Міністерство освіти і науки України
Одеська державна академія будівництва і архітектури
Кафедра ПАТСМ
Розрахунково-графічна робота
з дисципліни: «Технологія гідроізоляційних і стінових матеріалів»
на тему: "Виробництво газобетону"
Виконав:
ст. гр. ПСК-53с
Голишев А.А.
Перевірив:
Бачинський В.В.
Одеса 2010
Зміст
1. Спосіб виробництва газобетону
2. Основні закономірності та процеси структуроутворення газобетону
3. Основні фізико-механічні властивості газобетону
4. Методи розрахунку основних параметрів технології отримання газобетону. Розрахунок параметра
5.Технологіческая схема отримання газобетону
6. Методи оцінки якості газобетону
Список використаної літератури
1. Спосіб виробництва газобетону
Для виготовлення газобетону спочатку готують суміш з цементу, вапна, гіпсу і алюмінієвого порошку. При необхідності, для додання газобетону додаткових властивостей, вводять спеціальні добавки. Отриману суміш формують і нарізують на готові цеглу-камені. Газобетон, виготовлений за різною технологією, істотно відрізняється і по своїх властивостях. При неавтоклавном виробництві суміш для отримання газобетону залишають тверднути в звичайних умовах. Це відносно дешевий спосіб: мінімальні витрати електроенергії, немає потреби застосовувати спеціальне устаткування. Безсумнівно, при істотному зростанні цін на енергоносії, підвищення частки транспортних витрат у собівартості продукції, цей вид виробництва заслуговує на увагу, особливо при проектуванні і будівництві малоповерхових будинків.
Виробництво неавтоклавного газобетону отримало розвиток ще на початку XX ст. Ніздрюватий бетон готували на основі портландцементу, а потім стали застосовувати в'яжучі на основі шлаків і злий. Вдавалося отримати не тільки теплоізоляційний, але і конструкційний газобетон для огороджувальних конструкцій малоповерхових будівель. Сьогодні неавтоклавний газобетон виготовляється із застосуванням сучасного технологічного обладнання, нових видів тепловологісної обробки. Підібрано оптимальні склади газобетонної суміші з урахуванням досягнень в області диспергування матеріалів.
Порізация суміші здійснюється на стадії формування матеріалу за рахунок взаємодії газообразователя (алюмінієвої пудри) з лугом. Утворений в результаті корозії алюмінію водень виділяється у вільному стані у вигляді газових бульбашок, що використовуються для спучування газобетонної маси. Дана технологічна стадія, особливо в неавтоклавном технології, є дуже відповідальною, яка зумовлює формування пористої структури матеріалу. Для поліпшення властивостей неавтоклавного газобетону в суміш вводять різні добавки: напівводний гіпс, мікрокремнезем, прискорювач твердіння - хлорид кальцію. Основним напрямом розробок стає наближення міцнісних властивостей до автоклавного газобетону. Найбільш перспективними в цьому відношенні є дисперсно-армуючі волокна як штучного (полімерне волокно різного складу, скловолокно та ін), так і природного походження (азбестове, базальтове волокно). Іншим способом зміцнення є добавка мікрокремнезема або кислої золи-винесення в кількості 5-10% від ваги цементу. Якісний вологісний режим по догляду за газобетоном під час його інтенсивного тверднення також істотно покращує його міцнісні властивості.
Лінія спосіб виробництва має істотний недолік: усадка газобетону в процесі експлуатації значно більше (2-3 мм / м), ніж у автоклавного бетону (0,3 мм / м), при однаковій щільності виробів. Специфіка технології неавтоклавного газобетону вимагає і підвищеної витрати цементу. Незважаючи на відносну дешевизну отримуваного виробу, в промислових масштабах переважно виробництво автоклавного газобетону. Автоклавная обробка газобетону проводиться не лише для того, щоб прискорити процес тверднення суміші. Основний сенс полягає в тому, що в автоклаві при температурі +180 ° С і тиску до 14 бар в газобетоні утворюється новий мінерал - доберморіт. Завдяки цьому підвищується міцність матеріалу і, що особливо важливо, у кілька разів зменшується усадка. За рахунок своїх характеристик автоклавний бетон має значно більше способів вживання. Він може використовуватися, наприклад, в армованих конструкціях - перемичках, панелях, і ін Комірчастий бетон автоклавного тверднення має знижену тріщиностійкість та морозостійкість. Автоклавная обробка дозволяє в коротші терміни отримувати вироби з досить високою міцністю при зниженій витраті терпкого. У автоклавної обробки є й недоліки: дороге устаткування, специфіка його експлуатації, вимагає висококваліфікованого обслуговуючого персоналу, висока металоємність автоклавів, низький коефіцієнт використання внутрішнього обсягу автоклава. Дрібносерійне виробництво при автоклавний спосіб виявляється економічно невигідним.
2. Основні закономірності та процеси структуроутворення газобетону
Найважливішим завданням сучасного будівництва є підвищення ефективності, якості, надійності та довговічності конструкцій і споруд при максимально можливе зниження їх матеріаломісткості і капітальних витрат. Використання в будівництві високоефективних теплоізоляційних матеріалів дозволяє створювати легкі огороджувальні конструкції, що відповідають сучасним вимогам архітектури, містобудування, комфортності житла, скорочувати матеріаломісткість і загальнобудівельні витрати на зведення будівель.
У зв'язку з цим актуальною проблемою є розробка наукових основ структуроутворення і вдосконалення технології газобетонів неавтоклавного тверднення.
При дисперсному армуванні газобетонів поліамідними волокнами можливе зниження усадочних деформацій. А це значить, що вироби з дісперсноармірованних газобетонів при низькій енергоємності їх виготовлення, повинні відрізнятися поліпшеними експлуатаційними властивостями в порівнянні з традиційно застосовуваними в будівництві матеріалами. Тому результати досліджень структуроутворення й властивостей газобетонів неавтоклавного тверднення дисперсно-армованих синтетичними волокнами повинні бути покладені в основу направленого вдосконалення технології їх виробництва, і ефективно служити вирішення найважливіших завдань сучасного будівництва.
У зв'язку з викладеним автором виконано великий комплекс досліджень у галузі спрямованої організації структури газобетонних сумішей з метою отримання заданих фізико-механічних властивостей, розроблено науково обгрунтовані технологічні принципи одержання таких матеріалів широкого спектру призначення.
В основу роботи покладена гіпотеза про те, що підвищення агрегативної стійкості сумішей в період переважання в'язких зв'язків між компонентами сприяє зменшенню кількості дефектів структури в затверділих бетонах, що досягається введенням в зернисту дисперсну систему - пінобетонні суміш - протяжних поверхонь розділу фаз у вигляді синтетичних волокон (фібри ).
Метою роботи є розвиток наукових уявлень про закономірності формування структури газобетонів і розробка теоретичних та методологічних принципів рецептурно-технологічного регулювання їх властивостей.
Запропоновано науково обгрунтована, достовірна і зручна для технологічної практики методика проектування складу газобетону. Результати досліджень використані при розробці та підготовці нормативних документів з технології виготовлення газобетону неавтоклавного твердіння і виробів з нього.
3. Основні фізико-механічні властивості газобетону
Газобетон (автоклавний комірчастий бетон) - це міцний мінерально-кам'яний штучний матеріал, що не вимагає значного догляду. У ньому поєдналися кращі якості двох самих древніх матеріалів: каменю та дерева. Цей матеріал вогнестійкий, міцний, він не гниє, не старіє, не виділяє токсичних речовин. За рахунок поглинання і віддачі вологи ніздрюватий газобетон підтримує постійну вологість повітря всередині приміщення. А повітряні бульбашки, що займають близько 80% матеріалу, забезпечують йому високу теплоізоляційну здатність, що сприяє зниженню витрат на опалення на 25-30% і відмові від застосування будь-яких додаткових теплоізоляційних матеріалів. Термічний опір пористого бетону в 3 рази вище, ніж з глиняної цегли, і в 8 разів вище, ніж з важкого бетону. Зовнішня стіна з блоків товщиною 375 мм забезпечує необхідний нормативне термічний опір Rt = 2,5.
4. Методи розрахунку основних параметрів технології отримання газобетону. Розрахунок міцності бетону від його об'ємної маси
При визначенні складу газобетону необхідно забезпечити задану об'ємну масу і його найбільшу міцність при мінімальних витратах порообразователя і в'яжучого речовини. При цьому структура газобетону повинна характеризуватися рівномірно розподіленими дрібними порами правильної кулястої форми.
Об'ємна маса газобетону і його пористість залежать головним чином від витрати порообразователя і ступеня використання його пороутворюючими здібності. Деякий вплив на них мають температура суміші та кількість води, прийняте для замішування суміші, тобто водотвердое ставлення В / Т. Збільшення В / Т підвищує плинність суміші, а отже покращує умови утворення пористої структури, якщо забезпечується достатня пластична міцність суміші до кінця процесу газоутворення.
На рис. 1 наведена залежність міцності газобетону від його об'ємної маси. Міцність газобетону залежить також від характеру його пористості, розмірів і структури пор і міцності межпорових оболонок. Зі збільшенням В / Т до оптимального значення, що забезпечує найкращі умови формування структури суміші, міцність газобетону підвищується. Міцність оболонок, у свою чергу, залежить від оптимального співвідношення основного в'яжучого і кремнеземистого компоненту, В / Т, а також умов тепловологісної обробки. З цього випливає, що застосування сумішей з мінімальним значенням В / Т при умові утворення високоякісної структури (наприклад віброспучіваніем) дозволяє отримати газобетон більш високої міцності.
Рис.1
Залежність міцності Rб газобетону від його об'ємної маси Y
5. Технологічна схема отримання газобетону
Бетони з комірчастою структурою можуть отримуватися газоутворення. Такі автоклавні і неавтоклавні ніздрюваті бетони отримують на основі портландцементу та вапна і називають газобетону або газосиликатом.
Газобетон (або автоклавний комірчастий бетон) складається з кварцового піску, цементу, негашеного вапна і води. Він виготовляється в промислових умовах за допомогою автоклавів, в яких підтримується певний тиск і температура. При змішуванні в автоклаві всіх компонентів з газоутворювачем - алюмінієвою пудрою - відбувається виділення водню. Він у декілька разів збільшує початковий об'єм сирої суміші. А бульбашки газу при застиганні бетонної маси утворюють в структурі матеріалу величезна кількість пор. Процес виробництва газобетону вимагає точного дотримання технології.
Для виготовлення газобетону застосовують портландцемент марок 300, 400, 500, задовольняє вимогам ГОСТ 970-61. Виробництво газобетону пред'являє спеціальні вимоги до портландцементу щодо лужності цементного тесту - рН тесту не повинна бути нижче 12. Лужність цементу визначається кількістю вільної СаО і сумою Na2О і K2О. За даними роботи газобетонних заводів, вміст лугів (Na2O, К20) в 1 л розчину цементу не повинно бути менше 75 мг. У разі недостатньої лужності розчину в газобетонних масу слід додатково вводити вапно або луг у вигляді каустичної соди (NаОН).
При застосуванні як основного в'яжучого вапна особливу увагу приділяють значної кількості активних окису кальцію (CaO) та магнію (МgО). Загальна активність вапна не повинна бути менше 75%, кількість МgО - не більше 1,5%. У виробництві можна застосовувати вапно - мелену кипілка і пушонку. Вапно повинна бути рівномірно обпаленої.
Введення вапна як добавки до цементу скорочує витрату цементу і одночасно збільшує лужність розчину, забезпечуючи енергійне протікання реакції газоутворення:
3 Са (ОН) 2 + 2 Аl + 6 Н2О 3 СаО · Аl2О3 · 6Н2О + 3 Н2
В якості кремнеземистого компонента у виробництві газобетону застосовують річковий або гірський кварцовий пісок, золу-винесення теплових електростанцій, маршалліт та інші матеріали. Кварцовий пісок для виготовлення газобетону і газосилікату повинен бути чистим, без домішок глини та органічних речовин, з вмістом SiO2 не менше 80%. Присутність глини уповільнює твердіння газобетону і зменшує його міцність. Органічні домішки шкідливо позначаються на протіканні реакції газовиділення; спучування газобетону при наявності органічних домішок погіршується. Зола-винесення може застосовуватися у виробництві газозолобетона при утриманні SiО2 більше 55%. Зола-винесення повинна мати незначну кількість сірчистих з'єднань, незгорілих часток вугілля і карбонатів кальцію.
В якості кремнеземистого компонента сировинної суміші можуть застосовуватися відходи - металургійні шлаки відповідних хімічних складів і тонкощі подрібнення. У нашій країні і за кордоном як газообразователя переважне поширення отримав алюмінієвий порошок. Алюмінієвий порошок, що використовується у виробництві газобетону, повинен бути хімічно чистим і містити не менш 96-98% Аl. Величина часток алюмінію повинна бути однорідною і такий, щоб при просіюванні через сито з 4900 отв/см2 не було залишку. Рівномірність розмірів частинок необхідна для отримання рівномірного спучування і освіти однакових за розміром пір в обсязі вироби з пористого бетону.
Для виробництва газобетону слід застосовувати алюмінієву пудру марки ПАК-2 і ПАК-3. Алюмінієва пудра при зберіганні у великому обсязі самозайматися. Для запобігання цьому при виготовленні алюмінієвої пудри ПАК частки її покривають парафінової або стеаринової плівкою, внаслідок чого вони плавають на поверхні води і цементного розчину. Плівка перешкоджає протіканню реакції газоутворення з виділенням спучуються газобетонних масу водню. Для підвищення реакційної здатності і кращого змішування алюмінієвої пудри з водою її попередньо прожарюють протягом 2-3 годин при температурі не вище 190-200 °, або в суміш додають клеека-ніфольную емульсію, що знижує поверхневий натяг на межі парафін - вода. Витрата алюмінієвої пудри на 1 м3 газобетону залежить від заданого об'ємної ваги і становить від 300 до 700 г. Як добавки регуляторів схоплювання і твердіння в'яжучого застосовують залізний купорос, їдкий натр і цукор. В якості антикорозійного покриття для арматури в газобетону застосовують цементні розчини з нітридом натрію, бітумно-глинисті емульсії і т. д.
Найважливішою технологічною особливістю отримання високоякісних газобетонних виробів максимальної пористості і достатньої міцності є створення оптимальних умов для двох одночасно протікаючих процесів газовиділення і газоудержанія. Необхідно забезпечити відповідність між швидкістю реакції газовиділення і швидкістю наростання структурної в'язкості цементного тесту або розчину. При цьому виділення газу має якомога повніше закінчитися до початку схоплювання системи цемент - вода. Перебіг процесу газоутворення визначається великою кількістю різних чинників. Найбільший вплив на швидкість цього процесу мають вид, кількість та властивості газообразователя, лужність і температура середовища і т. д.
Виготовлення газобетону здійснюється мокрим або сухим способом. Економічно більш доцільним є мокрий спосіб, при якому помел кремнеземистого компонента або його суміші з вапном проводиться в присутності води з отриманням шламу. При сухому способі помел і змішання компонентів здійснюються в кульових млинах в сухому вигляді. Пісок розмелюють у кульових млинах. Для здійснення мокрого помелу у млин вводять підігріту воду. При застосуванні у виробництві вапна, останню вводять в млин для сумісного помелу з піском. З млина шлам пропускають через сито відділення від великих включень. Далі шлам збирають у збірнику і за допомогою мембранного насоса або шляхом передавлювання стисненим повітрям подають в шламовий басейн або шламовий силос. Для запобігання поділу шламу, тобто осадження частинок піску, шлам у басейнах і силосах піддають безперервному перемішуванню. Одночасно виробляють барботаж шламу.
Дозування шламу, підігрів і попереднє змішання здійснюються в ванні-дозаторі. Для підігріву шламу до 40-45 ° застосовують гострий пар. Дозування цементу - вагова. Газоутворювач - алюмінієву пудру - відважують і подають в бачок з клеєканіфольний емульсією, забезпечений пропелерною мішалкою.
Остаточне інтенсивне змішування всіх компонентів газобетонної маси відбувається у пересувній самохідної пропелерною газобетономешалке. Матеріали в газобетономешалку завантажують у певній послідовності. Спочатку заливають піщаний шлам, потім немелені пісок (у разі необхідності) і в останню чергу - цемент. Після цього протягом 2-3 хв перемішують всю масу. Введення алюмінієвої пудри і клеєканіфольний емульсії визначає початок перемішування газобетонної маси. Одночасно з цим газобетономешалка починає пересуватися. Перемішування газобетонної маси має тривати 2-3 хв. В даний час застосовують високошвидкісні пропелерні мішалки (50-60 об / хв). Ретельне перемішування маси забезпечує однорідність суміші і рівномірність спучування. Зайва тривалість перемішування шкідлива, тому що можливо початок інтенсивного газоутворення в газобетономешалке. При цьому втрачається частина газу, що виділився і три заливанні у форми газобетонна маса не дасть потрібного спучування. Розливають масу у форми через отвори в нижній частині мішалки за допомогою гнучких гумотканинних рукавів. Форми до заливки газобетону змащують мінеральним маслом або спеціальними емульсіями запобігання зчеплення газобетону з металом форм. Газобетонні масу заливають з урахуванням спучування на 2 / 3 або 3 / 4 висоти форми.
Після заливки газобетонної маси починається спучування. процес спучування триває 30-40 хв. Після спучування відбувається схоплювання і твердіння газобетону. Для прискорення схоплювання і твердіння газобетону, а також для прискорення процесу газовиділення в цеху з виробництва газобетонних тонних виробів температура повітря повинна підтримуватися не нижче +25 °. Форми, в яких спучується і твердне газобетон, не можна пересувати, піддавати струсів і ударів, так як спучена, але не затверділа маса може при цьому осісти. При спученні газобетонна маса утворює так звану окраєць, яку після затвердіння зрізають ручними або механічними ножами. Потім застиглу масу розрізають на вироби потрібного розміру, форми встановлюють на автоклавні вагонетки в 2-3 яруси по висоті і заганяють в автоклав для прискореного твердіння.
Рис.2
Технологічна схема отримання газобетону: 1 - бункер хв.храніліщ; 2 - бункер вапна; 3 - вібросито; 4 - елеватор; 5-відходи; 6 - дозатор; 7 - дозатор вапна; 8 - дозатор води; 9 - дезінтегратор; 10 - дозатор алюм.суспензіі; 11 - водомір; 12 - змішувач; 13 - разливочні пристрій; 14 - живильник
Автоклавної обробки газобетонних виробів принципово не відрізняється від обробки пінобетонних виробів. Газобетон допускає прискорене піднесення тиску і температури до ізотермічного прогріву протягом 3-4 год. Після закінчення автоклавної обробки форми з виробами залишають в цеху для остигання, після чого виробляють розпалублення і відвозять вироби на склад готової продукції.
6. Методи оцінки якості газобетону
Одними з основних етапів технології виготовлення газобетону є контроль за якістю сировини, що надходить, за всіма технологічними операціями, а також контроль вже готової продукції. Контроль якості вихідної сировини полягає в наступному: кожну партію надходить на завод сировини підприємство-постачальник має постачати паспортом, а безпосередньо контроль веде заводська лабораторія, яка перевіряє їх зовнішній вигляд, для кожного виду сировини відбирають проби, проводять випробування і визначають відповідність показників властивостей з вимогами ГОСТу.
Результати випробування та аналізу лабораторія повідомляє у відділ технічного контролю, який дає дозвіл на транспортування сировини у виробництво або бракує його, тобто повертає сировину, обов'язково зі своїми результатами випробувань, підприємству-постачальнику.
До завдань контролю за технологічними процесами відносять перевірку черговості і правильності операції, потребу в сировині і відповідність рецептури, витрата електроенергії, пари, повітря, розмірів поперечного перерізу виробів, що випускаються, їх зовнішній вигляд і т.д.
Параметри всіх технологічних процесів задаються заводською лабораторією, контролюються відділом технічного контролю, а також цеховими лабораторіями. Всі контрольно-вимірювальні і вагові прилади періодично перевіряються у відповідності з правилами.
Якість готової продукції на відповідність з вимогою ГОСТу або ТУ контролює заводська лабораторія. Для характеристики зовнішнього вигляду матеріалу, визначення розмірів, форми, а також проведення фізико-хімічних і механічних випробувань від кожної партії відбирають певна його кількість, потім з відібраної проби матеріалу в установленому порядку виготовляють необхідну кількість зразків і піддають їх усім випробуванням, регламентованих ГОСТом, після чого дають висновок про його якість.
Результати випробувань включають в паспорт-документ, який супроводжує кожну партію, що відвантажується замовникові продукції і задовольняє відповідність її вимогам стандарту.
Крім результатів випробувань у паспорті вказують найменування, адреса підприємства-виробника, марку і сорт вироби, основні зовнішні ознаки, масу або кількість виробів у партії, дату виготовлення та роздрібну ціну.
Список використаної літератури
1. Рибьев І. А. «Будівельне матеріалознавство» - М.: Вища школа, 2002 - 701 с.
2. Хоменко В.Г. Довідник по теплозахисту будівель. Київ. Будівельник, 1996р.
3.Баженов Ю.М. Технологія бетону. Москва. «Вища школа», 1978 р.
4.Сапожніков М.Я, Н.Є. Дроздов. Довідник щодо обладнання заводів будівельних матеріалів. Москва - 1970.