Автоклавної обробки виробів з пористого бетону

Розглядається технологія автоклавної обробки виробів з пористого бетону.

Автоклавної обробки є однією з найважливіших операцій при виготовленні виробів з пористого бетону. Її режими безпосередньо впливають на такі якісні характеристики готового продукту, як морозостійкість, усадка при висиханні, міцність при стисненні, зовнішній вигляд виробів (відколи, тріщини). Базове розуміння процесів, що відбуваються в автоклаві, важливо як при повністю автоматичному регулюванні роботи автоклава, так і при ручному управлінні.

У даній статті ми коротко узагальнимо досвід, накопичений на заводах холдингу «Aeroc International» в автоклавної обробці.

Процес виготовлення пористого бетону

У цьому розділі представлений короткий огляд всього процесу виготовлення пористого бетону, оскільки певні операції, що входять в цей процес, безпосередньо впливають на поведінку матеріалу при автоклавної обробці.

Ніздрюватий бетон виготовляється з в'яжучих, піску або золи, газообразователя і води. В'язкі - вапно і цемент - містять CaO, який має вирішальне значення для процесу. Пісок або зола вводить в процес SiO2. З компонентів CaO, SiO2 і Н2О в автоклаві при впливі високого тиску і високої температури утворюється новий мінерал - Тоберморі (С4S5H5).

Власне, утворення нових мінералів тоберморітовой структури і зводить ніздрюватий бетон автоклавного тверднення (в просторіччі - газобетон) в абсолютно інший ранг у порівнянні з неавтоклавного пористих бетонів ( «пінобетоном»). Автоклавної обробки забезпечує значно вищі фізико-механічні характеристики виробів з газобетону в порівнянні з пінобетонними виробами.

Автоклавної обробки забезпечує значно вищі фізико-механічні характеристики виробів з газобетону в порівнянні з пінобетонними виробами.

Хімічні процеси, що відбуваються на різних стадіях виробництва, можна представити в наступному вигляді:

1. Виділення водню на стадії утворення пористої структури в сирці:

2. Освіта гідроксидів і гідросилікатів на стадії набору сирцем пластичної (транспортної) міцності:

3. Утворення нових мінералів (тоберморіта) на стадії автоклавної обробки:

Для найбільш повного протікання реакцій в процесі автоклавної обробки необхідно, щоб вихідні матеріали мали досить тонкодисперсную структуру. На стадії помелу до кремнеземистих компоненту додається гіпсовий камінь, який служить, в першу чергу, для регулювання реакцій в автоклаві, а також прискорює набір сирцем необхідної пластичної міцності.

У змішувачі сировинні матеріали перемішуються, причому на якість перемішування можуть впливати як час змішування, так і послідовність введення в змішувач сировинних матеріалів. На виході із змішувача повинні бути забезпечені висока гомогенність і певна в'язкість суміші.

Один з найважливіших параметрів - температура суміші на виході із змішувача, яка дуже сильно впливає на весь подальший процес. При спученні газомасу і наборі сирцем необхідної для різання пластичної міцності температура в масиві зростає. Огрубляя, можна сказати, що зростання температури триває приблизно 1-1,5 год; подальший приріст становить лише 1-3 ° C. Однак температура в масиві розподіляється нерівномірно, вона зменшується в шарах, які контактують з бортами заливальної форми і повітрям.

Так як температура масиву і її розподіл є важливими для деяких етапів автоклавної обробки, хочемо звернути особливу увагу на те, що всі заводи «Aeroc» оснащені тепловими тунелями, які перешкоджають охолодженню масивів через стінки заливальних форм. Крім того, заливальні форми першого циклу завжди доводяться в теплових тунелях до температури, приблизно відповідній температурі заливки.

При різанні масивів велика увага приділяється відсутності протягів, особливо - в зимовий час. Розрізані масиви також знаходяться в теплових тунелях, які перешкоджають зниженню температури поверхні сирцю, так як передача тепла в пористий бетон при автоклавної обробці відбувається тим швидше, чим вище його температура при завантаженні в автоклав.

Етапи автоклавної обробки

При розробці режимів автоклавної обробки і прив'язці їх до конкретного технологічного циклу необхідно врахувати масу чинників і особливостей того чи іншого виробництва: якість сировинних матеріалів, параметри суміші (температура і ставлення В / Т), номенклатура продукції, що випускається (розміри, наявність армування, щільність пористого бетону ), розташування запарювати масивів в автоклаві, умови і час витримки перед автоклавної обробкою і інше.

Автоклавної обробки принципово розбивається на чотири етапи:

(1) підготовка пористого бетону до підйому тиску;

(2) підйом тиску;

(3) ізотермічна витримка пористого бетону при певних температурі і тиску;

(4) скидання тиску і підготовка виробів до вивантаження з автоклава.

Перший етап може включати (разом або окремо) такі заходи:

1. Продування або попередній підігрів виробів без тиску.

2. Попередній підігрів виробів при тиску.

Метою першого етапу є оптимальна підготовка сирцю і середовища в автоклаві до другого етапу процесу - підйому тиску.

З досвіду нашої роботи слід, що для виробів, внутрішня температура яких менше 80 ° C. найкращим з вищевказаних заходів першого етапу є вакуумирование.

За рахунок зниження тиску в автоклаві вода, що знаходиться в матеріалі, починає кипіти. Кипіння води починається в найтеплішою частини масиву, а саме - у внутрішній його області. При подальшому зниженні тиску кипіння просувається від внутрішньої області масиву назовні, що призводить до повного видалення повітря з матеріалу. При цьому сам матеріал розігрівається, температура по товщі масиву вирівнюється. Необхідний вакуум залежить від кінцевої температури масиву і, як правило, становить 0,5 бар. Максимальне розрядження досягається через 25-30 хв і далі підтримується протягом 15-25 хв. Вакуумирование необхідно проводити при гарячому автоклаві (температура стінки автоклава повинна бути не менше 80 ° C). Цю температуру завжди легко зберегти в умовах постійного виробництва. В іншому випадку перед початком процесу автоклавної обробки автоклав необхідно попередньо розігріти без продукції.

Вакуумирование необхідно проводити при гарячому автоклаві.

Причинами поганого вакуумирования можуть бути несправності, пов'язані з вакуумної засувкою, системою автоматичного управління, а також незадовільне функціонування вакуумного насоса.

Другий етап - підйом тиску - полягає в розігріві матеріалу до температури ізотермічної витримки (як правило, 190-193 ° C). Розігрів відбувається, головним чином, завдяки конденсації гарячої пари на відносно холодної поверхні масивів, температура яких на початку процесу нижче температури насиченої пари. Конденсат, що утворюється переносить тепло в пористий бетон. Конденсація води з пара може відбуватися як у вигляді крапель, так і у вигляді закритих водяних плівок. В якій формі це відбувається, залежить, в першу чергу, від різниці температур між парою і пористих бетонів. Освіта закритих плівок перешкоджає теплопередачі, що вкрай небажано.

Для отримання якісних виробів підйом тиску слід проводити в три етапи:

(1) від -0,5 бар до 0 бар - 30-45 хв;

(2) від 0 бар до 3 бар - 30-45мін;

(3) від 3 бар до 12 бар - 65 хв.

Якщо на виробах з'являються відколи й тріщини, то підйом тиску на перших двох етапах необхідно вести повільніше. Однак якщо збільшення часу кожного з етапів до 60 хв не дає належного ефекту, потрібно втрутитися в процес заливки: змінити параметри суміші.

При досягненні пористих бетонів температури 150 ° C починається прискорений екзотермічний розігрів масивів за рахунок енергії, що звільняється при утворенні гідросилікатів. Особливу увагу слід звернути на те, що зупинка підйому тиску і, тим більше, його зниження можуть привести до руйнування пористого бетону надлишковим внутрішнім тиском. Особливо це характерно для армованих виробів і бетонів, щільність яких більше 500 кг / м3.

Зупинка підйому тиску і, тим більше, його зниження можуть привести до руйнування пористого бетону надлишковим внутрішнім тиском.

Изотермическая витримка проводиться протягом певного часу при заданих тиску і температурі, які забезпечують досить глибоке перебіг хімічних реакцій утворення нових мінералів.

Оптимальна температура изотермии при виробництві ніздрюватого бетону становить 190-193 ° C, робочий тиск в автоклаві - 11,5-13 бар. Час витримки залежить як від номенклатури продукції (дрібноштучні блоки або армовані вироби), так і від її щільності. Для щільності 350-500 кг / м3 оптимальний час витримки складає 360 хв при тиску 12 бар.

Якщо сировинні матеріали підібрані правильно, а рецептура розрахована коректно, в автоклаві на стадії витримки відбувається мимовільний зростання тиску без подачі в автоклав пара.

Скидання тиску повинен проводитися плавно. Тривалість скидання тиску залежить в основному від номенклатури продукції і від щільності виробів. Для щільності 350-500 кг / м3 оптимальний час скидання, за нашим досвідом, становить 90 хв. Для виробів щільністю 600 кг / м3 і більше, а також для армованих виробів, тривалість скидання збільшується, а сам скидання проводиться ступінчасто з різними градієнтами.

Рис 1. Зображення процесу у вигляді графіка

Причини дефектів в матеріалі, які виникають при автоклавної обробці та шляхи їх усунення

1. Не затверділі ділянки масиву (рис. 2).