Автоклавный газобетон представляет собой универсальный легкий конструкционный материал и обычно используется в качестве блоков. По сравнению с обычным (т. Е. «Плотным» бетоном) воздух имеет низкую плотность и отличные изоляционные свойства.
Низкая плотность достигается за счет образования воздушных пустот для получения клеточной структуры. Эти пустоты обычно имеют длину 1 мм-5 мм и придают материалу характерный внешний вид. Блоки обычно имеют прочность в диапазоне от 3 до 9 Нм-2 (при испытании в соответствии с BS EN 771-1: 2000). Плотность составляет от 460 до 750 кг м-3; для сравнения, бетонные блоки средней плотности имеют типичный диапазон плотности 1350-1500 кг м-3 и плотные бетонные блоки в диапазоне 2300-2500 кг м-3.
Автоклавированные газобетонные блоки представляют собой отличные теплоизоляторы и обычно используются для формирования внутреннего листа стенки полости. Они также используются во внешнем листе, когда они обычно оказываются, и в фундаменте. Можно построить практически целый дом из автоклавного газобетона, в том числе стены, полы – с использованием армированных балконов, потолков и крыши. Автоклавный газобетон легко режется до любой необходимой формы.
Aircrete также обладает хорошими акустическими свойствами и долговечен, обладает хорошей устойчивостью к сульфатной атаке и повреждению огнем и морозом.
Производство газоблок Харьков
Автоклавный газобетон отверждается в автоклаве – большом сосуде высокого давления. В производстве автобетонов автоклав обычно представляет собой стальную трубку диаметром около 3 метров и длиной 45 метров. Пар подают в автоклав при высоком давлении, обычно достигая давления 800 кПа и температуры 180 С.
Автоклавный газобетон может быть изготовлен с использованием широкого спектра цементных материалов, обычно:
Портландцемент, известь и пылевидный золь (PFA, летучая зола) или же
Портландцемент, известь и мелкодисперсный кварцевый песок. Песок обычно измельчают для достижения адекватной тонкости.
Также часто добавляют небольшое количество ангидрита или гипса.
Автоклавный газобетон отличается от плотного бетона (например, «обычного бетона») как по способу его производства, так и по составу конечного продукта.
Плотный бетон обычно представляет собой смесь цемента и воды, часто с шлаком или PFA, а также мелким и крупным заполнителем. Он набирает силу, так как гидраты цемента достигают 50% своей конечной прочности после примерно 2 дней и большей части его окончательной прочности через месяц.
Напротив, автоклавный газобетон имеет гораздо меньшую плотность, чем плотный бетон. Химические реакции, образующие продукты гидратации, практически завершаются во время автоклавирования, и поэтому, когда они удаляются из автоклава и охлаждаются, блоки готовы к использованию.
Автоклавный газобетон не содержит агрегата; все основные компоненты смеси представляют собой реактивный, даже измельченный песок, где он используется. Песок, инертный при использовании в плотном бетоне, ведет себя как пуццолан в автоклаве из-за высокой температуры и давления.
Процесс производства автоклавного газобетона незначительно отличается между отдельными производственными предприятиями, но принципы аналогичны. Мы примем смесь, содержащую цемент, известь и песок; они смешивают с образованием суспензии. Также в суспензии присутствует тонкий алюминиевый порошок – это добавляется для получения клеточной структуры. Плотность конечного блока может изменяться путем изменения количества алюминиевого порошка в смеси.
Суспензию выливают в формы, которые напоминают небольшие железнодорожные вагоны с опущенными сторонами. В течение нескольких часов одновременно происходят два процесса:
Цемент обычно гидратирует для получения гидратов ettringite и силиката кальция, и смесь постепенно застывает, образуя то, что называют «зеленым пирожным».
Зеленая лепешка поднимается в форме из-за эволюции газообразного водорода, образующегося в результате реакции между мелкодисперсными частицами алюминия и щелочной жидкостью. Эти газовые пузырьки придают материалу свою клеточную структуру.
Из-за риска причинения вреда производителям бетонных бетонов можно сказать, что существуют параллели между автоклавным газобетонным производством и хлебопеком. В хлебе тесто содержит дрожжи и смешивается, затем оставляется подниматься, поскольку дрожжи превращают сахара в углекислый газ.
Тесто должно иметь правильную консистенцию; слишком сильно, и пузырьки углекислого газа не могут «растянуть» тесто, чтобы оно поднялось, но если тесто слишком неряшливо, пузырьки углекислого газа поднимаются на поверхность и теряются, а тесто разрушается. При правильной консистенции тесто достаточно эластично растягивается и расширяется, но достаточно сильное, чтобы удерживать газ, чтобы тесто не разрушалось. При поднятии тесто помещают в духовку.
Несмотря на гораздо более сложный процесс, условия производства Aircrete точно контролируются, частично, по некоторым причинам. Пропорции смеси и начальная температура смеси должны быть правильными, а алюминиевый порошок должен присутствовать в необходимом количестве и с соответствующей реакционной способностью – щелочной средой. Все материалы должны быть подходящей тонкости. Усложняющим фактором является то, что температура зеленого пирога увеличивается из-за экзотермических реакций в виде извести и гидрата цемента, поэтому реакции протекают быстрее.
Когда торт поднялся до требуемой высоты, форма перемещается вдоль дорожки туда, где лепешка разрезается до требуемого размера блока. В зависимости от фактического производственного процесса, пирог может быть полностью извлечен на тележку перед резкой или может быть разрезан в пресс-форме после удаления сторон.
Торт разрезают, проходя через ряд режущих проводов.
На этапе резания блоки остаются зелеными – прошло всего несколько часов, так как смесь была залита в форму, и они были мягкими и легко повреждены. Однако, если они слишком мягкие, разрезанные блоки могут либо разваливаться, либо слипаться; если они слишком жесткие, провода не будут их обрезать – здесь тоже необходимо тщательно контролировать процесс, чтобы достичь необходимой согласованности.
Затем вырезанные блоки загружаются в автоклав. Автоклав занимает пару часов, чтобы достичь максимальной температуры и давления, которое удерживается в течение 8-10 часов или дольше для высокой плотности / высокопрочного воздуха.
Когда они удаляются из автоклава и охлаждаются, блоки имеют полную силу и упакованы в готовность к транспортировке.
Композиция AAC
Суть производства бетона заключается в том, что известь из цемента и извести в смеси реагирует с диоксидом кремния с образованием тоберморита 1.1 нм (рисунок 7).
NB: Обозначение химии цемента используется ниже. Если вы не знакомы с этим, см. Нашу номенклатуру номенклатуры цементной химии.
Во время зеленой стадии цемент гидратируется при нормальных температурах, а продукты гидратации изначально аналогичны продуктам в плотном бетоне – C-S-H, CH и эттрингите и / или моносульфате. После автоклавирования тоберморит обычно является основным конечным продуктом реакции из-за высокой температуры и давления.
В конечном продукте также будут присутствовать небольшие количества других гидратированных фаз. Кроме того, гидратированные фазы образуют в автоклаве в качестве промежуточных продуктов, главным образом C-S-H (I). Это более кристаллическая форма гидрата силиката кальция, чем в плотном бетоне; он может иметь отношение кальция к кремнию (0,8 <Са / Si <1,5), но желательно от 0,8 до 1,0, поскольку это соотношение способствует образованию 1,1 нм тоберморита.
Таким образом, составы продуктов гидратации в безводном воздухе сильно отличаются от тех, которые содержатся в плотном бетоне, отвержденном при нормальных температурах (например, гидрат силиката кальция (CSH), гидроксид кальция (CH), эттрингит и моносульфат. Более подробную информацию см. На странице «гидратация» ).
Глядя на это немного подробнее, когда зеленые блоки входят в автоклав, основные реакции, которые происходят в основном, следующие:
Более 2 часов или около того, по мере увеличения давления и температуры, нормальные продукты гидратации цемента, которые образуются в зеленом состоянии, постепенно исчезают, и песок становится реактивным.
C-S-H (I) образуется частично из диоксида кремния, полученного из песка.
По мере того как больше песка реагирует, гидроксид кальция из извести и гидратации цемента постепенно израсходован путем продолжения образования C-S-H (I).
При продолжении автоклавирования 1,1 нм тоберморит начинает кристаллизоваться из C-S-H (I); общая доля C-S-H (I) снижается, а токверморит 1,1 нм постепенно увеличивается. Таким образом, C-S-H (I) является главным образом промежуточным соединением.
Конечные продукты гидратации тогда являются главным образом:
1.1nm тоберморит
Возможно, некоторые остаточные C-S-H (I)
гидрогранатом
Непрореагировавший песок, вероятно, останется в конечном продукте. Также может присутствовать некоторое количество остаточного гидроксида кальция, если недостаточно кремнезема, и какой-то остаточный ангидрит и / или гидроксилэлластедит, если в смеси присутствует ангидрит.
На рисунке 8 остаются остаточные непрореагировавшие частицы песка (примеры стрелы), часто с ободами продукта гидратации, показывающими размер исходной частицы. Большая часть матрицы состоит из тоберморита. Черными областями в верхнем левом и правом нижнем краях являются эпоксидная смола, используемая при приготовлении полированного участка, заполняющего воздушные пустоты (воздушные камеры).
Целью является взаимодействие достаточного количества кремнезема из песка с образованием тоберморита из доступной извести, содержащейся извести и цемента. Это будет зависеть от ряда факторов, в том числе присущих реактивности материалов, их тонкости (особенно песка), температуры и давления. Если время автоклавирования слишком короткое, содержание тоберморита не будет максимизировано, и некоторое количество непрореагировавшего гидроксида кальция останется, а сила блока будет ниже оптимальной. Если время автоклавирования слишком велико, могут образовываться другие продукты гидратации, которые также могут нанести ущерб прочности и возникнуть ненужная стоимость энергии.
Существуют различные формы тоберморита: 1,1 нм тоберморита и 1,4 нм тоберморита. Кроме того, существуют различные типы тоберморита 1,1 нм, и при нагревании они ведут себя по-разному. Их кристаллическая структура – слоистые листы, молекулы воды между слоями – при нагревании межслойная вода теряется; в результате, некоторые 1,1 нм тобермориты сжимаются (процесс известен как усадка решетки), а некоторые нет.
1,4 нм тоберморит (C5S6H9) – образуется при комнатной температуре и находится в виде природного минерала. Он разлагается при 55 ° C до 1,1 нм тоберморита и поэтому не встречается в AAC.
Композиции гидрата силиката кальция в AAC
1,1 нм тоберморит (C5S6H5) обычно является основным продуктом гидратации в AAC, где используются цемент, известь и песок
C-S-H (I) – более кристаллический, чем C-S-H в плотном бетоне, обычно 0,8 <Ca / Si <1,0
Xonotlite (C6S6H) – формы с более длительным временем автоклавирования или более высокие температуры
«Нормальный» тоберморит показывает усадку решетки, в то время как невращающийся тоберморит называют «аномальным» тоберморитом. Тоберморит в AAC, изготовленный из цемента, извести и песка, обычно является нормальным тоберморитом. Тоберморит в автоклавированном газированном бетоне, изготовленном из цемента, извести и PFA, обычно является аномальным тоберморитом. Алюминий и щелочь вместе в растворе (такие, которые будут присутствовать в смесях из цемента, извести и PFA), как правило, приводят к аномальному тобермориту, а некоторые из алюминия и щелочей поглощаются кристаллической структурой тоберморита. Различия между различными формами автоклавированных гидратов силиката кальция не являются четко определенными; в блоке AAC, вероятно, встречаются смешанно-смешанные гидраты разных составов и кристалличности.
Другие гидротермально-образовавшиеся минералы:
Гиролит (C2S3H2) – обычно не содержится в AAC
Дженнита (C9S6H11) встречается как природный минерал; не найден в AAC
C-S-H (II) – Ca / Si≈ 2,0. Не происходит в AAC
C2SH (α-C2S гидрат) может происходить в автоклавированных продуктах, но нежелательно
Гидроксилэстедадит (C10S3.3SO3.H2O) – можно найти в AAC; также происходит на более холодном конце цементных печей
Экологические преимущества автоклавного газобетона
Использование автоклавного газобетона имеет ряд преимуществ для окружающей среды:
Изоляция: наиболее очевидно, что изоляционные свойства бетона сократят затраты на отопление зданий, построенных из автоклавного газобетона, с последующей экономией топлива в течение всего срока службы здания.
Материалы: известь является одним из основных компонентов смеси и требует меньше энергии для производства, чем портландцемент, который сжигается при более высоких температурах. Песок требует только фрезерования перед использованием, а не отопления, а PFA является побочным продуктом производства электроэнергии. NB: известь может потребовать меньше энергии для производства по сравнению с портландцементом, но больше CO2 производится на тонну (цемент около 800-900 кг CO2 / т по сравнению с известью при 1000 кг CO2 на тонну).
Карбонизация: менее очевидно, клеточная структура воздухоотделителя дает ему очень большую площадь поверхности. Со временем большая часть материала, вероятно, будет карбонатироваться, в значительной степени компенсируя углекислый газ, образующийся при производстве извести и цемента из-за прокаливания известняка.
