3 Лабораторная работа №3 Теплоизоляционные ячеистые бетоны

Цель работы: научиться определять состав теплоизоляционного ячеистого бетона в зависимости от заданных свойств, применяемых сырьевых материалов и порообразователей.

Продолжительность работы  6 часов

Общие положения

Ячеистыми бетонами называют искусственные каменные материалы, состоящие из затвердевшего вяжущего вещества, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и равномерно распределенными между ними порами.

Ячеистую структуру бетона получают путем смешивания минерального раствора с пеной (пенобетон) или путем введения газообразующих веществ (газобетон).

По виду вяжущего ячеистые бетоны подразделяются на следующие разновидности: на цементе (пенобетон и газобетон), на известковом вяжущем (пеносиликат и газосиликат), на гипсовом вяжущем (пеногипс и газогипс). Кроме того, при получении ячеистых бетонов могут быть использованы гипсоцементнопуццолановое и смешанное вяжущее.

В качестве порообразователя при получении газобетонов и газосиликатов используют алюминиевую пудру, значительно реже  технический пергидроль, представляющий собой 30 %-ный раствор перекиси водорода в воде. В качестве мелкого заполнителя в теплоизоляционных ячеистых бетонах применяют молотый кварцевый песок и золу-унос, получаемую при сжигании твердого пылевидного топлива.

Физико-механические свойства теплоизоляционных ячеистых бетонов зависят от ряда факторов: средней плотности, пористости, вида сырьевых материалов и их количественного содержания, тонкости измельчения, водотвердого отношения и условий твердения.

3.1 Методика выполнения работы

3.1.1 Подбор состава теплоизоляционного газобетона

Приборы и материалы: вискозиметр Суттарда. технические весы с разновесами, сферическая чашка, стекло, мерные цилиндры емкостью 500 и 1000 см³, формы-кубы размером 101010 см, лабораторная пропарочная камера, сушильный шкаф, гидравлический пресс, исходные материалы.

Исходными данными для расчета состава газобетона являются: средняя плотность газобетона в сухом состоянии, способ твердения, вид исходных материалов, кубиковая прочность бетона на сжатие и средняя плотность.

Варианты индивидуальных заданий для выполнения расчетов представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Варианты индивидуальных заданий

Номер варианта	Наименование ячеистого бетона	Способ твердения	Вид вяжущего	Вид порообразователя	Вид заполнителя	Заданные свойства
						γ, кг/м3	Rсж, МПа
1	Газобетон	Автоклавный	Портландцемент и известь	ПАП-1 ПАП-3	Молотый песок	500	2,5
2	Газобетон	Неавтоклавный	Портландцемент	ПАП-1	Молотый песок	600	2,0
3	Газосиликат	Автоклавный	Известь	ПАП-1	Зола-унос	400	1,2
4	Газосиликат	Автоклавный	Известково-шлаковое вяжушее	ПАП-1	Молотый песок	500	1,5
5	Газобетон	Неавтоклавный	Портландцемент и известь	ПАП-1	Зола-унос	600	2,0

Для получения ячеистого бетона с заданными показателями средней плотности и прочности опытным путем устанавливают водотвердое отношение (В/Т), расход порообразователя и массовое отношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом (Р_к : Р_вяж = С).

Предварительно рассчитывают расход материалов на 1м³ исходного состава:

Вяжущего

(3.1)

Извести

P_И =Р_вяжn (3.2)

Цемента

Р_ц = Р_вяж  Р_И (3.3)

Кремнеземистого компонента

Р_к=Р_вяжС (3.4)

Гипса молотого двуводного

Р_Г=Р_И0,03 (3.5)

Воды

В=(Р_вяж+Р_к)В/Т (3.6)

где γ  заданная средняя плотность ячеистого бетона в сухом состоянии, кг/л; К_с  коэффициент увеличения массы сухой смеси в результате твердения вяжущего, принимается равным 1,1; V  объем замеса в л. равный объему форм, заполняемых из одного замеса, умноженному на коэффициент избытка смеси, принимаемый равным 1,05 для пенобетона и 1,1-1,15 для газобетона (при изготовлении лабораторных образцов коэффициент избытка смеси в обоих случаях принимают не менее 1,5); С  число массовых частей кремнеземистого компонента, приходящихся на 1 массовую часть вяжущего (см. табл. 3.2); n  массовая доля извести в вяжущем; В/Т  водотвердое отношение.

Таблица 3.2

Варианты С для пробных замесов ячеистого бетона

Вид ячеистого бетона	Значение С
	1	2	3	4	5
Автоклавный с применением извести активностью 70 %	2,4	2,7	3,0*	3,3	3,6
То же, с применением портландцемента или известково-шлакового цемента	0,75	1,0*	1,25	1,5	1,75
То же, с применением смешанного вяжущего или нефелинового цемента	1,0	1,25	1,5*	1,75	2,0
Неавтоклавный с применением портландцемента или смешанного вяжущего	0,8	0,75*	1,0	1,25	1,5

Примечание:

1. Значения С отмеченные значком * принимают за исходные.

2. Для извести с активностью А % варианты С находят умножением табличных данных на величину А/70.

3. Исходную долю извести (n) в смешанном цементно-известковом вяжущем принимают для автоклавных бетонов равной 50 %. а для неавтоклавных - 25 %.

Определяем исходное водотвёрдое отношение

За исходные В/Т принимают величины, которые соответствуют значениям текучести раствора, приведенным в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Текучесть раствора в см для определения исходного В/Т

Средняя плотность ячеистого бетона в cухом состоянии, кг/м3	Пенобетон на цементе, извести, смешанном вяжущем	Газобетон на
		портландцементе и смешанном вяжущем	извести	нефелиновом цементе	известково- шлаковом цементе
400	34	34	25	42	26
500	30	30	23	38	24
600	26	26	21	32	22
700	24	22	19	26	20
900	20	15	15	18	14

Текучесть раствора определяют по его расплыву (в см) на вискозиметре Суттарда.

Вискозиметр Суттарда состоит из медного или латунного цилиндра с внутренним диаметром 5 см. высотой 10 см и квадратного листового стекла со стороной 45 см. На бумагу, подкладываемую под стекло, нанесены концентрические окружности через каждые 0,5-1 см.

Перед испытанием цилиндр и стекло протирают мягкой тканью, смоченной чистой водой. Стекло кладут строго горизонтально и ставят на него цилиндр так, чтобы внешний контур цилиндра совпал с окружностью диаметром 6 см.

Испытываемый раствор наливают в цилиндр доверху и выравнивают поверхность раствора заподлицо с краями цилиндра. Затем быстрым и точным движением поднимают цилиндр снизу вверх. Раствор при этом растекается в виде лепешки, диаметр которой обуславливается консистенцией смеси.

Для приготовления раствора требуется 0,4 кг сухой смеси (исходного состава) и 0,16-0,28 л воды.

Воду затворения для газобетона предварительно нагревают до температуры 70-80 °С. Сухую смесь помешают в чашку и приливают к ней воду отдельными порциями до получения хорошо перемешанной сметанообразной массы.

В/Т, как отношение массы воды затворения к массе сухой смеси, принимают за исходное, если полученная текучесть раствора отклоняется от данных табл. 3.3 не более чем на  1 см.

После подсчета количества воды по формуле (3.6), необходимой для приготовления 1 м³, рассчитывают расход порообразователя.

При расчете расхода порообразователя (пенообразователя или газообразователя) предварительно находят величину пористости, которая должна создаваться порообразователем для получения ячеистого бетона данной средней пористости П_Г

П_Г=(1  γ)/К(W+B/T) (3.7)

где W -плотность сухой смеси, л/кг принимают по табл. 3.4 в зависимости от вида кремнеземистого компонента, вида вяжущего вещества и их массового соотношения.

Таблица 3.4

Значения W для расчета состава ячеистого бетона

Вид кремнеземистого компонента	Вид вяжущего вещества
	портландцемент		смешанное вяжущее (Ц:И=1:1) нефелиновый цемент		Известь		Известково- шлаковый цемент
	С	W	С	W	С	w	С	W
Песок ρ = 2,65	1	0,34	1,5	0,36	3	0,38	1	0,32
Зола ρ = 2,36	1	0,38	1,5	0,40	3	0,40	1	0,36
Легкая зола ρ =2,0	1	0,44	1,5	0,48	3	0,48	1	0,42

Количество газообразователя или пены теоретически должно быть таким, чтобы выделенный объем газа или введенный объем пены соответствовал получению пористости  найденной по формуле (3.7).

В действительности порообразователь не полностью используется на создание пористости в растворе. Поэтому расход его Р_д принимают больше. чем теоретически необходимый, и определяют по формуле

Р_П=VП_Г/Кα (3.8)

где К  выход пор (количество газа или объем пены, получаемые из 1 кг порообразователя) л/кг; α - коэффициент использования порообразователя.

Принимают К_с=1,1; α = 0,85; К=18-20 л/кг при использовании пенообразователя и К=1390 л/кг при использовании алюминиевой пудры.