Стеновые блоки

27.06.2016

Практика изготовления вибропрессованием стеновых блоков из песчаного бетона достаточно распространена как из за высокой производительности оборудования, отсутствия форм, так и из-за возможности получения изделий с отделанной поверхностью.
Существенным недостатком вибропрессованных блоков является отсутствие функции теплозащиты, что делает работу по возведению наружных стен здания дорогой и многодельной.
Таким образом, основной задачей в системе жилищного строительства из песчаных бетонов является разработка стенового материала, отвечающего требованиям и по несущей способности (в том числе и для возведения многоэтажных зданий), и по теплозащите.
Стеновые блоки

Применение плитного пенополистирола — практически безальтернативного материала для стен, удовлетворяющих теплотехническим требованиям, встречает все больше возражений ученых и практиков. Это относится как к трехслойным панелям, системе «Изодом», так и к мелкоштучным изделиям, где даже лучшие технические решения многодельны, дороги и, в лучшем случае, пригодны для строительства малоэтажных зданий.
Предлагаемое изделие «Термоблок» размерами 390х190х188 мм включает оболочку из поризованного песчаного бетона и заполнение из минерализованной цементом технической пены (МП).
Прочностные характеристики термоблоков позволяют строительство из них многоэтажных зданий с несущими стенами.
Характеристики материалов, используемых для изготовления термоблоков, представлены в табл. 6.38, изделие и схема укладки — на рис. 6.35.
Стеновые блоки

Оболочки изготавливаются на вибропрессах с подъемной матрицей, где одновременно формуется от 5 до 12 оболочек.
Оболочки на следующем технологическом посту «по-сырому» заполняются МП и после пакетирования на поддонах направляются в камеру ТВО.
Несущие функции в термоблоке выполняет оболочка, теплозащитные — заполнение из МП, что исключает использование в технологическом процессе иных базовых материалов, кроме цемента и песка.
Изготовление формообразующей оснастки с высокой точностью позволяет калибровать размеры блоков с точностью до 1 мм и производить их укладку в стену на слой цементного клея толщиной 3 мм. Это снижает расход кладочного материала, значительно (до 95 %) повышает теплотехническую однородность стены, а также позволяет практически полностью использовать несущую способность термоблока при применении клеев торговых марок. Конструкция стен из термоблоков содержит только ложковые ряды, их перевязка обеспечивается наличием пазов на нелицевой грани блоков. Пазы при сборке в кладку с перевязкой блоков в соседних рядах оказываются напротив друг друга, что позволяет для соединения соседних рядов кладки использовать П-образные элементы из арматурной проволоки, легко погружаемые в МП (рис. 6.35).
Предлагаемая технология предоставляет уникальные возможности отделки блоков:
— за счет изменения формы матрицы можно изготавливать блоки с рельефным, криволинейным и ломаным очертанием передней грани;
— введение пигментов в цементно-песчаную смесь позволяет получать цветные блоки. Возможно, включенное в технологический процесс, окрашивание наружной грани блоков;
— «колотая» и «каннелюрная» фактура лицевой грани блока, практически неотличимая от фактуры натурального камня, достигается при изготовлении спаренных блоков с общей лицевой гранью и последующим их раскалыванием.
Разработано оборудование для раскалывания, которое также может быть включено в технологический цикл.
Наименее исследованным этапом технологии производства термоблоков является изготовление и разливка в оболочки особо легких минерализованных пен, хотя в ряде исследований показана принципиальная возможность их получения.
В условиях, когда несущие и теплозащитные функции в изделиях разделены, прочностные и деформационные характеристики MII не являются определяющими для качества термоблока.
Более того, даже величина предельной относительной деформации усадки — одна из наиболее значимых характеристик для пенобетона не является существенной в связи с малым объемом МП в отдельном изделии.
Наличие цемента в составе МП обеспечивает надежное ее сцепление с песчаным бетоном оболочки и исключает ее выпадение при пакетировании и транспортировке термоблоков.
Основным фактором для оценки качества особо легких пенобетонов является их объемная масса (плотность). Это наиболее просто устанавливаемая характеристика, оценивающая объем воздушной фазы в материале и по принятой в нормах классификации определяющая его теплозащитные свойства.
Следует отметить, что объемная масса, в первую очередь — при низких ее значениях (менее 200 кг/м3), не полностью определяет теплозащитные свойства пенобетонов, из-за различной структуры материала.
Различают два вида структуры особо легких пенобетонов. Первый - с открытой пористостью, возникающей при образовании отверстий в месте соприкосновения сферических пузырьков пены. Точечные пленки в месте соприкосновения не минерализуются из-за их несоизмеримости с частицами вяжущего. В результате получается материал с требуемыми характеристиками по объемной массе, но с неоднородной ячеистой структурой, что приводит к снижению теплозащитных свойств из-за конвекционного движения воздуха по каналам, соединяющим пузырьки.
Второй вид структуры — мелкие (0,2-0,5 мм) однородные воздушные пузырьки, обрамленные цементным тестом — особо легкие пенобетоны, изготовленные по специальной технологии.
При такой структуре пенобетон не только обладает лучшими свойствами по теплозащите, но и, несмотря на значительный объем воздушной фазы (до 95 %), практически не поглощает воду. Это означает, что его теплозащитные свойства мало понижаются при попадании воды, как это происходит для большинства пористых материалов. Принципиальная возможность получения такой структуры неоднократно подтверждалась исследовательскими работами по особо легким пенобетонам. Однако, поскольку разработчики материала связаны задачей получения пенобетона, прочностные характеристики которого позволили бы как минимум распалубку изделий (массива) из форм, резку, транспортировку, пакетирование, не удавалось получить стабильные результаты в массовом производстве, даже при утеплении междуэтажных перекрытий. Если таких требований не предъявляется, то величина водоцементного отношения «отвечающего» за прочность материала не является определяющим фактором получения особо легкого пенобетона. Тогда задача его получения существенно упрощается, т.к. минерализация технической пены (ТП) может производиться не цементом, а цементным тестом (ЦТ).
Тогда генератор минерализованной пены (ГМП) выполняется по классической схеме установки для получения конструктивно-теплоизоляционного пенобетона: изготавливаются техническая пена и цементное тесто, которые затем помещаются в смеситель. Для особо легких минерализованных пен, не содержащих песка, был разработан высокоскоростной смеситель, обеспечивающий качественное перемешивание ЦТ и ТП за короткое время.
Высокая скорость перемешивания существенна не только как фактор, обеспечивающий гомогенность смеси, но и потому, что режим формования оболочек термоблока очень короток (на вибропрессах разной конструкции — от 15 до 40 сек), а заполнение оболочек предусматривается в режиме формования.
В результате исследований был получен высокопоризованный тонкодисперсный пенобетон плотностью 100-150 кг/м3 (в промышленных объемах — «150») с замкнутой однородной ячеистой структурой.
Испытания, ставящие целью определение коэффициентов теплопроводности пенобетона «150» в сухом состоянии и при равновесной влажности материала 4,7%, показали величины λ0=0,028 и λр=0,036 Вт/м*°С, превышающие соответствующие характеристики пенополистирола.
По результатам исследований были ранжированы факторы, определяющие свойства используемых материалов, и технологические приемы получения особо легких пенобетонов. Как наиболее значимые выделены применение эффективных пенообразователей и технологические приемы, обеспечивающие устойчивость МП.
Для особо легких пенобетонов следует применять преимущественно протеиновые пенообразователи с максимальной кратностью получаемых пен, что обеспечивает их минимальное содержание в составе смеси. В этом случае при применяемой двухстадийной технологии возможно снижение расхода воды и пенообразователя. Снижение расхода воды в технических пенах повышает их устойчивость, снижение расхода пенообразователя, наряду с уменьшением стоимости пенобетона, также является важным фактором устойчивости МП, поскольку пенообразователь замедляет схватывание цемента.
Повышение устойчивости к оседанию МП достигается также применением пластифицирующих добавок, снижающих водосодержание ЦТ, что особенно важно при использовании метода раздельного получения ТП и ЦТ.
Используемые пластифицирующие добавки не должны увеличивать период структурообразования ЦТ. Это требует применения пластификаторов, механизм действия которых отличается от механизма разжижения лигносульфанатами.
Следующими по значимости факторами в производстве особо легких пенобетонов являются вид цемента, тонина помола и однородный дисперсный состав, Для производства особо легких пенобетонов следует применять низкоалюминатные тонкодисперсные цементы (4500-5000 см2/г по Товарову). Частицы такого цемента адсорбируются на поверхности ячеек пены и способствуют увеличению скорости схватывания ЦТ, что также стабилизирует процесс формирования структуры, препятствуя осаждению МП.
В отечественном бетоноведении вопросы ускорения сроков схватывания и сроков твердения бетонной смеси плохо разделены, в том числе и по рекомендуемым химдобавкам.
Для получения устойчивых к оседанию MII следует использовать химдо-бавки, ускоряющие схватывание. Ускоренное формирование структуры МП позволяет также установить режим тепловлажностной обработки максимально близкий к оптимальному режиму TBO для оболочки термоблоков.
Использование химдобавок-ускорителей схватывания в особо легких пенобетонах имеет гораздо больший эффект, чем в тяжелых бетонах, керамзито-бетонах и др., в первую очередь потому, что ускоренное формирование структуры препятствует разрушению пузырьков пены, переводя ее в псевдотвердое состояние.
Активация бетонных смесей — редко применяемый прием в технологии бетона из-за достаточно серьезного усложнения процесса. Однако при приготовлении цементного теста для пенобетона, не содержащего песка, активация весьма эффективна, как из-за несложного оборудования, так и из-за:
— высокой степени коллоидации ЦТ;
— ускорения процесса гидратации, в том числе и в первые часы после затворения:
— увеличения подвижности ЦТ;
— сокращения времени перемешивания МП.
При турбулентной активации под действием интенсивных срезающих усилий и ускоренной гидратации цемента тесто обогащается большим количеством коллоидных частиц. Тиксотропный коллоид, равномерно распределенный между более крупными частицами цемента, препятствует их сближению. В результате — процесс флокуляции протекает значительно медленнее.
Высокие градиенты скорости, возникающие в цементном тесте при турбулентной обработке, приводят к разрушению отдельных слипшихся агрегатов из цементных зерен. В активированном цементном тесте отсутствуют структуры, содержащие в своих ячейках скопление воды. Кроме того, миграция свободной воды затруднена более мелкими капиллярными протоками между частицами.
Снижение вязкости при активации цементного теста является дополнительным фактором снижения расхода воды.
Доставку приготовленной МП в бункер дозаторно-разливочного устройства следует организовать таким образом, чтобы транспортировка МП происходила на минимальное расстояние, т. е. чтобы посты приготовления и разливки находились рядом. Это означает, что избыточное давление, при котором изготавливается МП, может быть минимальным и пузырьки воздуха, как основной компонент МП, при попадании в бункер разливочного устройства остаются мелкими и однородными, а МП в дозаторе-распределителе практически не утяжеляется.
Отсутствие вибрационных воздействий при заливке МП в оболочки термоблоков также способствует ее сохранности.
Твердение МП может происходить как в естественных условиях, так и в камерах ТВО.
Необходимость быстро вернуть в технологический процесс формовочные поддоны, стоимость которых составляет значительную часть стоимости линии, приводит, как правило, к необходимости тепловлажностной обработки термоблоков.
Активация цементного теста, интенсивное перемешивание: компонентов при изготовлении МП повышают температуру при заливке в оболочку термоблока до 30 °С. При изготовлении ТП и ЦТ на горячей воде температура минерализованной пены может быть доведена до 50 °С.
Если и оболочку термоблока также изготавливать с использованием горячей воды и горячего песка, то и ее температура может составлять 50-70 °С.
Изготовление «горячего» термоблока позволяет отказаться от тепло-влажностной обработки изделий в ее привычном понимании, т.е. строительства камер ТВО, подачи пара, регулировки режима TBO и др., ограничившись проведением TBO методом термоса. 12-часовой цикл хранения «горячих» свежеотформованных термоблоков (на поддонах, в штабеле под термоколпаком) позволяет получить прочность песчаного бетона оболочки не менее 30% марочной, что обеспечивает возможность безопасно производить с ними транспортные и пакетирующие операции.
Кроме того, близкие температуры бетона оболочки и MII и их равномерное остывание под термоколпаком создают условия, исключающие отслоение МП от оболочки.
Использование ускорителей твердения бетона при изготовлении оболочки позволяет ограничить время пребывания изделий в теплом цехе сроком в 1 сутки.