К вопросу повышения стабильности пен в производстве пенобетона
Выбор ускорителя схватывания цемента. Интенсификация литьевой технологии ячеистых бетонов. Анализ влияния сульфатов на устойчивость, кратность и однородность неавтоклавного пенобетона. Изучение взаимодействия добавок и ионогенных пенообразователей.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.01.2021 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
ФГБОУ ВО Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
К вопросу повышения стабильности пен в производстве пенобетона
Тарасенко В.Н., канд. техн. наук
доцент кафедры «Архитектурные конструкции»
Россия, г. Белгород
Аннотация
В статье изложено влияние добавок - сульфатов на основные свойства пен (устойчивость, кратность, однородность, синерезис). Для исследований были выбраны ускорители схватывания цемента с целью возможной интенсификации литьевой технологии ячеистых бетонов. Решение данной проблемы лежит в области оценки основных параметров смешения, выборе сырьевых материалов, доступности добавок и общей технологичности процесса производства.
Ключевые слова: пенная матрица, структурная неоднородность, эффективность использования, стойкость, кратность, однородность, стабильность, синерезис.
Abstract
To the question of increasing the stability of foams in the production of foam concrete
Tarasenko Viktoriya Nikolaevna, Ph.D., Assistant Professor. Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov.
The article describes the effect of sulfate additives on the main properties of foams (stability, multiplicity, uniformity, syneresis). For research, cement setting accelerators were chosen for the purpose of possible intensification of the injection technology of cellular concrete. The solution to this problem lies in the evaluation of the main parameters of mixing, the choice of raw materials, the availability of additives and the overall process ofproduction.
Key words: foam matrix, structural heterogeneity, efficiency of use, resistance, multiplicity, uniformity, stability, syneresis.
Введение
Технологическая проблема интенсификации процесса схватывания неавтоклавного пенобетона может иметь несколько путей решения: прогрев форм или повышение температуры окружающей среды или сырьевой смеси [1, 2, 3], использование ускорителей схватывания [4, 5], увеличение тонкости помола сырьевых компонентов и многое другое.
Анионные пенообразователи по сравнению с широко и повсеместно используемыми неионогенными более чувствительны к введению добавок, изменяющих реологические свойства пен. Изучение особенностей взаимодействия добавок и ионогенных пенообразователей в момент введения и последующее действие на устойчивость и синерезис является актуальной проблемой для многих малых предприятий, ориентированных на производство неавтоклавного пенобетона.
Основная часть
В работах [6 - 10] показано, что максимум высоты столба пены из растворов алкилсульфатов натрия соответствует определенной концентрации электролита, причем пенообразующая способность обратно пропорциональна радиусу гидратированных одновалентных катионов электролита.
Увеличение заряда катиона также повышает пенообразующую способность алкилсульфатов [7].
В работе [8] показано, что введение электролитов оказывает различное влияние на стабильность пузырьков пены. Если адсорбционный слой не насыщен молекулами ПАВ, введение электролита несколько повышает стабильность пузырьков пены, что подтверждается опытами.
Для исследований были выбраны соли электролитов, ускоряющие процессы твердения бетона:сульфаты калия, натрия, магния (х.ч.).
Концентрация добавок варьировалась в пределах 0,5...2 % с шагом 0,5 %. Для получения пены использовали пенообразователь «Пеностром» в рабочей концентрации 0,08 % [8, 9].
Ранее изучалось влияние хлоридов, мочевины, гидролизованных белков, латексов и т.д. на основные свойства пен с целью выявления наиболее предпочтительных добавок для использования в производстве пенобетона неавтоклавного твердения.
Пенообразователь «Пеностром» представляет собой смесь сульфоната натрия с добавлением стабилизирующих компонентов.
Изучено влияние добавок - электролитов сульфатов на основные характеристики пен (табл. 1).
Таблица 1
Влияние электролитов на стойкость пен анионного пенообразователя «Пеностром» (концентрация пенообразователя 0,08 %, стойкость «чистой» пены 2-30 часа, кратность - 14,3)
|
Название |
Характеристики пен при введении соли электролита, % |
||||||||
|
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
||||||
|
соли |
Стойкость |
Кратность |
Стойкость |
Кратность |
Стойкость |
Кратность |
Стойкость |
Кратность |
|
|
МgSO4 |
2-40 |
14,9 |
2-20 |
16,4 |
1-50 |
16,5 |
1-25 |
16,7 |
|
|
N2804 |
3-40 |
14,8 |
3-10 |
15,1 |
2-10 |
15,7 |
1-45 |
15,7 |
|
|
К2Б04 |
2-45 |
15,7 |
2-25 |
16,3 |
2-55 |
17,2 |
1-50 |
16,8 |
Оценивая действие сульфатов на основные характеристики пен, следует отметить, что увеличение концентрации добавки сульфата в системе негативно влияет на устойчивость пен, однако, первичный объем пены с увеличением концентрации добавки в системе в некоторых случаях возрастает на 15 - 20 %.
При введении Ка2Б04 с увеличением концентрации меняется структура пены и при незначительном увеличении кратности с 14,3 до 15,7 стойкость уменьшается практически в два раза (рис. 2).
При изучении влияния MgS04 начальная кратность увеличилась с 14,9 до 16,7, однако устойчивость с увеличением концентрации добавки в системе снизилась в 2,2 раза. При введении К2Б04 в количестве 0,25 - 1,0 % устойчивость пены возросла в 2,5 раза. При этом наблюдалось увеличение кратности с 15,7 до 17,2.
Рис. 1. Влияние солей электролитов на устойчивость пен анионного пенообразователя «Пеностром», где в качестве добавки использован: А - №2804 ; Б - М§Б04; В - К2Б04; при этом концентрация добавки в системе составляла: 1 - 0 %; 2 - 0,25 %; 3 - 0,5 %; 4 - 1,0 % от объема.
Рис. 2. Влияние сульфатов на кратность и стойкость пен, приготовленных на основе «Пеностром».
В работах А.П. Меркина и В.К. Тихомирова [1, 3, 4] показано, что максимальная кратность пен, полученных на анионных пенообразователях, достигается при определенной концентрации электролита в системе, причем пенообразующая способность обратно пропорциональна радиусу одновалентных гидратированных катионов.
Причем, чем выше заряд катиона, тем выше пенообразующая способность раствора.
Таблица 2
Основные показатели исследуемых добавок
|
Основные показатели |
Название соли |
|||
|
№304 |
К2Б04 |
МgS04 |
||
|
Металлический радиус, нм |
0,186 |
0,231 |
0,16 |
|
|
Ионный радиус, нм |
0,102 |
0,138 |
0,074 |
|
|
Плотность заряда |
9,80 |
7,2 |
27 |
|
|
Радиус гидратированного иона, нм |
0,276 |
0,232 |
0,44 |
|
|
Электроотрицательность (по Полингу) |
0,93 |
0,82 |
1,23 |
|
|
Константа диссоциации вещества Ка |
5,9 |
2,9 |
2,5х10"3 |
|
|
Константа гидролиза вещества Кп |
1,695х10"14 |
0,3448x10" 14 |
0,4х10-11 |
Изучая влияние особенностей гидролиза каждого из веществ (табл. 2), учитывали известные ранее константы диссоциации электролитов [2] и дополнительно рассчитывали константы гидролиза по формуле (1)
Кh = Кw/Кd (1)
где Кп - константа гидролиза вещества; - ионное произведение воды, величина постоянная при температуре 25 °С; Ка - константа диссоциации вещества.
Гидратация ионов зависит от их свойств знака заряда (катионы гидратируются сильнее анионов), величины заряда (двухвалентные ионы гидратируются сильнее одновалентных), кристаллического радиуса (при одинаковых зарядах чем меньше радиус, тем сильнее гидратация).
В настоящее время признается лишь мономолекулярная гидратация (изменение свойств и структуры лишь одного, ближайшего к иону слоя воды). Изменения свойств следующих слоев воды, по-видимому, не настолько велики, чтобы их могли уловить существующие методы исследования. Сульфат магния в оптимальной дозировке 1 - 1,5 % хорошо стабилизирует пену, но в жидкой фазе идет реакция выпадения в осадок гидрооксида магния. пенобетон цемент сульфат ячеистый
В связи с этим соли магния не представляют интереса, как добавки в пенобетон. Сульфат калия в количестве 0,5 % оказывает стабилизирующее действие на пену, особенно в первый час, поэтому его можно использовать в качестве ускорителя схватывания пенобетона неавтоклавного твердения, обладающего стабилизирующим эффектом.
Выводы
Влияние солей электролитов на пенную матрицу неоднозначно, в качестве добавок при производстве ячеистых пенобетонов их следует использовать, оценив предварительно возможности взаимодействия с отдельными пенообразователями, стабилизирующими и ускоряющими процесс твердения добавками.
Следует учитывать, что данные, приведенные в работе, были получены с использованием анионного пенообразователя.
Библиографический список
1. Меркин А.П. Ячеистые бетоны, научные и практические предпосылки дальнейшего развития // Строительные материалы, № 5, 1995, с. 57.
2. Новый справочник химика и технолога [Эл. ресурс]: электронная книга / под. ред. Г.М. Островского [и др.]. - М.: НПО «Профессионал», 2007.
3. Кругляков П.М., Ексерова Д.Р. Пены и пенные пленки. - M.: Химия, 1990, 432 с.
4. Foam Engineering: Fundamentals and Applications/ Ed. by P. Stevenson. - Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd., 2012. - 532 рр.
5. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1983, 265 с.
6. Тарасенко В.Н. Ячеистые бетоны в малоэтажном жилищном строительстве // в сб.: Научный поиск в современном мире. Сборник материалов 10-й международной науч.-практ. конф. 2015. С. 142 - 143.
7. Махамбетова У.К., Солтамбеков Т.К., Естемесов З.А. Современные пенобетоны. Под ред. П.Г. Комохова. С-Пб.: Петерб. гос. ун-т путей сообщ., 1997. 157 с.
8. Сулейманова Л.А. Высококачественные энергосберегающие и конкурентоспособные строительные материалы, изделия и конструкции // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 1. С. 9 - 16.
9. Повышение эффективности производства неавтоклавных пенобетонов с заданными свойствами: дис. ... док. техн. наук: 05.23.05 / Шахова Л.Д. - Белгород, 2007. 417 с.
10. Tarasenko V.N. Prediction оЬ Sound Insulation оЬ Cellular Concrete Constructions // Danish Scientific Journal, 17/2018, pp. 55 - 58.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение данной технологии. Физические (химические, биологические) процессы лежащие в основе данной технологии. Вяжущие вещества. Заполнители. Этапы основного процесса получения пенобетона. Технологическое оборудование для производства пенобетона.
реферат [118,2 K], добавлен 04.06.2007Проектирование оптимального состава теплоизоляционного пенобетона. Применение теплоизоляционного пенобетона при возведении ограждающих конструкций. Структура бетонной смеси и физико-химические процессы, происходящие при ее формировании. Усадка пенобетона.
курсовая работа [251,2 K], добавлен 06.08.2013Назначение и классификация ячеистых бетонов. Виды сырьевых материалов и требования, предъявляемые к ним. Технические характеристики пенообразователей. Особенности технологии производства стеновых блоков из ячеистого бетона. Контроль качества продукции.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 15.11.2009Виды и марки цементов, применяемых при изготовлении сборных железобетонных конструкций и изделий из бетонов. Отличительная особенность гидратации и твердения цементов. Тонкость помола и сроки схватывания и твердения. Качество минеральных добавок.
курсовая работа [32,5 K], добавлен 25.01.2011Назначение и классификация ячеистых бетонов. Виды сырьевых материалов, требования, предъявляемые к ним; вяжущие вещества, кремнеземистый компонент, порообразователи, корректирующие добавки. Технология крупноразмерных изделий. Контроль качества продукции.
курсовая работа [253,7 K], добавлен 18.11.2009Определение и краткая история высокопрочного бетона. Общие положения технологии производства бетонов: значение качества цемента, заполнителей, наполнителей и воды. Основные характеристики структурных элементов бетона. Способы повышения его прочности.
реферат [25,9 K], добавлен 07.12.2013Тенденции использования топливных шлаков и зол в отечественном строительном производстве. Состав и технология получения ячеистых бетонов. Разновидности теплоизоляционных материалов, сырье, применяемое для их изготовления. Свойства и область применения.
реферат [1,4 M], добавлен 30.03.2010Развитие исследований водостойких гипсовых вяжущих. Применение химических веществ и добавок с целью оптимизации свойств раствора. Замедлители и ускорители схватывания, их применение и принцип действия. Разжижители и их влияние на сроки схватывания.
реферат [24,0 K], добавлен 18.10.2011Добавление дисперсных минеральных добавок в бетонные смеси для обеспечения экономии цемента и повышения сульфатостойкости, жаростойкости, водостойкости и сопротивляемости щёлочной коррозии. Доменные шлаки, зола-унос, топливные гранулированные шлаки.
курсовая работа [274,2 K], добавлен 18.12.2010Виды и методика сертификационного контроля качества цемента. Технологическая характеристика продукции, помол клинкера; определение нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема, тепловыделение; государственные стандарты и нормы.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 13.03.2012Характеристика бетонов на основе естественных компонентов и техногенных отходов. Технологии изготовления строительных материалов на основе золошлаковых отходов и пластифицирующих добавок. Разработка рецептуры тяжелых бетонов с использованием отходов.
дипломная работа [831,1 K], добавлен 08.04.2013Факторы и условия формирования структуры бетона. Водопроницаемость цемента и водостойкость бетона. Особенности структурообразования в цементных растворах. Процесс формирования модифицированных бетонов. Характеристика структуры водостойких бетонов.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 14.03.2019Характеристика ячеистого бетона, технологический процесс его производства, преимущества перед другими стройматериалами, область применения. Обоснование открытия предприятия, его конкурентоспособность, расходы на оборудование и капитальные вложения.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 21.10.2011Основные свойства гранита, мрамора, известняка и вулканического туфа. Древесноволокнистые плиты, их свойства и области применения. Приготовление газобетона и пенобетона. Область применения армированного стекла. Классификация строительных растворов.
контрольная работа [212,8 K], добавлен 06.11.2013Отличие автоклавного газобетона от пенобетона. Технология производства и ассортимент YTONG®, подготовка сырья и стадия созревания. Области применения газобетона. Лёгкость и быстрота кладки из блоков, экономичность этого материала, простота его обработки.
презентация [1,8 M], добавлен 14.01.2014Теплотехнические характеристики строительных материалов ограждающих конструкций. Теплотехнический расчет кирпичной стены и трехслойной панели из легкого пенобетона. Определение градусо-суток отопительного периода и толщины теплоизоляционного слоя.
контрольная работа [196,5 K], добавлен 23.06.2013Общая характеристика, структура и особенности организации технологического процесса производства цемента. Анализ динамики трудозатрат технологического процесса производства цемента. Оценка уровня развития технологий техпроцесса изготовления цемента.
контрольная работа [410,7 K], добавлен 30.03.2010Стеновые блоки из газобетона области их применения. Технология производства изделий из ячеистых бетонов. Подготовка сырьевых материалов путем сухого совместного помола компонентов. Расчет материального потока и технологического оборудования производства.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.11.2014Обзор сырьевых материалов и проектирование подбора состава тяжелого бетона. Расчет химической добавки тяжелого бетона, характеристика вещества. Разработка состава легкого бетона. Область применения в строительстве ячеистых теплоизоляционных бетонов.
реферат [110,6 K], добавлен 18.02.2012Сырье и полуфабрикаты, используемые при производстве изделий исследуемой технологической линии. Расчет состава бетонной смеси, выбор и обоснование типа производства. Составление программы цеха, расчет оборудования и, потребности в электроэнергии.
курсовая работа [702,1 K], добавлен 13.04.2014
