2.Оборудование для производства пенобетона.

1. Смеситель - в нем смешивается до однородной массы цемент, песок и вода. Этот процесс длится 2-3 минуты. Потом добавляют пену и снова доводят до однородной массы.

2. Пеногенератор – приготовление пены. В отдельной ёмкости в определенном количестве смешивают воду с необходимым количеством пеноконцентрата. Должна получиться однородная жидкость. После этого раствор подается в пеногенератор, где при помощи сжатого воздуха вспенивается.

3. Формирование блоков или опалубка – при помощи воздуха, подаваемого тем же компрессором, который используют для приготовления пены, в формы из установки выгружают приготовленную пенобетонную массу. 

Различают два вида смесителей – с горизонтальным и вертикальным валом. Исходя из многолетней практики эксплуатации, многие утверждают, что вертикальный смеситель намного лучше. А по способу производства оборудование для производства пенобетона можно разделить на 3 категории: смесители с подачей пены из пеногенератора (классическая технология), баросмесители и сухая минерализация пены. Классический способ состоит в том, что по отдельности готовятся 2 смеси, которые потом соединяют вместе: 1) часть воды смешивается с концентратом пенообразователя до образования пены;2) вторую часть воды и сухие компоненты (цемент и песок) также подвергают смешиванию, после чего соединяют с пеной. Метод баротехнологии – это когда все компоненты сразу поступают в смеситель, и непосредственно там происходит их смешивание, оттуда готовая смесь поступает в формы для укладки.

Согласно способу сухой минерализации пены смесь получают путем смешивания всех сухих компонентов с пеной, непрерывно подающейся пеногенератором. Такой метод дает возможность получения более прочного пенобетона. [2]

3. Традиционная технология производства пенобетона.

Пенобетон создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетона. Пенобетон получается при помощи механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью. Пену получают энергичным взбиванием водного раствора поверхностно-активных веществ понижающих поверхностное натяжение воды.

Производство неавтоклавного пенобетона отличается простотой оборудования и позволяет осуществлять технологический процесс в полигонных и заводских условиях. Кроме простоты производства, пенобетон обладает и множеством других положительных качеств. Например, в процессе его производства, легко удается придать этому материалу требуемую плотность путем изменения подачи количества пенообразователя. В результате возможно получение изделий плотностью от 200 кг/м3 до 1200кг/м3. [3]

Подготовка сырья

Для приготовления пенобетона используется портландцемент марки М400 и М500, мелкий немолотый песок и сертифицированный российский пенообразователь: СДО (смола древесная омыленная), клееканифольный пеноконцентрат (готовится из канифоли сосновой ГОСТ- 19113-84 ~150 гр; клея костного ГОСТ-2067 ~100 гр., едкого натра ГОСТ- 4328-77 ~ 20 гр.), "Морпен", "Пеностром" и др. Содержание воды в пористом бетоне складывается из расчетного количества, необходимого для затворения раствора, и воды, содержащейся в пене.

Перед добавлением пены водоцементное отношение раствора должно составлять минимум 0,38. Слишком низкое значение водоцементного отношения может явиться причиной получения изделия с более высокой, чем заданная, объемной плотностью. Это обусловлено тем, что бетон будет забирать из пены необходимую для химических и физических взаимодействий воду, вызывая частичное разрушение пены, т.е. снижение ее объема в пенобетонной смеси. Оптимальное водоцементное соотношение - в интервале от 0,4 до 0,45.

Температура воды не допускается выше +25 °С.

Приготовление технологической пены (для классической схемы)

Предварительно пеноконцентрат разводится водой в отдельной емкости и заливается в емкость - ресивер пеногенератора. Разведенный концентрат из емкости поступает под давлением в пеногенератор, вспенивается сжатым воздухом с помощью компрессора пеногенератора.

Расход пеноконцентрата (согласно рецептуре) составляет 0,4-1,5 кг на 1 куб бетона (1-5 грамм на 1 кг цемента). Разовая загрузка пеногенератора пеноконцентратом (например, пеногенератор марки DS - 60 пеноконцентрат клееканифольный) рассчитана на изготовление пены для 4 - 6 м.куб пенобетона. Качественная пена характеризуется белым цветом и способностью удерживаться в перевернутом вверх дном ведре.[3]

4. Технология и оборудование для производства пенобетонов методом сухой минерализации пены.

Метод сухой минерализации используют уже больше 40 лет. Это разработка МИСИ, создателем которой по праву на­зывают Адольфа Петровича Меркина.

Если по другим методикам вода как один из участников химической реакции, в результате которой формируется цемент­ный камень, вводится в качестве самостоятельного ингредиента, то метод сухой минерализации основан на том, что вода вводится в систему в составе пены.

Благодаря этому методу стало возможным вводить сухую смесь вяжущего и заполнителей в низкократную пену (мало пены - много воды).

Метод сухой минерализации умеет ощутимые преимущества перед всеми остальными, поскольку существенно упрощается такой сложный и капризный технологический передел, как пеногенерация и обеспечение постоянства за­данной плотности пенобетона. Поэтому большинство крупных производите­лей, ориентированных на индустриальное производство пенобетона, работают именно по способу сухой минерализации.

Производители оборудования для изготовления пенобетона по тра­диционному методу, конечно, могут утверждать, что именно этот способ самый распространенный. И в чем-то они будут правы, но только если считать единичные установки, - пенобетон сейчас делают многие. Но если подсчитать объемы производимой продукции, то окажется, что по методу сухой минерализации производится 90% всего пенобетона.

Очень важным фактором при производстве пенобетона по методу сухой минерализации, особенно на пенах кратностью до 6, является предельная про­стота и унифицированность всего оборудования.

Так как минерализация низкократной пены не меняет (как и во всех дру­гих способах), а только фиксирует ее основные характеристики (объем вовле­ченного воздуха, характер организации порового пространства, форму пор), то и управлять эксплуатационными характеристиками пенобетона становится возможным исключительно за счет изменения кратности пены.

При кратности 4 объем вовлеченного воздуха составляет примерно 75 % (теоретический предел упаковки сферических пор одинакового размера; данное утверждение подтверждается математическими формулами). Следовательно, такая кратность наиболее оптимальна для получения конструкционно-тепло­изоляционного пенобетона с замкнутой структурой пор, мелкопористой струк­туры и с толстыми сплошными межпоровыми перегородками (посредственные теплофизические качества, но максимально достижимая прочность при минимальном водопоглощении). Обычно при кратности пены 4 получают пенобетон плотностью 600-900 кг/м3 при В/Т = 0.4-0.5.

Еще один весьма существенный момент, которым порой неоправданно злоупотребляют производители: пены такой низкой кратности имеют очень толстые межпоровые пленки. И особенно толстые - в межузлиях воздушных пузырьков. Этот фактор, а также отсутствие жесткой фиксации смежных пор друг относительно друга, создает теоретическую возможность использования немолотых компонентов. Вплоть до использования крупных песков, которые из-за толстых пленок не способны прорвать пенные пузырьки. Теоретически все верно. И данная схема была с успехом реализована как у нас, так и за рубе­жом (в частности, использовались барханные пески Средней Азии без предва­рительного помола). Но на практике такой замечательной возможностью вос­пользоваться практически не удается.

Для пены кратностью выше 4 уже характерна полифракционная структура сферических пор - поры еще сохраняют сферическую форму, но они уже разной размерности. По мере увеличения кратности полифракционность возрастает.

При кратности 6 теоретически достижимая плотность упаковки пор составляет 83 %. Минеральная смесь, введенная в такую пену, зафиксирует подобную по­лифракционность и унаследует от неё весь потенциал дефектности и несовер­шенства поровой организации. После отверждения пенобетона это обусловит открытую пористость; в зоне соприкосновения пор разной размерности могут образоваться нарушения цельности межпоровых перегородок. Возникновение подобных точечных дефектов обуславливается тем, что в этих местах прослой­ки жидкой фазы между пенными пузырьками становятся меньше, чем размер зерен минерального порошка, а потому минерализация и фиксация пенного пу­зырька вяжущим здесь не произойдет.

Такие точечные дефекты не очень сильно влияют на прочность межпоровых перегородок (прочность пенобетона уменьшается незначительно), но они уже сформируют открытую пористость - отдельные поры разной размерности не разделены сплошной, целостной межпоровой перегородкой, а имеют воз­можность сообщаться между собой. Данный факт, с одной стороны, обуславли­вает повышенную водопроницаемость такого пенобетона, а с другой - придает ему высокие звукопоглощающие характеристики в широком диапазоне частот.

С учетом вышесказанного, метод сухой минерализации при использовании пены кратностью 6 широко используется при производстве перегородочного пенобетона плотностью 300-450 кг/м3, а также пеногипсовых звукопоглощаю­щих и звукоизолирующих плит.

На строительных объектах, где предполагается облицовка, особое значение приобретают характеристики работы материала на изгиб. Именно в этой сфере применения имеет смысл реализовать в пенобетоне различного рода методики, направленные, прежде всего, на повышение его прочности на изгиб (армирование, микроармирование, введение водорастворимых полимеров и так далее).

У пены кратностью 9 количество вовлеченного воздуха теоретически со­ставляет 89 %.

Увеличение кратности до 14 увеличивает воздухосодержание пены уже до 93 % Если такую пену зафиксировать минерализатором, то можно получить особо легкий теплоизоляционный пенобетон плотностью 150-250 кг/м3 ( при­чем с сохранением В/Т на уровне 0,5-0,6). Однако, как уже говорилось выше, увеличение объема воздушной фазы (повышение кратности пены) обуславливает все возрастающее несовершенство поровой организации такой пены - она все больше и больше перестраивается в жесткую и плотную упаковку частично или полностью деформированных сфе­рических пузырьков, которые разделяет хоть и множество, но тонких прослоек. В зонах соприкосновения этих пор прослойки вообще становятся плоскими и чрезвычайно тонкими. В таких сверхтонких прослойках уже недостаточно воды для нормальной гидратации цемента. Кроме того, в тонкие прослойки не может внедриться минерализатор, чтобы «бронировать» пенный пузырек.

Особенно заметным такая перестройка поровой организации пены, влеку­щая за собой существенные изменения в структуре и прочности пенобетона, на­чинается на рубеже кратности пены, равной 9. Поэтому применение для сухой минерализации пен кратностью 9 и выше чревато уже очень серьезными по­следствиями. Пониженная подвижность пенных пузырьков и наличие огром­ного количества тончайших контактных зон, в которых минерализация вообще невозможна, предопределяют повышенную склонность таких пен к саморазру­шению при минерализации, что является важным технологическим мотивом повышения В/Т > 0.7. Как одно из частичных решений для этого случая - при­менение вяжущих низкой водопотребности, например, ВНВ. (Очень часто ВНВ изготавливают и используют на местах, вводя при по­моле суперпластификаторы в качестве интенсификаторов помола и дезагрегататоров. В отечественной практике был детально отработан технологический регламент с использованием суперпластификатора класса нафталинформаль - дегидов - С-3.)

Однако в любом случае пенобетон имеет явно выраженную дефектность межпоровых перегородок. Они уже перестают работать на сжатие (кессонная схема нагружения), а воспринимают нагрузку только на изгиб. Это предо­пределяет их крайне низкие прочностные характеристики, которые зачастую не способны обеспечить даже самонесущие свойства. Поэтому пенобетон, по­лученный на пене кратностью выше 9, обычно используется только при изго­товлении «заливочного» пенобетона - в межстеновых проемах, для заполнения пустот многощелевых вибропрессованных камней и т. д.

При дальнейшем увеличении кратности (свыше 15) пены уже представ­ляют собой пространственно-ячеистые структуры, состоящие из многогран­ных пор, связанных между собой в общий каркас тонкими разделительными пленками. В таких высокократных пенах почти отсутствует свободная жидкая фаза, поэтому они уже сами по себе имеют жесткое строение и проявляют из­вестную стабильность (порой в несколько суток) за счет практически полного отсутствия синерезиса.

Высокократные пены с кратностью выше 15 вполне способны передать свою поровую организацию и пенобетону, но из-за недостатка в них жидкой фазы (воды) ее приходится вводить в составе цементного раствора. При этом плотность получаемого пенобетона регулируется не изменением кратности пены (метод сухой минерализации), а подбором соотношения между объемом высокократной пены и раствором вяжущего (традиционная схема), либо - что, по сути, то же самое - моделированием процессов вовлечения воздуха в рас­творную смесь (баротехнология).