|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Некоторые аспекты исследований структурообразования ячеистых бетонов неавтоклавного твердения - Строит. блоки из ячеистого пенобетона - Строительство и архитектура
Появление пенобетонов связано с развитием органической химии. Принцип их получения основан на введении в цементное тесто пенообразователей, являющихся в основном продуктами органического происхождения. Первый патент на получение пенобетона относится к 1925 г. и принадлежит Байеру [1]. В настоящее время пенобетоны переживают третье возрождение. Новое поколение исследований по пенобетону принадлежит школам под руководством профессоров Г.П. Сахарова (Москва), У.М. Махамбетовой (Казахстан), Л.Б. Сватовской (Санкт-Петербург), М.С. Гаркави (Магнитогорск), А.С. Коломацкого (Белгород) и др. Неавтоклавный бетон активно внедряется как кон-струкционно-теплоизоляционный и теплоизоляционный материал, имеющий ряд достоинств. За счет простой технологии его производство осуществляется как в стационарных условиях, так и на мобильных мини-заводах. Но при видимой простоте технологии процесс формирования макроструктуры ячеистого бетона трудно поддается управлению и регулированию. Это связано с необходимостью контролирования большого числа технологических параметров: качества и количества сырьевых компонентов, водотвердого отношения, температуры и рН среды, изменяющихся в процессе изготовления и твердения изделий. Поэтому реальные условия структурообразования пенобетонов часто отклоняются от оптимальных, что приводит к возникновению дефектов в структуре.
Главный недостаток публикаций, посвященных изучению свойств пенобетонов, а также описанию разработанных технологий, состоит, по нашему мнению, в том, что они базируются на представлении о ячеистой структуре пеномассы как механической смеси пены со строительным раствором без учета минералогического и вещественного состава цемента, взаимодействия компонентов раствора с пузырьками воздуха и молекулами пенообразователя.
Считается, что пена должна выполнять роль несущего каркаса, в котором твердые частицы раствора удерживаются во взвешенном со-стоянии силами вязкого трения. По нашим наблюдениям при неправильном выборе пенообразователя и типа вяжущего, а также способов получения пены и ее смешивания с твердыми компонентами пена часто разрушается до момента схватывания вяжущего, пеноцементная масса дает усадку, по высоте свеже-уложенного массива образуются сплошные каналы слияния пузырьков. В результате нарушается структура пенобетона, возрастает плотность и неравномерность теплофизических свойств по высоте изделия. Таким образом, технологию изготовления пенобетона можно отнести к тонким критическим технологиям, закономерности которых резко отличаются от закономерностей технологии тяжелых бетонов.
Усовершенствование технологии пенобетона и оптимизация его строительно-технических свойств возможны только при глубоком понимании физико-химических процессов, протекающих в объеме пеноцементной системы на границах раздела фаз как на макро- так и на микроуровне, с первых минут ее получения. Поэтому вначале необходимо правильно идентифицировать пеноцементную массу и пенобетон как объект для исследований. В данной статье приводится попытка изложения теоретических представлений о природе, закономерностях и механизме основных процессов, происходящих в трехфазной полиминеральной полидисперсной пеноцементной системе, и общих факторах, определяющих скорость этих процессов, а следовательно устойчивость системы.
Пеноцементную массу в первом приближении можно отнести к лиофобным грубодисперсным высоко-концентрированным системам, по-этому процессы, протекающие в ней, описываются законами коллоидной химии [2]. Центральной проблемой таких систем является агрегативно неустойчивость. Коллоидная химия объясняет агрегативную неустойчивость дисперсных систем достаточно большой и всегда положительной свободной поверхностной энергией, сосредоточенной на межфазных поверхностях системы. Этот избыток поверхностной энергии обусловливает протекание в системе различных процессов, ведущих к уменьшению дисперсности и в конечном итоге к разрушению дисперсной системы. Скорость протекания этих процессов и устойчивость определяются природой, фазовым состоянием и составом дисперсионной среды, а также дисперсностью и концентрацией дисперсной фазы. Устойчивость лиофобных дисперсных систем может меняться в широких пределах от практически полной неустойчивости до практически полной устойчивости.
До момента затвердевания пеноцементная смесь является гетерогенной свободнодисперсной системой, включающей твердую, жидкую и газообразную фазы, в которых дисперсная фаза подвижна. Причем можно выделить две дисперсные подвижные фазы: дисперсную газовую фазу в дисперсионной среде в виде высококонцентрированного минерального раствора и дисперсную твердую фазу в водном растворе в виде дисперсионной среды. Частицы в данной системе сближены принудительно, поэтому данную систему можно условно отнести к свободнодисперсной концентрированной системе. Со временем она переходит в связнодисперсную систему с твердой дисперсной средой " цементным камнем.
Управление агрегативной устойчивостью пеноцементных систем необходимо для оптимизации строительно-технических свойств пенобетонов. Эффективность технологических процессов получения, переработки и применения любых дисперсных систем в значительной степени определяется поверхностными явлениями. В связи с бурным развитием производства ячеистых бетонов неавтоклавного твердения все более важное и самостоятельное значение, как в научном, так и в прикладном отношении приобретают трехфазные высоконцентрированные пеноцементные системы, которые имеют свои особенности.
Рассмотрим подробнее пеноцементную систему до затвердевания. Три основные фазы пеноцементной смеси образуют поверхности раздела: жидкость " газ, жидкость " твердое и твердое " газ. Каждая из поверхностей раздела характеризуется своим значением свободной поверхностной энергии, появление которой обусловлено неодинаковым притяжением молекул поверхностного слоя со стороны соприкасающихся фаз, при этом поверхностная энергия локализована в тонком поверхностном слое, толщина которого не-намного превышает размеры двух-трех молекул. Частицы фаз разделены тонкими прослойками дисперсионной среды. Как все неравновесные системы, такая система будет стремиться к равновесному состоянию с минимальной межфазной поверхностью. Для стабилизации дисперсных трехфазных систем необходимо обязательное применение поверхностно-активных веществ, которые ад-сорбируются на поверхности воздух " вода, изменяют поверхностную энергию и стабилизируют воздушную дисперсию (пену).
Коллоидная химия выделяет три процесса разрушения дисперсных систем, сопровождающиеся уменьшением свободной поверхностной энергии межфазных границ: изотермический перегон вещества от малых частиц к более крупным, коалесценция (слияние частиц) и коагуляция (агрегирование частиц при их слипании) [2].
Трудность определения причин неравновесного состояния пеноцементной системы состоит в том, что необходимо рассматривать процессы, одновременно протекающие на границах раздела трех фаз. Кроме того, на физические процессы между частицами накладываются процессы химического взаимодействия между водой и клинкерными мине-ралами цемента, хемосорбционные процессы взаимодействия между молекулами ПАВ и продуктами гидратации. Объяснение агрегативной устойчивости или неустойчивости можно дополнить с позиций химической кинетики, которая рассматривает взаимодействие сил отталкивания и притяжения между частицами, а также химические реакции, которые могут протекать на границе фаз. Необходимо учитывать, что получение пеноцементной массы идет в динамических условиях, т. е. необходимо достичь основной и непосредственной цели смешивания и структурообразования системы " однородности распределения фаз и устойчивости во времени.
Для понимания сущности протекания многофакторных процессов в сложных пенных и пеноминеральных системах нами предлагается разложить функциональные зависимости на отдельные составляющие (элементарные акты). Кроме того, для разработки закономерностей управления процессами структурообразования пеноцементной системы необходимо провести анализ аналогий и различий разбавленных коллоидов и свойств высококонцентрированных трехфазных систем.
Из многих факторов, влияющих на свойства пенобетонов, особую роль играет природа вводимых пен. При производстве пенобетонных изделий производители сталкиваются с проблемой правильного выбора вида пенообразователя. Существует огромное разнообразие пенообразователей, предлагаемых для различных отраслей промышленности, но до настоящего времени остается проблема создания дешевого синтетического пенообразователя для получения пенобетонов со стабильными свойствами [3]. При этом подбираемые ПАВ в составе пенообразователей для пенобетонов должны обеспечивать оптимальные технологические параметры и строительно-технические свойства поризованных изделий. Свойства пенообразователей должны определяться, исходя из логических соображений: при минимальном расходе пенообразователи должны стабилизировать нужное количество воздушной дисперсной однородной мелкоячеистой фазы и устойчивость пены в течение длительного времени в высокоминерализованной растворной смеси, изменяющей свои физико-механические параметры в процессе приготовления, схватывания и твердения цементного раствора.
В вопросе о механизме стабилизирующего действия ПАВ на пеноцементную систему до настоящего времени нет единой точки зрения, также нет методик оценки пенообразующей способности ПАВ в пеноцементных системах, что затрудняет исследования.
Все ПАВ по характеру адсорбции на границе и механизму стабилизации дисперсных систем делятся на низко-молекулярные и высокомолекулярные, а по природе происхождения на синтетические и природные, отличи-тельные свойства этих ПАВ приведены в работе [4].
Значение поверхностного натяжения для разных пенообразователей, применяемых в технологии пенобетона, различно. Синтетические пенообразователи снижают значение поверхностного натяжения воды в два раза, тогда как пенообразователи Неопор и Унипор на основе пептизированных белков всего на 10"15%. Но при высокой пенообразующей способности синтетические пенообразователи не могут давать пены с высокой устойчивостью. Неравновесность адсорбционных слоев ПАВ на поверхности пузырька воздуха оказывает значительное влияние на процесс формирования ячеистой структуры. Поэтому в технологиях, основанных на применении синтетических пенообразователей, особое значение имеет устойчивость как пенной, так и пеноцементной массы.
Различают несколько факторов устойчивости (стабилизации) дисперсных систем [2]. Первый фактор стабилизации носит название "эффект Марангони - Гиббса" и связан он с эффективной упругостью пленок с адсорбционными слоями ПАВ. При быстром и особенно локальном деформировании пленки нарушается и равновесное распределение вещества по поверхности пленки, что при-водит к повышению модуля эффективной упругости. В этом случае существенная роль принадлежит поверхностной миграции молекул ПАВ из области с высокой адсорбцией (не-деформированная часть пленки) в область с пониженным значением ад-сорбции (деформированная часть) или же из объемной части пленки.
Этот фактор играет большую роль в повышении устойчивости системы с низкомолекулярными ПАВ, скорость адсорбции молекул которых из внутренней (объемной) части пленки высокая за счет малого размера молекул и отсутствия в адсорбированном слое ассоциативных групп, препятствующих диффузии. В практических условиях, чтобы повысить устойчивость такой системы необходимо применить длительные динамические воздействия, при этом увеличивается однородность смеси за счет равномерного распределения молекул ПАВ как на границе раздела фаз, так и в объеме толстых пленок.
Второй фактор устойчивости систем описывается теорией ДЛФО (Б.В. Дерягана, Л.Д. Ландау, Е. Фервея и Дж. Обербека). Основная идея теории ДЛФО состоит в учете двух противоборствующих сил: электро-статического отталкивания и молекулярного притяжения. Эти силы характеризуют расклинивающее давление тонких плоских пленок. Давление определяется как разность между давлением во внешней среде и давлением, ограничивающим тонкий слой поверхност
Шахова Л. Некоторые аспекты исследований структурообразования ячеистых бетонов неавтоклавного твердения // Строительные материалы. 2003 . ?2 [приложение]. C. 4-7
Другие статьи:
Строители подняли завод
Яблонский С. Строители подняли завод // Деловая столица . . 11 марта 2002 (? 10) . С. 15
Ячеистый бетон как испытанный временем материал для капитального строительства
Пинскер В. Вылегжанин В. Ячеистый бетон как испытанный временем материал для капитального строительства // Строительные материалы. 2004 . ?3. C. 44-45
Эффективная теплоизоляция труб скорлупами из газозолобетона
Пак А. Крашенинников О. Сухорукова Р. Эффективная теплоизоляция труб скорлупами из газозолобетона // Строительные материалы. 2004 . ?3. C. 21-23
Производство, свойства и применение ячеистого бетона автоклавного твердения
Сажнев Н. Шелег Н. Производство, свойства и применение ячеистого бетона автоклавного твердения // Строительные материалы. 2004 . ?3. C. 2-6
Совершенствование и развитие нормативно-технической базы для проектирования и строительства зданий с применением изделий из ячеистого бетона
Червяков Ю. Франивский А. Филатов А. Совершенствование и развитие нормативно-технической базы для проектирования и строительства зданий с применением изделий из ячеистого бетона // Будмайстер. 2003 . ?14. C. 34-35
Ячеистые бетоны
Мартыненко В. Бурейко С. Клименко В. Ястребцов В. Ячеистые бетоны // Строительство и реконструкция . . 1 октября 2003 (? 10) . С. 19
Некоторые аспекты исследований структурообразования ячеистых бетонов неавтоклавного твердения
Шахова Л. Некоторые аспекты исследований структурообразования ячеистых бетонов неавтоклавного твердения // Строительные материалы. 2003 . ?2 [приложение]. C. 4-7
Однослойные стены из ячеистого бетона
Акимов Ю. Однослойные стены из ячеистого бетона. 16 октября 2002
Блоки стеновые из ячеистого бетона
Блоки стеновые из ячеистого бетона. 16 октября 2002
Пенобетон. Еще одно значение слова "качество"
Айситулина К. Пенобетон. Еще одно значение слова "качество" . 14 октября 2002
"А воз и ныне там"
Федорченко Л. "А воз и ныне там" // Будмайстер. 2002. ?13. C.40-41
Новые технологии в строительстве
Карманова И. Новые технологии в строительстве // Будмайстер. 2002. ?11. C.22-23
Пылевидные отходы - эффективные наполнители для неавтоклавного газобетона
Трескина Г. Чистов Ю. Пылевидные отходы - эффективные наполнители для неавтоклавного газобетона // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. ?5. C.10-11
Производство и применение ячеистого бетона
Жернаков Н. Мясников В. Козюк М. Производство и применение ячеистого бетона // Строительные материалы. 2002. ?4. C.26-27
Традиционный материал на службе современного строительства
Ежов В. Традиционный материал на службе современного строительства // Строительные материалы. 2002. ?4. C.24-25
Шлам зольный - сырье для производства ячеистого бетона
Батрак А. Шлам зольный - сырье для производства ячеистого бетона // Строительные материалы. 2002. ?4. C.22-23
Полимербетон и пенополиуретан - современные строительные материалы
Бессонов К. Журавлев С. Полимербетон и пенополиуретан - современные строительные материалы // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. ?4. C.14-15
Теплоизоляционный пенобетон
Коломацкий А. Коломацкий С. Теплоизоляционный пенобетон // Строительные материалы. 2002. ?3. C.18-19
Эффективность применения фибропенобетона в современном строительстве
Моргун Л. Эффективность применения фибропенобетона в современном строительстве // Строительные материалы. 2002. ?3. C.16-17
Ячеистый бетон для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и инженерных коммуникаций
Ячеистый бетон для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и инженерных коммуникаций // Строительные материалы. 2002. ?3. C.14-15
Перспективы совершенствования технологии пенобетона
Ахундов А. Удачкин В. Перспективы совершенствования технологии пенобетона // Строительные материалы. 2002. ?3. C.10-11
Ключевые проблемы развития производства пенобетона
Удачкин И. Ключевые проблемы развития производства пенобетона // Строительные материалы. 2002. ?3. C.8-9
Ячеистый бетон - возможности и перспективы
Филатов А. Ячеистый бетон - возможности и перспективы // Капстроительтво. 2002. ?2. C.42-44
Дом из ячеистого бетона
Франивский А. Рунова Т. Дом из ячеистого бетона // Будмайстер. 2002. ?6. C.22
Обуховский завод пористых изделий реконструируется
Попель С. Обуховский завод пористых изделий реконструируется // Деловая столица . . 18 февраля 2002 (? 7) . С. 18
Ячеистый бетон в строительстве
Франивский А. Дутчак А. Ячеистый бетон в строительстве // Строительство и реконструкция . . 18 декабря 2001 (? 12) . С. 11
Город вложил деньги в бетон
Настюк Е. Город вложил деньги в бетон // Деловая столица . . 19 ноября 2001 (? 29) . С. 18
Газобетон
Безух А. Франивский А. Ременюк Н. Газобетон // Строительство и реконструкция . . 11 ноября 2001 (? 65) . С. 10
Раствор не нужен
Ежиков С. Раствор не нужен // ММ. Деньги и Технологии. 2001. ?9. C.46-48
Рубрики:
|
|
Недвижимость Украины // Некоторые аспекты исследований структурообразования ячеистых бетонов неавтоклавного твердения
|
|
|
 |
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продажа квартир - как продать квартиру без помощи агентства!
Как продать квартиру рассказывает Юрий Александрович Стретович, директор Департамента вторичной недвижимости: подробнее
Составление контракта на строительные работы
При заключении договора со строительной фирмой будьте последовательны и требовательны. подробнее
Как правильно выбрать кухню!
Сложно представить современную жизнь без удобной и комфортной кухни. На ней мы проводим немало времени, удовлетворяя не только физиологические потребности, но и духовные. Этому способствуют и встроенная техника, и многочисленные стойки с вертящимися полочками (самый модный «писк» последних лет), и ригели (подвесные трубки, идущие по всему периметру кухни, на которые можно повесить все, что угодно — от шкафов до баночек со специями), и мебель на колесиках. подробнее
|
|
|
|
|
|
|
|
