Строительные материалы .ру

Ячеистые силикатные бетоны. Газосиликатные и пеносиликатные

Ячеистые силикатные бетоны делят на газосиликатные и пеносиликатные.
Пеносиликат получают путем смешивания технической пены с предварительно размолотой известково-кремнеземистой смесью и последующей обработкой отформованных изделий в автоклаве. При смешивании извест-ково-кремнеземистой смеси с газообразователем (алюминиевой пудрой и др.) получают газосиликат.
Из ячеистых силикатных бетонов можно изготовить изделия с плотностью 300... 1200 кг/м3 и прочностью 0,4... 20 МПа.

Такие изделия имеют мелкопористую структуру, небольшую теплопроводность 0,1...0,45 Вт/(м-°С) и характеризуются достаточной морозостойкостью (более 15 циклов), позволяющей использовать их для наружных конструктивных элементов в промышленном и гражданском строительстве. Ячеистые силикатные изделия (плиты, скорлупы) плотностью менее 500 кг/м3 применяют для утепления как строительных конструкций (стен, покрытий), так и тепловых установок (трубопроводов, котлов и т. п.). Ячеистобетонные силикатные изделия плотностью 500...850 кг/м3, прочностью 2,5... 7,5 МПа и теплопроводностью 0,22...0,29 Вт/(м-°С) успешно применяют в конструкциях наружных стен (панели, крупные блоки).

Наружные стены из газосиликатных панелей на 25...30 % дешевле крупнопанельных керам-зитобетонных и железобетонных стен с утеплителем.
Из газосиликата и пеносиликата с плотностью 900... 1200 кг/м3 и прочностью выше 7,5 МПа изготовляют конструкционные армированные изделия (панели покрытий и перекрытий) при условии защиты арматуры от коррозии специальными обмазками.

Легкобетонные силикатные изделия,легкие силикатные бетоны на пористых заполнителях

Легкобетонные силикатные изделия изготовляют из двух видов бетонов автоклавного твердения — легкого силикатного бетона на пористых заполнителях и ячеистых силикатных бетонов (пеносиликатные и газосиликатные изделия).
Легкие силикатные бетоны на пористых заполнителях приготовляют на тех же вяжущих, что и плотные силикатные бетоны.

Пористыми заполнителями для них служат керамзит, вспученный перлит, аглопорит, шлаковая пемза и другие пористые материалы в виде гравия и щебня. Такие бетоны имеют прочность 3,5...20 МПа, водопоглощение 12...30 % (по объему), морозостойкость 15...50 циклов.
Конструкционные легкие силикатные бетоны с плотностью 1400... 1800 кг/м3 применяют для изготовления армированных силикатобетонных изделий и конструкций. Конструкционно-теплоизоляционные бетоны с плотностью 500... 1400 кг/м3 и теплопроводностью до 0,58 Вт/(м-°С) используют для изготовления наружных ограждающих конструкций (блоков и панелей стен, совмещенной кровли и т. п.). Из теплоизоляционных силикатных бетонов с плотностью менее 500 кг/м3 и теплопроводностью около 0,18 Вт/(м-°С) изготовляют плиты разных размеров для тепловой изоляции покрытий и перекрытий промышленных и жилых зданий.

Плотные силикатные изделия

Плотные силикатные изделия преимущественно изготовляют из тяжелых мелкозернистых силикатных бетонов  (на кварцевом песке без крупного заполнителя)
плотностью 1800...2300 кг/м3 и прочностью 15 ..50 МПа. Можно получать силикатный бетон и большей прочности (до 100 МПа) при увеличении дисперсности и количества тонкомолотого кварцевого песка в известково-крем-неземистой смеси, сильном ее уплотнении и соответствующем режиме автоклавной обработки.
Модуль упругости тяжелого силикатного бетона в 1,5...2,5 раза ниже цементного, поэтому его деформации при кратковременном действии нагрузки больше. Однако максимальное значение характеристики ползучести силикатного бетона в 1,5...3 раза меньше, чем цементного. Суммарные деформации (кратковременные и длительные) у обоих видов бетонов практически одинаковы. Поэтому при замене обычного бетона плотным силикатным сечения конструкций и их армирование не требуют изменений.
Водостойкость (коэффициент размягчения не менее 0,75) и морозостойкость (F50 и более), плотность силикатного бетона хотя и несколько ниже, чем у плотных цементных бетонов, но вполне достаточны для обеспечения требований к наружным конструкциям гражданских и промышленных зданий. При необходимости для повышения прочности и морозостойкости силикатных изделий в состав известково-кремнеземистой смеси добавляют небольшое количество портландцемента (10...15%).
Коррозионная стойкость арматуры в конструкциях из тяжелого силикатного бетона надежно обеспечивается в помещениях с влажностью воздуха до 60 %. При влажном и переменном режимах эксплуатации арматуру необходимо защищать антикоррозионными обмазками.
Таким образом, по совокупности свойств плотные си-ликатобетонные изделия не уступают цементно-бетонным, а себестоимость их меньше.
Из плотных силикатных бетонов изготовляют: панели внутренних стен и перекрытий, балки, прогоны и колонны, карнизные плиты и другие сборные детали.

Силикатный (известково-песчаный),известково-шлаковый и известково-зольный кирпич

Силикатный (известково-песчаный) кирпич имеет те же форму и размеры, что и керамический. Его изготовляют из смеси воздушной извести (6...8%), кварцевого песка (92...94 %) и воды (7...9 %) путем прессования под большим давлением и последующего твердения в автоклаве.
Силикатный кирпич — светло-серый, но может быть и цветным, если в состав смеси ввести щелочестойкие пигменты. В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе силикатный кирпич подразделяют на марки: 75; 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300. Морозостойкость силикатного кирпича, как и керамического, не ниже F15, а водопоглощение — 8...16 %   (по массе). Плотность силикатного кирпича 1800... 1900 кг/м3, а теплопроводность 0,82...0,87 Вт/(м-°С), т. е. несколько больше, чем керамического кирпича.
Силикатный кирпич применяют там же, где и керамический, за исключением конструкций, подвергающихся систематическому действию воды (фундаменты) и высоких температур (печи, трубы и т. п.). В условиях систематического увлажнения, особенно водой, содержащей агрессивные примеси (соли, кислоты), происходит разложение гидросиликатов. При длительном действии температуры выше 500 °С силикатный кирпич разрушается вследствие дегидратации гидросиликатов кальция, а также полиморфного превращения кварца в другую модификацию, что сопровождается скачкообразным увеличением объема его зерен.
Для получения силикатного кирпича требуется меньше производственных площадей, чем на заводах керамического кирпича, расходуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии, в 2,5 раза ниже трудоемкость производства. В результате себестоимость силикатного кирпича на 25...35 % ниже, чем керамического. Поэтому он продолжает занимать значительную долю в общем объеме выпуска стеновых материалов. При этом возрастает средняя марка кирпича, увеличивается выпуск пустотелого силикатного кирпича и пустотелых блоков, что позволит снизить расход материалов и вес ограждающих конструкций и уменьшить суммарные приведенные затраты на 1 м2 стены.
Разновидностями силикатного кирпича являются известково-шлаковый и известково-зольный кирпич, отличающиеся от него несколько меньшими плотностью (1400...1600 кг/м3), теплопроводностью ОД..0,7 Вт/(м-°С) и прочностью (2,5...7,5 МПа).
Использование в производстве силикатного кирпича взамен песка и частично извести, шлаков и зол расширяет сырьевую базу, обеспечивает сокращение расхода вяжущего на 35...40%. При этом выдержка продукции в автоклавах уменьшается. На этой основе обеспечивается снижение себестоимости кирпича не менее чем на 15...20 %.

Производство силикатных материалов

Особенностью автоклавного производства силикато-бетонных изделий является возможность получения изделий различной плотности и прочности при одних и тех же исходных материалах и процессах их подготовки по технологическим схемам, в своей основе аналогичным при производстве бетонных и железобетонных изделий.
Производство силикатных изделий обычно складывается из следующих операции: приготовления известково-кремнеземистой смеси, приготовления   и  гомогенизации силикатобетонной смеси, формования изделий, твердения изделий в автоклавах в среде насыщенного водяного пара при давлении 0,9...1,6 МПа и температуре 175...200°С. Некоторые технологические переделы в зависимости от исходного сырья и вида выпускаемых изделий могут изменяться или дополняться другими операциями. Например, в производстве силикатного кирпича иногда отсутствует  операция   помола   известково-кремнеземистой смеси, но необходима операция гашения извести в смеси с песком, которую осуществляют в специальных сило-сах или в гасильном барабане. При изготовлении ячеистых силикатно-бетонных изделий процесс приготовления смеси дополняется приготовлением устойчивой пены или суспензии газообразователя и их смешиванием с извест-ково-песчаной смесью.
Выбор способа фомования изделий зависит от удобо-укладываемости силикатно-бетонной смеси. При изготовлении силикатного кирпича и мелких блоков используют жесткие смеси с влажностью 8... 10 %. Такие смеси формуют на специальных прессах под давлением 15... 20 МПа. Для формования силикатно-бетонных изделий из смесей с большой пластичностью применяют вибрирование или вибрирование с пригрузом. Очень пластичные смеси, например, при изготовлении пеносиликатных или газосиликатных изделий укладывают без принудительного уплотнения или кратковременным вибрированием.
Последняя и самая важная стадия производственного процесса — твердение силикатно-бетонных изделий — осуществляется в автоклавах. Автоклав представляет собой горизонтально расположенный стальной цилиндр диаметром 2 м и более, длиной 20...30 м, с торцов герметически закрытый крышками. В нижней части автоклава уложены рельсы, по которым передвигаются загружаемые в него вагонетки с изделиями.
При автоклавной обработке происходит реакция между гидроксидом кальция извести и кремнеземистым компонентом в результате которой синтезируется цементирующее вещество в виде гидросиликатов кальция различного состава, связывающее зерна песка или другого заполнителя в прочный и водостойкий каменный материал. Условия быстрого прохождения этого процесса обеспечиваются в автоклаве путем использования насыщенного пара с температурой 175 °С и выше, но при этом необходимо давление пара 0,9 МПа и более. Длительность цикла запаривания составляет 10... 14 ч.
Нарастание прочности изделий продолжается и после их выгрузки из автоклава. Это обусловлено высыханием изделий.

Сырье для изготовления силикатных материалов

Многие годы единственным видом силикатных строительных материалов был силикатный кирпич, для изготовления которого применяют кварцевый песок и воздушную известь. Если часть кварцевого песка тонко размолоть, то прочность изделий после автоклавного твердения значительно возрастает. Регулируя количество и степень измельчения тонкомолотого песка и выбирая в соответствии с этим оптимальные соотношения СаО : : SiO2, можно изменять активность вяжущего и некоторые физико-механические свойства силикатного бетона.
Для производства автоклавных изделий в качестве кремнеземистого компонента кроме песка используют и другие местные материалы — шлаки, золы от пылевидного сжигания топлива, нефелиновый шлам и др.
На базе местных материалов в Советском Союзе разработана технология и создано производство силикатных автоклавных изделий и конструкций для сборного строительства. Наша страна по объему производства силикатных изделий занимает первое место в мире. Такие изделия и конструкции по своим техническим и строительно-эксплуатационным качествам близки к аналогичным изделиям из цементных бетонов, но для их изготовления требуется меньше вяжущего, шире используются местные материалы, технология их изготовления дает возможность полностью механизировать и автоматизировать производственные процессы. Силикатобетонные изделия, как правило на 15...25 % дешевле цементо-бетонных.
Большой вклад в разработку технологии, изучение процессов твердения и свойств силикатных автоклавных материалов и изделий внесли советские ученые П. П. Будников, Ю. М. Бутт, П. И. Боженов, А. В. Волженский, А. В. Саталкин и др.

Общие сведения о силикатных материалах и изделиях

Силикатными называют искусственные каменные материалы и изделия, получаемые в результате формования и последующей тепловлажностной обработки в автоклавах смесей, состоящих из известково-кремнеземистых вяжущих, заполнителей (кварцевого песка, шлака и др.) и воды. Такие композиции, хотя медленно, образуют камень и при твердении на воздухе, но получаемый материал имеет невысокую прочность (1...2 МПа). В этом случае взаимодействие Са(ОН)2 извести и SiCb песка протекает очень медленно и практически не сказывается на прочности камня. Однако, как было установлено в 1880 г. немецким ученым В. Михаэлисом, твердение уплотненной смеси извести с кварцевым песком резко ускоряется, если эту смесь подвергнуть тепловлажностной обработке в автоклаве, где температура насыщенного пара достигает 170°С и более, а давление — 0,8 МПа и выше. В этих условиях SiCb песка приобретает химическую активность и между ним и известью происходит энергичное химическое взаимодействие с образованием гидросиликатов кальция, цементирующих зерна песка в прочный монолит.



© 2018 Строительные материалы .ру