Проектирование состава пенобетона, определение влияния способа получения и активного минерального наполнителя на свойства бетонной смеси и бетона

Цель работы: получение практических представлений о технологических приемах получения пенобетонов способом сухой минерализации и традиционным способом в лабораторных условиях и определении основных свойств пенобетона

Аппаратура. Лабораторная мешалка для приготовления пены и пеногопсовой смеси. Цилиндр Суттарда. Сферическая чаша. Мерные цилиндры емкостью 100 (250), 500 мл. Химическая посуда для приготовления раствора ПАВ. Мерная пластмассовая емкость для получения пены. Аналитические и технические весы. Сушилка. Гидравлический пресс. Форма 7,07x7,07x7,07 см. Гипсовое вяжущее, различные виды пенообразователей, стабилизаторы.

Общие сведения.  Для создания пористой структуры в ячеистых бетонах пользуются в основном двумя способами: введением в водный раствор минерального вяжущего газообразующих добавок или путем смешения раствора с отдельно приготовленной пеной. Материал, изготовленный по первому способу, носит название газобетона, а по второму – пенобетон.

В учебной лабораторной работе при условии лимита времени предполагается получение пеногипса, учитывая технологичность этого материала, короткие сроки схватывания и твердения. Пеногипс относится к классу ячеистых бетонов. Поскольку применение гипсовых вяжущих для изготовления конструкционных (несущих) изделий и деталей не допускается, то основное назначение гипсовых материалов – это различные не несущие изделия и монолитные материалы, в том числе и ячеистые, эксплуатирующиеся в воздушно-сухих условиях.                                                                              

 Из поризованных гипсовых материалов значительный интерес представляют теплоизоляционные пеногипсовые изделия. Средняя плотность является основным аргументом, определяющим теплопроводность.

 Теплоизоляционные пеногипсовые материалы могут быть изготовлены со средней плотностью от 250-300 до 600 кг/м³.Получение материалов с меньшей плотностью нецелесообразно из-за слишком низкой распалубочной эксплуатационной прочности пеногипса, также как и цементных ячеистых бетонов со средней плотностью 350 и 400 кг/м³.

По принципу создания пеномассы различают следующие способы поризации ценообразование, предусматривающее раздельное приготовление пены, раствора и их смешивание; аэрирование, при котором пена отдельно не приготовляется, а воздух вовлекается непосредственно в раствор, содержащий воздухововлекающие ПАВ; сухая минерализация пены, основанная на приготовлении пены и смешивании ее с тонкодисперсными твердыми частицами исходной композиции.

Традиционный способ пенообразования в производстве ячеистых материалов - трехстадийный. Он включает следующие этапы: приготовление из водных растворов ПАВ устойчивых технических пен; приготовление жидкотекучих минеральных композиций, образующих твердую фазу пористого материала; смешивание пены и композиции до получения пеномассы заданной пористости. Формуют изделия методом розлива в формы.

Весьма важным фактором, влияющим на стойкость пены при ее смешивании с минеральными композициями, является подвижность последних, зависящая от их концентрации, характеризующейся реологическими показателями. Высококонцентрированные композиции (малоподвижные) разрушают пену полностью или частично. В то же время сильно разбавленные композиции твердеют существенно медленнее; возникает опасность осадки пеномассы за счет частичного разрушения структуры. Следовательно, при применении этого способа пенообразования оптимизация реологических свойств поризуемых композиций имеет важное значение для получения бездефектных структур.

Получение пеногипса способом сухой минерализации пены включает следующие основные операции: приготовление технической пены, сухую подготовку твердой сырьевой композиции (помол со смешиванием минерального вяжущего и кремнеземистого компонента), смешивание "пены и минерального порошка, т.е. бронирование пены. Перемешивание пены с тонкодисперсным минерализатором является наиболее ответственной технологической операцией, при проведении которой необходимо учитывать ряд важных факторов.

Минерализация пены основана на прилипании тонкодисперсных твердых частиц к пузырькам пены, вследствие чего образуется сплошная ячеисто-минеральная система. Каждая ячейка в такой системе бронирована большим числом твердых частиц. Прилипание твердых частиц к пузырькам пены обусловлено силами взаимодействия поверхности твердой фазы и полярных групп пенообразователя. На поверхности раздела фаз газ-жидкость и жидкость-твердое вещество наблюдается молекулярное взаимодействие пенообразователей с образованием особых комплексов, которые способствуют прилипанию минеральных частиц к воздушным пузырькам.

Свойства пен обычно характеризуют следующими параметрами:

– кратностью - отношением объема пены к объему раствори пошедшего на образование пены;

– стабильностью - временем существования эле­мента пены (пузырька, пленки) или определенного объема пены;

– дис­персностью - распределением пузырьков по размерам, или средним размерам пузырьков.                                                                      

В зависимо­сти от природы пенообразующих ПАВ и свойств, образуемых ими адсорбционных слоев, устойчивость пен обусловливается действием общих для дисперсных сис­тем факторов стабилизации (ионно-электростатический, структурно-механический барьер и др.) и специфическим для пен и эмульсий эффектом Гиббса-Марангони. Стабилизация пен достигается с помощью ПАВ-стабилизаторов.

По эффективным для практики нормам, пена должна удовле­творять следующим требованиям:

– осадка пены через 1 час не более 10 мм;

– отход жидкости через 1 час не более 80 мл.

Для выполнения работы рекомендуется группу студентов разделить на несколько подгрупп, каждая из которых получает пеногипс заданной плотности.

Выполнение работы