Образование пор в газобетонной смеси, ее вспучиваемость и устойчивость

19.07.2019

К числу важных вопросов технологии газобетона относится получение вспученных и устойчивых смесей с определенной пористостью в зависимости от заданного объемного веса.

При смешивании раствора с алюминиевой пудрой в результате взаимодействия алюминия с гидратом окиси кальция выделяется водород:

Известно, что растворимость водорода в воде незначительна. В 1 л воды при температуре 20° С растворяется 0,01819 л водорода, раствор быстро пересыщается и в результате образуются мельчайшие пузырьки газа. Частички алюминиевой пудры становятся центрами образования этих пузырьков. Так как эти мельчайшие пузырьки водорода не удаляются из смеси, то при дальнейшем газовыделении размеры их увеличиваются. Таким образом, вспучивание смеси следует рассматривать как процесс возникновения и роста газообразных сфероидальных ячеек, рассредоточенных по всему объему раствора.

На газообразующую способность смеси влияет ряд факторов. Основные из них — это начальная вязкость, текучесть смеси, ее температура, скорость образования структуры с определенными механическими свойствами, дисперсность алюминиевой пудры и ее количество, химический состав среды.

Объемный вес во многом зависит от несущей способности смеси, которая определяется ее структурно-механическими свойствами. Если после окончания вспучивания смесь не будет обладать определенной несущей способностью, это приведет к ее осадке. В случае, если смесь затвердевает до того, как завершился процесс газообразования, ее объемный вес также изменяется, что сопровождается нарушением структуры.

Известны различные методы определения структурно-механических свойств дисперсных систем. Газобетонную смесь можно отнести к пластично-вязким системам; ее структурно-механические свойства целесообразно оценивать, используя метод конического пластометра, предложенный акад. П.А. Ребиндером. Этот метод позволяет определять степень нарастания пластической прочности газобетонной смеси в процессе вспучивания, а также прочность структуры после того, как процесс закончился, следовательно, устанавливать несущую способность вспученной газобетонной смеси.

Пластическая прочность характеризуется сопротивлением, которое смесь оказывает прониканию конуса (пластометра) при постоянной нагрузке со скоростью погружения, стремящейся к нулю. Результаты измерения пластической прочности и газовыделения с течением времени в газобетонных смесях объемным весом 700 кг/м3 с применением различных вяжущих приведены на рис. 84.
Образование пор в газобетонной смеси, ее вспучиваемость и устойчивость

Наиболее интенсивное газовыделение и нарастание пластической прочности наблюдается в смесях, состоящих из извести и известково-цементного вяжущего. Через 90 мин после затворения пластическая прочность этих смесей составляет соответственно 700 и 750 Г/см2. За это же время пластическая прочность газобетонной смеси на цементе не превышала 50 Г/см2.

Высокая пластическая прочность и ее интенсивное нарастание благоприятно сказываются на устойчивости газобетонной смеси и уменьшении сроков выдержки отформованных изделий до автоклавной обработки. Существенное влияние на изменение пластической прочности оказывают температура затворения и текучесть газобетонной смеси (рис. 85, 86). В зависимости от этого меняется и объемный вес газобетона.

Приведенные данные по кинетике газовыделения, нарастанию пластической прочности и изменению объемного веса не характерны для других газобетонных смесей. После накопления соответствующих опытных данных можно будет установить закономерности изменения структурномеханических свойств газобетонных смесей в зависимости от их объемного веса. Очевидно, что объемный вес газобетонной смеси можно подобрать, меняя текучесть и температуру смеси.

Помимо установления определенных параметров текучести и температуры смеси для получения заданного объемного веса необходимо также определить ее несущую способность в зависимости от высоты формования изделий.

Рассмотрим условия, при которых после вспучивания газобетонной смеси не произойдет осадки. Для этого вырежем из вспученной смеси призму высотой Н. Слой газобетонной смеси у основания призмы будет испытывать давление

где P — давление у основания призмы в Г/см2; усм — объемный вес газобетопной смеси в г/см3;

H — высота призмы в см.

Чтобы не произошло разрушения структуры (осадки) газобетонной смеси у основания призмы, необходимо соблюдать следующие условия:

где а — коэффициент, учитывающий давление от образовавшейся при вспучивании «горбушки» и допустимые отклонения в объемном весе газобетона в пределах до +5%. Значение а принимаем равным 1,1.

Пластическая прочность т определяется на пластометре П.А. Ребиндера по формуле

где т — пластическая прочность (или несущая способность) газобетонной смеси в Г/см2;

h — глубина погружения конуса в см;

F — вес груза в г;

k — коэффициент, зависящий от угла конуса; для конуса с углом 60° k = 0,956.

При погружении конуса в газобетонную смесь после окончания вспучивания возникает пластическая деформация смятия.

Если значение пластической прочности, установленной по пластометру, ниже требуемой, то необходимо, вводя ускорители схватывания, повышая температуру воды затворения, изменяя текучесть или используя другие возможные способы, подобрать необходимые параметры для получения газобетонной смеси с требуемой несущей способностью. Вопрос о подборе объемного веса газобетонной смеси с учетом ее несущей способности будет рассмотрен ниже.

При вспучивании газобетонной смеси иногда наблюдается явление, напоминающее «кипение»: крупные пузырьки водорода поднимаются к поверхности вначале в отдельных местах, затем образуются по всей площади, и смесь начинает «кипеть». Это приводит к разрушению образовавшейся ячеистой структуры и полной или частичной осадке вспученной смеси. В заводских условиях кипение чаще всего наблюдается при применении некоторых цементов, характеризующихся длительными сроками схватывания.

При малых значениях вязкости и пластической прочности смеси в процессе вспучивания вначале газовые пузырьки сливаются, а затем, достигнув определенной величины, всплывают и вызывают кипение. Факторы эти сравнительно мало изучены и требуют специальных исследований. В связи с этим здесь выскажем некоторые наши предположения.

Можно доказать, что всплывание пузырька водорода зависит не только от его размера, но и от пластической прочности смеси. Для этого определим подъемную силу пузырька и сопротивление среды при его всплывании.

Величина подъемной силы пузырька может быть определена по формуле

где P — подъемная сила;

r — радиус пузырька;

Yусм — объемный вес газобетонной смеси;

а — переходный коэффициент от объемного веса идеальной жидкости к газобетонной смеси.

Всплыванию пузырька будет препятствовать сопротивление среды F, характеризующееся величиной пластической прочности газобетонной смеси.

Очевидно, для определения силы F необходимо суммировать по половине шаровой поверхности пузырька (рис. 87) действие элементарных сил сопротивления, т. е.

Для того чтобы пузырек не всплывал, необходимо величину подъемной силы уравновесить силой сопротивления среды, т. е.

Из последнего выражения следует, что для предотвращения всплывания пузырьков водорода нужно повысить пластическую прочность газобетонной смеси. Одним из факторов, препятствующих слиянию пузырьков, а следовательно, увеличению их размеров, будет являться создание упругих пленок на поверхности воздушных пузырьков путем введения в раствор поверхностноактивных веществ.

Пластическую прочность газобетонной смеси определяют пластометром (рис. 88).

Рычаг с конусом пластометра устанавливают в строго горизонтальное положение, перемещая подвижные грузы в правой части рычага до тех пор, пока указательная стрелка не совместится с нулевым делением шкалы отсчета. После этого стакан, заполненный газобетонной смесью, ставят на подъемный столик и, медленно вращая, устанавливают его таким образом, чтобы «зеркало» газобетонной смеси коснулось вершины конуса. Для того чтобы сохранить температуру газобетонной смеси, стакан ставят в теплоизолирующий сосуд. Для измерения температуры в исследуемую газобетонную смесь погружают термобаллон манометрического термометра, который установлен на пластометре. На подвешенную справа от конуса чашу в определенной последовательности устанавливают гирьки с таким расчетом, чтобы обеспечить плавное погружение конуса на глубину 15 мм. Глубину погружения конуса определяют индикатором с ценой деления 0,01 мм.

При принятых в приборе соотношениях плеч (10:1) между конусом и индикатором погружение конуса определяют с точностью до 0,1 мм.

Величину пластической прочности вычисляют по формуле

где P — вес гирь в г;

h — глубина погружения конуса в см;

k — коэффициент, зависящий от угла раствора конуса (при а = 60° 6 = 0,956).

Определять величину пластической прочности для каждого состава необходимо 3 раза и по полученным данным вычислять средние значения.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна