Ежемесячный специализированный журнал “Новый Уральский строитель”
Адрес редакции: 620075, Екатеринбург, ул. Бажова, 79. Телефон: (343) 287-31-50, (343) 287-34-60
Издание РООР “Союза строителей Урала”
 
Главная
В номере
 

Яндекс цитирования
Рассылка 'Строительный комплекс УрФО. Актуальные темы'



Сметный центр Союза строителей Урала


“Новый Уральский строитель” №8 (89) - 2008

Журнал № -

Ячеистый бетон

Автоклавная обработка. От чего зависит качество? И как на него влиять?

Автоклавная обработка является одной из важнейших операций при изготовлении изделий из ячеистого бетона. Ее режимы напрямую влияют на такие качественные характеристики готового продукта, как морозостойкость, усадка при высыхании, прочность при сжатии, внешний вид изделий (отколы, трещины). Базовое понимание процессов, проходящих в автоклаве, важно как при полностью автоматическом регулировании работы автоклава, так и при ручном управлении. В данной статье мы кратко обобщим опыт, накопленный на заводах холдинга «Aeroc International» в автоклавной обработке.
 
Ячеистый бетон изготавливается из вяжущих, песка или золы, газообразователя и воды. Вяжущие известь и цемент содержат СаО, который имеет решающее значение для процесса. Песок или зола вводит в процесс SiO2. Из компонентов: СаО, SiO2 и Н2О в автоклаве при воздействии высокого давления и высокой температуры образуется новый минерал тоберморит (C4S5H5).
 
Собственно, образование новых минералов тоберморитовой структуры и возводит ячеистый бетон автоклавного твердения (в просторечии газобетон) совершенно в другой ранг по сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном (пенобетоном). Автоклавная обработка обеспечивает значительно более высокие физико-механические характеристики изделий из газобетона в сравнении с пенобетонными изделиями.
 
Для наиболее полного протекания реакций в процессе автоклавной обработки необходимо, чтобы исходные материалы имели достаточно тонкодисперсную структуру. На стадии помола к кремнеземистому компоненту добавляется гипсовый камень, который служит в первую очередь для регулирования реакций в автоклаве, а также ускоряет набор сырцом необходимой пластической прочности. В смесителе сырьевые материалы перемешиваются, причем на качество перемешивания могут влиять как время смешивания, так и последовательность введения в смеситель сырьевых материалов. На выходе из смесителя должны быть обеспечены высокая гомогенность и определенная вязкость смеси.
 
Один из важнейших параметров температура смеси на выходе из смесителя, которая очень сильно влияет на дальнейший процесс. При вспучивании газомассы и наборе сырцом необходимой для резки пластической прочности температура в массиве растет. Огрубляя, можно сказать, что рост температуры продолжается примерно 11,5 ч; дальнейший рост составляет лишь 13°С. Однако температура в массиве распределяется неравномерно, она уменьшается в слоях, которые контактируют с бортами заливочной формы и воздухом.
 
Так как температура массива и ее распределение являются важными для некоторых этапов автоклавной обработки, хочу обратить особое внимание на то, что все заводы "Аегос" оснащены тепловыми тоннелями, которые препятствуют охлаждению массивов через стенки заливочных форм. Кроме того, заливочные формы первого цикла всегда доводятся в тепловых тоннелях до температуры, примерно соответствующей температуре заливки.
 
При резке массивов большое внимание уделяется отсутствию сквозняков, особенно в зимнее время. Разрезанные массивы также находятся в тепловых тоннелях, которые препятствуют понижению температуры поверхности сырца, так как передача тепла в ячеистый бетон при автоклавной обработке происходит тем быстрее, чем выше его температура при загрузке в автоклав.
 
Этапы автоклавной обработки
 
При разработке режимов автоклавной обработки и привязке их к конкретному технологическому циклу необходимо учесть очень много факторов и особенностей того или иного производства: качество сырьевых материалов, параметры смеси, номенклатура выпускаемой продукции (размеры, наличие армирования, плотность ячеистого бетона), расположение запариваемых массивов в автоклаве, условия и время выдержки перед автоклавной обработкой и другое.
 
Автоклавная обработка принципиально разбивается на четыре этапа:
 
1. Подготовка ячеистого бетона к подъему давления;
 
2. Подъем давления;
 
3. Изотермическая выдержка ячеистого бетона при определенной температуре и давлении;
 
4. Сброс давления и подготовка изделий к выгрузке из автоклава.
 
Первый этап может включать (вместе или раздельно) следующие мероприятия: продувку или предварительный подогрев изделий без давления; предварительный подогрев изделий при давлении; вакуумирование. Целью первого этапа является оптимальная подготовка сырца и среды в автоклаве ко второму этапу процесса подъему давления. Из опыта нашей работы следует, что для изделий, внутренняя температура которых менее 80°С, наиболее предпочтительным из вышеуказанных мероприятий первого этапа является вакуумирование.
 
За счет снижения давления в автоклаве вода, находящаяся в материале, начинает кипеть. Кипение воды начинается в самой теплой части массива, а именно во внутренней его области. При дальнейшем снижении давления кипение продвигается от внутренней области массива наружу, что приводит к полному удалению воздуха из материала. При этом сам материал разогревается, температура по толщине массива выравнивается.
 
Необходимый вакуум зависит от конечной температуры массива и, как правило, составляет 0,5 бар. Максимальное разряжение достигается через 2530 минут, и далее поддерживается в течение 1525 минут. Вакуумирование необходимо производить при горячем автоклаве (температура стенки автоклава должна быть не менее 80°С). Эту температуру всегда легко сохранить в условиях постоянного производства. В противном случае перед началом процесса автоклавной обработки автоклав необходимо предварительно разогреть без продукции.
 
Причинами плохого ваккумирования могут быть неисправности, связанные с вакуумной задвижкой, системой автоматического управления, а также неудовлетворительное функционирование вакуумного насоса.
 
Второй этап подъем давления заключается в разогреве материала до температуры изотермической выдержки (как правило 190-193°С). Разогрев происходит, главным образом, благодаря конденсации горячего пара на относительно холодной поверхности массивов, температура которых в начале процесса ниже температуры насыщенного пара. Образующийся конденсат переносит тепло в ячеистый бетон. Конденсация воды из пара может происходить как в виде капель воды, так и в виде закрытых водяных пленок. В какой форме это происходит, зависит в первую очередь от разности температур между паром и ячеистым бетоном. Образование закрытых пленок препятствует теплопередаче, что крайне нежелательно.
 
Для получения качественных изделий подъем давления следует производить в три этапа:от -0,5 бар до О бар - 30-45 мин.; от О бар до 3 бар - 30-45 мин.; от 3 бар до 12 бар - 65 мин. Если на изделиях появляются отколы и трещины, то подъем давления на первых двух этапах необходимо вести медленнее. Однако, если увеличение времени каждого из этапов до 60 минут не дает должного эффекта, нужно вмешаться в процесс заливки: изменить параметры смеси.
 
При достижении ячеистым бетоном температуры 150°С начинается ускоренный экзотермический разогрев массивов за счет энергии, освобождающейся при образовании гидросиликатов. Особое внимание следует обратить на то, что остановка подъема давления и, тем более, его понижение может привести к разрушению ячеистого бетона избыточным внутренним давлением. Особенно это характерно для армированных изделий и бетонов, плотность которых более 500 кг/м3. Изотермическая выдержка проводится в течение определенного времени при заданных давлении и температуре, которые обеспечивают достаточно глубокое протекание химических реакций образования новых минералов.
 
Оптимальная температура изотермии при производстве ячеистого бетона составляет 190193°С, рабочее давление в автоклаве 11,513 бар. Время выдержки зависит как от номенклатуры продукции (мелкоштучные блоки или армированные изделия), так и от ее плотности. Для плотности 350500 кг/м3 оптимальное время выдержки составляет 360 минут при давлении 12 бар.
 
Если сырьевые материалы подобраны правильно, а рецептура рассчитана корректно, в автоклаве на стадии выдержки происходит самопроизвольный рост давления без подачи в автоклав пара.
 
Сброс давления должен проводиться плавно. Продолжительность сброса давления зависит, в основном, от номенклатуры продукции и от плотности изделий. Для плотностей 350500 кг/м3 оптимальное время сброса по нашему опыту составляет 90 мин. Для изделий плотностью 600 кг/м3 и более, а также армированных изделий, продолжительность сброса увеличивается, а сам сброс проводится ступенчато, с разными градиентами.
 
Причины дефектов в материале и пути их устранения
 
Незатвердевшие участки массива. Незатвердевшие участки массива внешне выглядят как темные пятна, расположенные в средней части блока. Появляются в случае, когда при автоклавной обработке температура бетона в этих областях недостаточна для образования гидросиликатов. Причиной может послужить недостаточность вакуумирования, в результате которой вода в этих зонах не закипает и воздух при этом не вытесняется. В данном случае увеличение времени экзотермической выдержки эффекта не дает.
 
Для устранения данного дефекта необходимо увеличить глубину вакуума и время выдержки при отрицательном давлении. Также в этом случае можно прибегнуть к комбинации продувки и вакуумирования. Если при осуществлении этих действий ситуация не изменится, необходимо вмешаться в процесс дозирования и смешивания: снизить, насколько это возможно, отношение В/Т и увеличить внутреннюю температуру в массиве до 8085°С.
 
Отколы и трещины. Механизм образования этих дефектов следующий: пар конденсируется не только на поверхности материала, но и в толще массива. До тех пор, пока ячейки полностью не заполнены водой, разрушений не возникает, но как только начинает конденсироваться слишком много воды, внутри материала возникает значительное напряжение, которое впоследствии приводит к разрушению.
 
Разрушения могут быть разной степени тяжести: от тонких волосяных трещин до сильных поверхностных разрушений.
 
Итак, отколы появляются всегда, когда в автоклав подается слишком много пара за единицу времени. Поэтому при возникновении отколов и трещин следует увеличить длительность подъема давления на первых двух этапах от -0,5 бар до О бар и от О бар до 3 бар соответственно. Если же при увеличении длительности подъема давления результат не получен, необходимо изменить некоторые параметры.
 
Первый параметр это температура массива до начала автоклавной обработки: чем холоднее массив, тем больше воды в нем конденсируется. Поэтому необходимо провести ряд мероприятий, исключающих остывание массива, а именно: предусмотреть наличие подогреваемых камер предавтоклавной выдержки, увеличить конечную температуру сырца, исключить сквозняки.
 
Второй и самый решающий параметр это количество воды, которое имеется в массиве при загрузке его в автоклав.
 
Когда материал формуется с высоким отношением В/Т, он содержит в себе очень много воды. Для автоклавной обработки на единицу массы воды сырца требуется четырехкратное по массе количество пара. Избыток воды в сырце ведет к увеличению расхода пара. В результате материал начинает впитывать излишнее количество конденсата, что неминуемо приводит к откалыванию бетона.
 
Единственный выход из такой ситуации пересмотр существующих рецептур с целью снижения отношения В/Т. Оптимальное отношение В/Т для изделий плотности 350500 кг/м3, производимых по литьевой технологии, должно находиться в пределах 0,60,67.
 
Надеемся, что обобщение нашего опыта поможет дальнейшему совершенствованию производств, работающих по литьевой технологии, и как следствие этого, выпуску продукции более высокого качества.
 
Дмитрий Рудченко, руководитель по техническому развитию «Aeroc International»

При копировании или цитировании материалов обязательна ссылка на журнал "Новый Уральский строитель" http://nus-ural.ru
 

www.gkx.ru
“Жилищно-коммунальный комплекс Урала” www.gkx.ru
СМЕТА
РАССЫЛКА
Рассылки Subscribe.Ru

Строительный комплекс УрФО. Актуальные темы




Почтовая рассылка:
Строительный комплекс УрФО. Актуальные темы
РЕКЛАМА
СтройУрал_RU Российский союз строителей

  Copyright © “Новый уральский строитель”, 2003-2008
Copyright © ООО ИД “Уралстройсоюз”, 2003-2008
  Разработка сайта Интернет-агентство "Уральская галактика"