцементного клинкера также выделяют тепло в результате химической реакции с водой в результате гидролиза и гидратации. Введенные в состав бетона ускорители “подстегивают” это тепловыделение.

Вследствие химического воздействия ускорителей, вовлекающих в реакции большую массу цементного вещества, цемент выделяет добавочное количество тепла в начальные сроки гидратации и твердения. Исследованиями установлено, что для большинства портландцементов с 30 – 45% С3S (трехкальциевого силиката) от веса минералов цемента, при добавке 1% хлористого кальция, тепловыделение 1 кг цемента за первые сутки увеличивается на 4 – 7 ккал, т.е. примерно на 10% больше, чем в обычных условиях.

Под воздействием ускорителей быстрее протекает гидратация цемента, и, следовательно, интенсивней выделяется тепло в начальные сроки твердения.

Все перечисленные выше экзотермические реакции в своей совокупности и определяют явление, которое приводит к сильному саморазогреву бетона. В таблице 661-1 дано сопоставление количества и скорости выделения тепла различными веществами в бетоне.

Таблица 661-1

Выделение тепла 1 кг различных веществ

Наименование вещества и характер реакции

Количество тепла в ккал

Скорость выделения тепла

Гидролиз и гидратация цемента марки М400

30

В течении 3-х дней

Гидратация извести

276

В течение нескольких часов

Нейтрализация извести кислотой

376

В первые часы

Растворение извести в водном растворе хлористого кальция

40

В первые часы

Образование хлорокиси кальция (при высоких концентрациях CaCl2)

140

В первые часы

Дрова сухие (для справки)

2000 - 2500

Из таблицы видно, как велико количество тепла, выделяемого при реакции взаимодействия извести-кипелки с соляной кислотой и водой. В суммарном исчислении выделяется тепла всего в 3 раза меньше, чем от аналогичного количества сухих дров. Да известью топить можно!

При гидратации 1 кг извести и последующей нейтрализации её кислотой в течение первых же часов выделяется в 20 с лишним раз больше тепла, чем выделяет 1 кг портландцемента марки М400 в течение целых 3-х суток.

Следует обязательно отметить, что в первые 6 – 8 часов сам цемент при обычных условиях схватывания и твердения тепла практически не выделяет. А вот при введении ускорителей, именно на этот период, приходится максимум тепловыделения. Возникает вопрос, на сколько же градусов может нагреться бетон в результате перечисленных выше экзотермических реакций?

Предположим, что оптимальные дозировки извести-кипелки и соляной кислоты находятся в пределах: для кислоты порядка 1 – 2%, для извести 10 – 15% от массы цемента. Расход цемента примем в 200 и 450 кг, объемный вес тяжелого бетона – 2200 кг/м3, а пенобетона – 800 кг/м3, теплоемкость того и другого, для упрощения, примем одинаковой – 0.25 ккал/кг град. Теплоизоляцию будем считать идеальной, - тоже для упрощения.

Результаты расчетов, проведенных на основе приведенных выше термохимических реакций между химически чистыми добавками, а также водой и цементом, сведены в таблицу 661-2

Таблица 661-2

Степень саморазогрева 1 м3 бетона трехсуточного возраста при различном расходе цемента и добавки ускорителя

 

Расход цемента в бетоне и величина добавки ускорителя

Тяжелый бетон плотностью 2200 кг/м3

Пенобетон плотностью 800 кг/м3

Прирост температуры в оС

Конечная температура бетона в оС при начальной температуре в 15оС

Прирост температуры в оС

Конечная температура бетона в оС при начальной температуре в 15оС

Бетон с расходом цемента в 200 кг/м3 без ускорителей

10.9

25.9

-

-

То же с 1% HCl + 15% CaO

26

41

-

-

То же с 2% HCl + 15% CaO

36.6

51.6

-

-

Бетон с расходом цемента в 450 кг/м3 без ускорителей

24.5

39.5

9.0

24

То же с 1% HCl + 10% CaO

58

73

21.1

36.1

То же с 2% HCl + 15% CaO

80

95

29.1

44.1

Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что бетон даже без добавок способен к саморазогреву под действием тепла выделяющегося при гидратации цемента. Если учесть, что за 30 дней цемент выделит тепла в 2 раза больше, чем за 3 дня, то и его температура за это время должна была бы повысится соответственно в два раза. На практике этого не происходит т.к. принятое нами выше допущение об идеальной теплоизоляции практически невозможно, да и не нужно выполнять.

С введением добавок саморазогрев бетона возрастает более чем в три раза. Известно, что тепло положительно и более эффективно влияет на темпы твердения молодого бетона. Поэтому тепло, выделяемое при действии ускорителей в начальные сроки твердения, ценнее тепла, выделяемого цементом в более поздние сроки.

Конечными продуктами взаимодействия извести-кипелки и соляной кислоты внутри бетона является хлористый кальций. Помол комовой извести до тонины, когда её без боязни можно вводить в составе этой композиции достаточно хлопотен. Еще сложней обеспечить её сохранность – она начинает очень бурно гаситься уже от влаги воздуха. Возникает вопрос, изменится ли саморазогрев бетона, если вводить в него уже готовые гашенную известь и хлористый кальций, или гашенную известь и соляную кислоту.

Безусловно, изменится, так как тепло, образующееся в процессе гашения извести кислотой и при образовании хлорокиси не попадает теперь в бетон. (Для заинтересовавшихся этой темой весь процесс взаимодействия извести и кислоты разбит на отдельные этапы (см. выше). При желании можно легко подсчитать тепловыделение “убирая” отсутствующие реакции).

Там, где необходим быстрый и сильный саморазогрев бетона и быстрое его твердение, нужно применять известь-кипелку и соляную кислоту, а не хлористый кальций.

1. Добавка в бетон только одной молотой негашеной извести в дозировке до 5% повышает суточную и 280ми суточную прочность на 15 – 25%

2. Дальнейшее увеличение количества вводимой извести вызывает пропорциональное снижение прочности бетона. Во многом это может быть объяснено тем, что в традиционных помольных агрегатах, шаровых и вибромельницах, невозможно достичь требуемой тонины помола извести – на определенной стадии помола начинаются процессы самоагрегатации и тонина помола стабилизируется. Если известь-кипелку смолота на высокоэнергетических мельницах ударного действия типа дезинтегратора или десимбератора в которых самоагрегатация наступает гораздо позже дозировку извести в бетоны можно довести до 15 – 20% без потери прочности.

3. Добавка в бетон одной соляной кислоты несколько ускоряет его твердение лишь в первое время. Причем с увеличением добавки соляной кислоты до 2.5% наряду с ускорением набора прочности отмечается её спад в месячном возрасте.

4. Комбинированная добавка извести и соляной кислоты меняет весь процесс твердения кардинальным образом.

а) Добавка 0.83% кислоты и до 15% негашеной извести ускоряет твердение бетона в первые же сутки более чем в 3 раза, через трое суток – до 1.5 раз и обеспечивает нарастание прочности бетона в последующие сроки.

б) Добавка 1.67% кислоты и до 15% негашеной извести ускоряет твердение бетона в первое время еще более значительно: через 6 часов он приобретает прочность, соответствующую от 70 до 100% суточной прочности обыкновенного бетона, через сутки – до 350% прочности обыкновенного бетона того же возраста и обеспечивает нарастание прочности бетона в месячном возрасте на 15 – 20%.

в) Добавка 2.5% кислоты и до 15% негашеной извести ускоряет твердение бетона, особенно резко выраженное в первое время (прочность бетона с этими добавками уже через 6 часов достигает 150% суточной прочности обыкновенного бетона), и обеспечивает нарастание прочности бетона в месячном возрасте на 10 – 12%.

Комбинированная добавка негашеной извести и соляной кислоты ускоряет твердение бетона в первые часы в среднем в 2 – 5 раз (через сутки в 2 раза) эффективней, чем добавка одной соляной кислоты без негашеной извести. Оптимальной следует считать дозировку извести – 10% и соляной кислоты до 2% от массы цемента.

Все приведенные выше рассуждения и дозировки справедливы для химически чистых веществ. На практике же этого никогда не бывает. Строительная известь, даже первого сорта содержит максимум 85% СаО, а известь второго сорта – порядка 70% СаО. Эти соображения следует учитывать при отработке конкретной технологии исходя из местных реалий.

6.6.2 Влияние саморазогрева бетона на схватывание

Из факта саморазогрева бетона вытекает ряд важных следствий. Известно, что с повышением температуры среды схватывание цементов ускоряется. При самонагреве бетона повышается температура не среды, а самого цемента, но результат будет один и тот же: сроки схватывания цемента резко сокращаются.

До какой же температуры способно разогреться цементное тесто с добавками ускорителями и как быстро может протекать это разогревание? Степень саморазогрева материала зависит не только от количества выделившегося тепла, но и от скорости его образования, а также от быстроты отвода его в окружающую среду.

Скорость образования тепла определяется скоростью гашения извести и нейтрализации её кислотой. По скорости гашения извести разделяются на: быстрогасящиеся, которые достигают максимальных температур гашения через 5 минут; среднегасящиеся – до 30 минут и медленногасящиеся – больше 30 минут. Присутствие соляной кислоты резко повышает скорость гашения любой извести. В этом случае все они оказываются по существу быстрогасящимися, причем, даже при минимальных добавках ускорителей, температура цементного теста, в первые же минуты после затворения его водой, может быть настолько высокой, что схватывание цемента наступит очень быстро. Так при добавке 3% CaCl2 и 15% СаО схватывание цементного теста нормальной густоты наступает уже через 1 - 4 минуты, а оканчивается через 12 - 20 минут. Но в реальных бетонах, где присутствуют заполнители и дозировка воды против потребной для получения теста нормальной густоты гораздо выше, разогрев и достижение температурного максимума будут приемлемыми.

В связи с ускоренным схватыванием, бетон с ускорителями гораздо быстрее, чем бездобавочный, теряет пластичность (см. Таблица 662-1).

Таблица 662-1

Изменение пластичности бетона при введении добавок-ускорителей.

Вид и количество добавок-ускорителей

Водоцементное соотношение (В/Ц)

Время потери пластичности в минутах

Бетон без добавок

0.57

-

Бетон c 3% CaCl2

0.57

75

Бетон c 3% CaCl2 + 15% извести-кипелки

0.65

23

Бетон c 2% CaCl2 + 15% извести-кипелки

0.65

18

Длительное сохранение бетоном пластичности полезно, а порой и просто необходимо, при бетононировании массивных сооружений или при необходимости длительной транспортировки бетонной смеси. При изготовлении же мелких бетонных изделий – стеновых камней, элементов мощения, малых архитектурных форм, производство пенобетона и т.д., когда изготовление и укладка бетона сосредоточены в одном месте, длительный период схватывания абсолютно не нужен. Мало того он вреден, т.к. задерживает распалубовку изделий, требует большого количества форм и производственных площадей, загромождает производственные площади и т.д.

6.6.3 Влияние совместного введения извести и соляной кислоты на твердение цемента.

Так как твердение – процесс длительный, измеряемый неделями, а выделение тепла вследствие взаимодействия ускорителей, наоборот измеряется часами, то, казалось бы, это тепло должно влиять только на темпы схватывания бетона, а не на скорость его твердения. На самом деле оно оказывает несомненное и значительное влияние и на скорость его твердения.

Проведенные в свое время эксперименты показали, что если относительную прочность бетона, выдержанного в первые 6 часов при 20оС а затем еще сутки при комнатной температуре принять за 100%, то относительные прочности бетонов выдержанных первые 6 часов при температуре 40оС, 60оС и 80оС и затем сутки при комнатной температуре, соответственно составляют 232%, 420 и 550%. Как видим, при воздействии температуры на бетон в самый начальный момент его твердения, прочность намного возрастает.

Применение соляной кислоты и смеси извести-кипелки с соляной кислотой позволяет получать быстротвердеющие бетоны. Комплексные эксперименты, проведенные Киселевым Н.Н. в Горьковском инженерно-строительном институте в начале 50-х годов дали следующие результаты (см. Таблица 663-1):

Таблица 663-1

Относительное ускорение твердения бетона при добавках к нему соляной кислоты и извести-кипелки

Возраст бетона в сутках

Без добавок ускорителей

С добавкой 2% HCl

С добавкой 2% HCl + 15% извести-кипелки

1

100

290

950

3

100

225

400

7

100

135

210

14

100

133

175

28

100

130

170

90

100

107

130

270

100

105

125

Таблица - обобщение комплексного эксперимента по испытанию 915 кубов с величиной ребра 5 см. Исследовались бетоны марок “70”, “110”, “200”, “250” и 350 на портландцементах активностью 246, 332, 354 и 403 кг/см2 и на шлакомагнезиальном портландцементе активностью 264 кг/см2. расход цемента колебался в пределах 220 – 290 кг/м3, величины водоцементных отношений находились в пределах от 0.56 до 0.77, осадка бетонной смеси составляла от 4 до 8 см. Известь использовалась высококальциевая, быстрогасящаяся.

Из таблицы видно, что в суточном возрасте бетон с добавкой соляной кислоты и извести-кипелки приобрел прочность, которая почти в 10 раз, в 3-х суточном – в 4 раза, а в 28-ми суточном – в 1.7 раза больше, нежели у бетона без добавок.

Такие высокие скорости твердения бетона с добавками позволяют намного раньше делать распалубовку бетонных изделий и вводить их в эксплуатацию. Сроки располубовки за счет ускорения твердения бетона сокращаются следующим образом (см. Таблица 663-2)

Таблица 663-2

Сравнительные сроки распалубовки бетона

(усредненные данные по результатам испытаний четырех различных портландцементов)

% прочности бетона от проектной марки

Бетон без добавок

Бетон с 2% HCl

Бетон с 2% HCl + 15% извести-кипелки

50

5 – 8 дней, в среднем 7 дней

3 – 5 дней, в среднем 4 дня

1.0 – 2.5 дня, в среднем 1,5 дня

70

10 – 13 дней, в среднем 12 дней

7 – 8 дней

2 – 4 дня, в среднем 3 дня

100

28 дней

12 – 18 дней, в среднем 14 дней

5 – 7 дней, в среднем 6 дней

Из таблицы видно, что совместное применение извести-кипелки и соляной кислоты может ускорить распалубовку изделий, а, следовательно, и темп работ, в 4 раза. При заводском изготовлении сборных железобетонных изделий эти добавки позволяют сократить сроки пропарки изделий, повысить оборачиваемость форм и опалубки и увеличить тем самым производительность оборудования.

Для перевода удельного веса соляной кислоты служит Таблица 663-3

Таблица 663-3

ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА УДЕЛЬНОГО ВЕСА И ПЛОТНОСТИ РАСТВОРОВ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

(градусы Вё) на концентрацию при 15°C

Удельный вес

Градусы Вё

Содержание НСl в %

Содержание НСl в кг на 1 л раствора

1,000

???

0,16

0,0016

1,005

0,7

1,15

0,012

1,010

1,4

2,14

0,022

1,015

2,1

3,12

0,032

1,020

2,7

4,13

0,042

1,025

3,4

5,15

0,053

1,030

4,1

6,15

0,063

1,035

4,7

7,15

0.074

1,040

5,4

8.16

0,085

1,045

6,0

9.16

0,096

1,050

6,7

10,17

0,107

1,055

7,4

11,18

0,118

1,060

8,0

12,19

0,129

1,065

8,7

13,19

0,140

1,070

9,4

14,17

0,152

1,075

10,0

15,16

0163

1,080

10,8

16,15

0,174

1,085

11,2

17,13

0 186

1,090

11,9

18,11

0,197

1,095

12,4

19,06

0209

1,100

13,0

20,01

0'220

1,105

13,6

20,97

0'232

1,110

14,2

21,92

0,243

1,115

14,9

22,86

0,255

1,120

15,4

23,82

0,267

1,125

16,0

24,78

0,279

1,130

16,5

25,75

0,291

1,135

17,1

26,70

0,302

1,140

17,7

27,66

0,315

1,145

18,0

28,14

0,321

1,145

18,3

28,61

0,328

1,150

18,8

29,57

0,340

1,152

19,0

29,95

0,345

1,155

19,3

30,55

0,353

1,160

19,8

31,52

0,366

1,163

20,0

32,10

0,373

1,165

20,3

32,49

0,379

1,170

20,9

33,46

0,391

1,171

21,0

33,65

0,394

1,175

21,4

34,42

0,404

1,180

22,0

35,39

0,418

1,185

22,5

36,81

0,430

1,190

23,0

37,23

0,443

1,195

23,5

38,16

0,456

1,200

24,0

39,11

0,469

Примечание:

1. Для соляной кислоты имеется очень простой и достаточно точный мнемонический прием для вычисления содержания количества НCl в её водных растворах. Его суть – две последние цифры удельного веса после запятой умножаем на 2 и получаем содержание кислоты в процентах (это правило справедливо для +20оС).

Например: удельный вес 1.19. Следовательно, содержание HCl будет 19 х 2 = 38%

Если удельный вес равен 1.12, HCl будет, соответственно, 24%

2. Как правило, товарная соляная кислота 38% - имеет удельный вес 1.19

6.6.3 Влияние хлоридов на иные показатели бетона

В начале 50-х годов проводились также комплексные исследования по влиянию хлоридных ускорителей, в частности соляной кислоты в дозировках от 1% до 2% совместно с 10 – 20% извести-кипелки на бетонах марки “140” и “200”. Толщину защитного слоя принимали равной 1, 2.5 и 7 см.

Коррозия арматуры и закладных деталей изучалась на образцах из арматурной стали (Ст. 3) длинной 10 см и диаметром 1 см, заделанных в образцы бетона (кубы) с ребром 15 см. Испытания проводились через 30, 90 и 365 дней твердения бетона при различных режимах его хранения: нормальном (во влажных опилках), водном, воздушном и переменном. В каждый образец бетона закладывались 2 – 3 стальных стержня, выточенных на токарном станке и обработанных ацетоном для удаления следов жира и загрязнений. Всего было испытано 199 образцов. Характер коррозии арматуры в трещинах изучался на балках 9-ти месячного возраста.

Опыты показали, что стальные стержни, заложенные в образцы бетона, изготовленного с добавкой соляной кислоты и извести-кипелки, с боковых поверхностей коррозией не затронуты, а на торцах оказались пятна и точки небольших размеров, не увеличивающиеся в течение года. Добавка в бетон одной соляной кислоты в количестве 1, 1.5 и 2% вызвала несколько большую коррозию стержней, чем одновременная добавка этой кислоты и извести-кипелки.

При этом ни различная толщина защитного слоя плотного бетона, ни различные режимы хранения образцов не оказали влияния на коррозию стержней. В железобетонных балках с раскрытыми трещинами шириной до 0.5 мм совместная добавка соляной кислоты и извести-кипелки не привела к коррозии арматуры вообще.

Если учесть, что нормативное строительное законодательство разрешает вводить в отдельные виды железобетонных изделий хлористых солей, то совместные добавки соляной кислоты и извести-кипелки, создающей большую щелочность среды, следует признать тем более допустимым.

Были проведены также испытания на сцепление арматуры с бетоном без добавок и с добавками-ускорителями. Для этого вытаскивали стержни диаметром 16 мм из бетонного куба с ребром 15 см. Было испытано 90 образцов. Опыты проводились на бетонах марки “140” и “250” при 50, 70 и 100% прочности от величины марки. Бетон без добавок приобретал такую прочность в 7, 12 и 28 суток, а бетон с добавками 2% HCl + 15% извести-кипелки – через 2, 3 и 7 суток.

Опыты показали, что при одинаковой прочности на сжатие бетона с добавками и без добавок, прочность на сцепление с арматурой бетона, содержащего добавку соляной кислоты и извести-кипелки, оказалась на 10 – 15 % выше. Причем, бетон с этими добавками набирал прочность в четыре раза быстрее, нежели такой же бетон без добавок.

Деформативные свойства бетона без добавок и с добавками изучались на 45 призмах размером 15 х 15 х 45 см, изготовлявшихся из бетона тех же замесов, что и образцы для испытания на сцепление. Призмы испытывались методом ступенчатого нагружения в 5, 10, 15 и 20 кг/см2 с выдержкой на каждой ступени по 10 минут. Деформации измерялись рычажными тензометрами, установленными по граням призм. Модули полных и упругих деформаций определялись при половинном напряжении от призменной прочности. Ползучесть бетона без добавки и с добавкой 2% соляной кислоты и 15% извести-кипелки определялась на призмах 10 х 10 х 40 см при половинном напряжении от призменной прочности. Деформации замерялись индикатором, а прочность определялась испытаниями контрольных кубов с ребром в 15 см и контрольных призм.

Результаты этих опытов показали, что деформативность бетона с 2% соляной кислоты и 15% извести-кипелки на 5 – 10% выше деформативности равнопрочного бетона без добавок. Такими же оказались и результаты определения модуля упругости бетона. Практически же, однако, это не играет роли, т.к. бетон без добавок достигает определенной прочности в четыре раза медленнее, чем бетон без добавок.

Что же касается ползучести бетона с добавкой 2% соляной кислоты и 15% извести-кипелки, то при напряжении, составляющем половину от призменной прочности, эта ползучесть в первое время была на 30 – 50% больше ползучести бетона без добавок. Однако впоследствии быстрого роста прочности бетона с добавками ползучесть его быстро уменьшается, так что конечные значения ползучести становятся примерно одинаковыми.

Прочность железобетонных балок на изгиб из бетона без добавок и с добавками-ускорителями исследовалась на балочках размера 250 х 25 х 15 см, армированных стержнями диаметром 14 мм. Для предупреждения разрушений от скалывания через каждые 7 см ставились хомуты, и отгибался средний стержень. Балки изготовлялись из бетона марки “250” при температуре 8 – 18 оС, причем часть балок с добавкой 2% соляной кислоты и 15% извести-кипелки изготавливали и хранили при температуре +2оС и +4оС.

Для бетона без добавок испытания проводили через 12 и 30 суток, а для бетона с добавками – через 1, 2, 3 и 7 суток. Испытание вели на балочном прессе с пролетом балок в 2м при девятиступенчатой загрузке двумя сосредоточенными силами, с выдержкой по 10 минут на каждой ступени. Испытание продолжали до разрушения.

Результаты испытаний показали, что разрушающая нагрузка для балок одинаковой прочности одна и та же, хотя возраст бетона без добавок и с добавками-ускорителями к моменту испытания был различным. Прогибы балок в момент разрушения у бетона с добавками оказались на 10 – 12% больше. Характерно, что прочность двух балок суточного возраста, изготовленных из бетона с добавками 2% соляной кислоты и 15% извести-кипелки и хранившихся при 2 – 4оС, составляла 70 кг/см2. Это указывает на возможность скоростного ведения работ из монолитного железобетона в условиях пониженных температур.

Вышеприведенные данные свидетельствуют, что известь-кипелка вкупе с соляной кислотой придают бетону и железобетону новые свойства, которые приобретают большую ценность при скоростном строительстве из монолитного железобетона, а также при заводском и полигонном производстве железобетонных изделий.

Часть 5 - Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов.

http://www.ibeton.ru/a60.php

Посмотреть все статьи

Готовые хлористые соли, как ускорители схватывания и твердения бетонов.

При исследовании разных ускорителей схватывания и твердения бетонных композиций, было установлено, что соли двухвалентных металлов более действенны, чем соли одновалентных. А еще более эффективны соли трехвалентных металлов. Также было выявлено, что из всех этих солей наиболее действенны соли соляной кислоты – хлориды, особенно если принять во внимание также и очень высокую их растворимость в воде.

Хлористые соли очень давно и очень успешно применяются в строительной практике в качестве ускорителей и противоморозных добавок. Они дешевы, доступны. Пожаро-взрыво безопасны. Не ядовиты. Не оказывают негативного влияния на людей и окружающую среду. Но на сегодняшний день у них имеется два очень серьезных недостатка – дешевизна, коррозионная активность по отношению к железу и высочайшая эффективность.

Первый недостаток – дешевизна, все время предопределяет их судьбу. В пору социалистического строительства, в угоду копеечной экономии, хлориды использовали массово и повсеместно. Оказалось, что их коррозионную активность можно достаточно легко нивелировать добавками нитритов (нитрита натрия или нитрита кальция) или иными ингибиторами типа катапина. Пока смешением ингредиентов в нужных пропорциях занимались узкоспециализированные предприятия, производившие комплексы на основе хлоридов типа ННХК (нитрит-нитрат-хлорид кальция) все было более-менее благополучно. Но как только практически то же самое пытались делать на местах, комплекс ХК+НН, например (хлорид кальция + нитрит натрия), в так называемых построечных условиях, часто приключалась какая ни, будь бяка, смакуемая потом ежегодником “Аварийные обрушения в строительстве”. Действительной первопричиной всех этих неприятностей служили не хлориды сами по себе, а, в первую очередь, нарушение технологического регламента работы с ними. Национальную отечественную черту – разгильдяйство, увековечили на законодательном уровне, - вообще запретив применение хлоридов для большинства более-менее ответственных конструкций. С учетом отечественной ментальности абсолютно верное решение – береженого, Бог бережет. Между тем на Западе хлориды давно и достаточно широко применяются. Даже бетоносмесительное оборудование идет сразу с мерниками для хлористого кальция.

Бурный всплеск интереса к ускорителям наблюдается в последнее время. За период развала многие бетонные заводы, по тем или иным причинам, утратили свое паросиловое хозяйство – использовать отработанный способ ускорения твердения бетонных изделий при помощи тепловлажностной обработки уже стало просто физически невозможно. Выход единственный – работать по так называемой беспропарочной технологии с использованием ускорителей - химических интенсификаторов схватывания и твердения.

И хотя национальное строительное законодательство для очень многих видов железобетона прямо и непосредственно запрещает использование неингибированных хлористых солей, никто ведь не запрещал их использовать в простых бетонах. О какой, скажите на милость, коррозии может идти речь при производстве изделий, где железной арматуры нет вообще? – те же малые архитектурные формы, элементы мощения, ячеистые и легкие бетоны и т.д. В этом случае опять срабатывает, как это ни парадоксально, один из недостатков хлоридов – их высокая эффективность при низкой цене.

Ведь чего греха таить, многие продавцы технологии и оборудования для производства элементов мощения, например, абсолютно не заинтересованы в распространении правдивой информации об отечественных модификаторах для бетонов. Многие из них основной бизнес делают именно на продаже форм для производства тротуарных камней. А все остальное – антураж, призванный обеспечить именно их продажу. Разумеется, эффективные и дешевые ускорители для подобного бизнеса как кость в горле – оборачиваемость форм резко увеличивается, соответственно объемы их продаж падают.

Очень интересный факт, исключительно полно характеризующий отношение к ускорителям на основе хлоридов на Западе – в середине 70-х годов в Великобритании 90% объема продаж ускорителей составляли 16 торговых марок. Так вот 12 из них были изготовлены на основе хлористых солей. Выпускаемые в начале 70-х в Чехословакии 7 добавок-ускорителей – все были изготовлены на основе хлоридов. А вот как относятся к ускорителям в такой, достаточно консервативной и требовательной к качеству строительства, стране, как США (см. Таблица 67-1)

Таблица 67-1

Перечень коммерческих ускорителей используемых в США

(по состоянию на 1986 г.)

Товарное название

Производитель или поставщик

Действующий ингридиент-ускоритель

Darex SetAcselerator

W.R. Grace

формиат

Rapid Set

Standard Chemicals Ltd of Canada

формиат

PDA High Early 202

Protex Industries

хлорид 23%

TCDA тип E

Mulco Inc.

хлорид 8% + лигносульфонат

Sikacrete

Sika Chemicals

хлорид + лигносульфонат

Pozzolith High Early

Master Builders

смесь хлоридов

Porzite L-75

Sternson Ltd

хлорид + лигносульфонат

 

 

6.7.1 Хлорид кальция

Хлорид кальция (ХК) применяется в строительной практике издавна - первые документально подтвержденные свидетельства датируются 1873 г., а первый патент на его применение был выдан в 1885 г. До 1890 г. во всем мире насчитывалось только 7 публикаций по вопросу применимости (ХК). Но в последствие количество литературы о нем многократно выросло. Интерес к (ХК) очевиден из несчетного опубликованных статей, патентов, обзоров, книг и симпозиумов, на которых обсуждаются как научно-методололгические аспекты использования (ХК) в технологии бетонов так и узко практические вопросы, с целевым технологическим уклоном.

В то же время, следует отметить, имеются серьезные разногласия и высказываются даже неправильные взгляды по поводу эффекта воздействия (ХК) на многие свойства бетонов. В одних странах использование (ХК) запрещено, в других - в бывшем СССР, США и Канаде разрешено при обеспечении определенных мер предосторожности при производстве армированных и, особенно, преднапряженных, конструкций.

С химической точки зрения хлорид кальция CaCl2 – кальциевая соль соляной кислоты. Существует несколько его кристаллогидратов, а именно – безводный, дву-, четырех- и шести- водный. Хлористый кальций очень гигроскопичен, его используют даже в качестве осушителя. Поэтому его дозирование перед применением в строительной индустрии должно обязательно учитывать этот факт. Вычислять сложным химическим путем, сколько же безводный (ХК) нахватался воды, и какой собственно кристаллогидрат мы имеем, абсолютно излишне. Достаточно использовать водные растворы (ХК), а, измеряя их плотность весьма легко вычислить, сколько же там безводного хлорида кальция (см. Таблица 671-1)

Таблица 671-1

ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА УДЕЛЬНОГО ВЕСА И ПЛОТНОСТИ

Растворы хлористого кальция (t = +18°C)

 

Плотность

Градусы Вё

Содержание безводного СаС12 в кг на 1 л раствора

Содержание безводного СаС12 в кг на 1 кг раствора

1.0039

0.7

0,0051

0,0051

1,0079

1.05

0.0102

0,0101

1,0119

1,65

0.0154

0,0152

1,0159

2,1

0,0206

0,0203

1,0200

2.7

0.0259

0,0254

1.0241

3.4

0,0311

0,0304

1,0282

3.9

0.0365

00355

1.0323

4.4

0,0419

00406

1.0365

4,7

0.0473

0.0456

1,0449

5,4

0,0528

0,0507

1,0467

6,0

0,0582

0,0557

1,0491

6,7

0,0638

0,0608

1,0534

7,1

0,0693

0,0658

1,0577

7,7

0,0750

0,0709

1,0620

8,0

0,0807

0,0760

1,0663

8,7

0,0864

0.0810

1,0706

9,4

0,0922

0,0861

1,0750

10,0

0,0980

0,0912

1,0794

10,6

0,1038

0,0962

1,0838

10,9

0,1098

0,1013

1,0882

11,5

0,П58

0,1064

1,0927

12,5

0,1218

0,1115

1,0972

12,7

0,1278

0,1165

1,1017

13,0

0,1340

0,1216

1,1062

13,6

0,1402

0,1267

1,1107

14,2

0,1463

01317

1,1158

14,9

0,1548

0,1388

1,1199

15,4

0,1589

0,1419

1,1246

16,0

0,1652

0,1459

1,1292

16,5

0,1716

0,1520

1,1339

16,9

0,1781

0,1571

1,1386

17,1

0,1846

0 1621

1,1433

18,0

0,1912

0,1672

1,1480

18,5

0,1978

0,1723

1,1527

19,1

0,2044

0,1773

1,1575

19,5

0,2111

0,1824

1,1622

20,1

0,2179

01875

1,1671

20,6

0,2247

0,1925

1,1719

20,9

0,2316

0,1976

1,1768

21,4

0,2385

0,2027

1,1816

22,0

0,2454

0,2077

1,1865

22,5

0 2525

0,2128

1,1914

23,0

0,2546

0,2179

1,1963

23,5

0,2668

0,2230

1,2012

24,0

0,2739

0,2280

1,2062

24,5

0.2812

0,2331

1,2112

25,0

0,2885

0,2382

1,2162

25,5

0,2958

0,2432

1,2212

96,0

0,3032

0,2483

1,2262

26,4

0,3107

0,2534

1,2312

26,9

0,3181

0,2584

1,2363

27,4

0,3258

0,2635

1,2414

27,9

0,3334

0,2686

1,2465

28,4

0,3410

0,2736

1,2516

28,8

0,3488

0,2787

1,2567

29,3

0,3567

0,2838

1,2618

29,7

0,3638

0,2888

1,2669

30,2

0,3723

0,2939

1,2721

30,6

0,3804

0,2990

1,2773

31,3

0,3883

0,3040

1,2825

32,0

0,3964

0,3091

1,2877

32,2

0,4046

0,3142

1,2929

32,6

0,4127

0,3192

1,2981

33,1

0,4210

0,3243

1,3034

33,5

0,4293

0,3294

1,3087

33,9

0,4376

0,3344

1,3140

34,6

0,4461

0,3395

1,3193

35,0

0,4546

0,3446

1,3246

35,4

0,4632

0,3497

 

Таблица 671-2

Содержание хлорида натрия в растворах и их плотность

Концентрация раствора, %.

Плотность раствора при 20оС, г/см3

Температурный коэффициент плотности раствора

Содержание безводного ХН в 1 литре раствора (кг)

1

1,005

0,00022

0,010

2

1,013

0,00024

0,020

3

1,020

0,00026

0,031

4

1,027

0,00028

0,041

5

1,034

0,00030

0,052

6

1,041

0,00031

0,062

7

1,049

0,00033

0,073

8

1,056

0,00034

0,084

9

1,064

0,00036

0,096

10

1,071

0,00037

0,107

15

1,109

0,00043

0,166

20

1,148

0,00049

0,230

23

1,172

0,00052

0,270

25

1,189

0,00054

0,297

 

6.7.1.1 Механизм действия хлористого кальция на цемент.

Рассматривая механизм действия (ХК) на цемент следует сначала оговорить его минералогический состав.

Основу всех портландцементов составляют 4 минерала, синтез которых происходит при обжиге клинкера – полупродукта, после помола которого, собственно, цемент и получается, а именно:

- трехкальциевый силикат – 3CaO x SiO2 (C3S)

- двухкальциевый силикат - 2CaO x SiO2 (C2S)

- трехкальциевый алюминат - 3CaO x Al2O3 (C3A)

- четырехкальциевый алюмоферит - 4CaO x Al2O3 x Fe2O3 (C4AF)

В нормальном цементе, без добавки какого либо ускорителя эти минералы следующим образом участвуют в твердении цементного камня:

- трехкальциевый силикат (C3S) – дает нарастание прочности всегда, - пашет во все сроки твердения

- двухкальциевый силикат (C2S) – до 28-ми суток его вклад в прочность незначителен, но после этого срока он “просыпается” и обеспечивает последующий набор прочности в течение многих лет.