Особенности получения автокланого пенобетона по резательной технологии

Проведенные исследования показали, что степень гидратации цемента в этом интервале времени невысокая. Рентгенофазовые исследования образцов пеномассива различной резательной прочности подтвердили высказанные ранее предположения. Рентгенограммы образцов пеномассивов средних плотностей D400…D600 показаны на рис. 2.2.5.-2.2.7. соответственно. На них обнаружены линии SiO₂ d/n=(3,33; 4,23; 1,81; 1,66; 1,65; 1,97; 2,12; 2,26; 2,43)×10^-10м, линии Ca(OH)₂ d/n=(4,93; 2,62; 1,92; 1,79; 1,68)×10^-10м, линии алита C₃S d/n=(1,76; 2,72; 2,75; 2,60; 3,02; 2,17)×10^-10м, линии C₂SH(C) d/n=(3,04; 1,92; 1,79; 2,70)×10^-10м, линии C₂SH₂ d/n=(3,08; 1,83; 1,97; 2,40)×10^-10м, линии CSH(B) d/n=(3,04; 1,81; 1,67; 2,79)×10^-10м, линии С₃АН₆ d/n=(2,23; 2,26; 3,36; 1,68)×10^-10м [2,3]. С увеличением резательной прочности на рентгенограммах можно наблюдать уменьшение интенсивности аналитической линии алита d/n=1,76×10^-10м, увеличение интенсивности линии С₃АН₆ d/n=(2,23; 1,68)×10^-10м, а так же рост интенсивности линии C₂SH(C) d/n=(1,92; 1,79)×10^-10м. На рис. 2.2.5. и 2.2.7., кривые 1 и 3 увеличивается интенсивность линии C₂SH₂ d/n=3,08×10^-10м. На основании, проведенного анализа можно сделать вывод о том, что степени гидратации цемента с увеличением времени выдержки массивов постепенно увеличивается.

Дериватографические исследования образцов различного времени выдержки приведены на рис. 2.2.8.-2.2.10. и в таблицах 2.2.1.-2.2.3. для соответствующих средних плотностей D400…D600.

Анализ дериватограмм  образцов пеномассивов согласуется  с данными рентгенофазового анализа. Эндоэффекты в области 565-580⁰С соответствует обратимому полиморфному превращению b-SiO₂ в a-SiO₂, эндоэффект в области 500-560⁰С - дегидратация портландита.

Дегидратация высокоосновных гидросиликатов С₂SH₂ и С₂SH(С) происходит в области эндоэффектов 120-150⁰С и 600-800⁰С соответственно. Гидроалюминат 3CaO×Al₂O₃×6SiO₂ теряют воду в области эндоэффектов 350-400⁰С и 500-520⁰С. Не большой экзоэффект, соответствующий температуре 860-890⁰С, относится к переходу продукта обезвоживания CSH(B) в волластонит. Экзоэффект в области 330-370⁰С возможно относится к реакции окисления органической составляющей композиционного материала – пенообразователя.

Расчет дериватограмм образцов этого интервала времени показал, что с увеличением резательной  прочности уменьшается общая потеря массы образцами и потеря воды при эндоэффекте до 180⁰С, которую можно определить как слабосвязанную (адсорбционную). При резательной прочности, соответствующей 0,036 МПа потеря массы на этом эффекте сводится к нулю.

Из расчетов и анализа дериватограмм был получен критерий резки массива, который равен значению содержания образцом массива адсорбционной воды в проценте от общей потери массы образцом, w, %. Для различных средних плотностей пенобетона этот критерий имеет свой диапазон, который соответствует резательной прочности от 0,024 до 0,03 МПа. Выход за рамки допустимого значения w, а следовательно за рамки допустимой резательной прочности ведет к некачественной резке массива и несоблюдению его геометрии и категории качества. Зависимость, отражающая дериватографический расчет по критерию w, % от изменений физико-механических свойств массива, отражаемых его резательной прочностью, показана на рисунке 2.2.11.

 

Рис. 2.2.5. Рентгенограмма образцов пеномассива средней плотности D400 при различной резательной прочности. 1-0,02 МПа, 2-0,024 МПа, 3-0,03 МПа

 

Рис. 2.2.6. Рентгенограмма образцов пеномассива средней плотности D500 при различной резательной прочности. 1-0,02 МПа, 2-0,026 МПа, 3-0,03 МПа, 4-0,036 МПа. 

 

Рис. 2.2.7. Рентгенограмма образцов пеномассива средней плотности D600 при различной резательной прочности. 1-0,02 МПа, 2-0,028 МПа, 3-0,03 МПа.

 

Рис. 2.2.8. Дериватограммы образцов массива средней плотности D400 при различной резательной прочности. 1-0,02 МПа, 2-0,024 МПа, 3-0,03 МПа, 4-0,036 МПа.

 

 

Рис. 2.2.9. Дериватограммы образцов массива средней плотности D500 при различной резательной прочности. 1-0,02 МПа, 2-0,026 МПа, 3-0,03 МПа, 4-0,036 МПа.

Рис. 2.2.10. Дериватограммы образцов массива средней плотности D600 при различной резательной прочности. 1-0,024 МПа, 2-0,028 МПа, 3-0,03 МПа, 4-0,036 МПа. 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2.1

Дериватографический анализ образцов пенобетона средней плотности D400 в период набора резательной прочности

Класс по средней плотности	Резательная прочность, МПа	Эффекты, ºС				Суммарная потеря массы на эффектах, Dm, мг	Суммарная потеря массы образцом, Σm, мг	Потеря массы на I эффекте от общей потери массы образцом w, %
		I -(140-180)	II -(350-430)	III -(500-530)	IV -(780-790)
		Потери массы на эффектах, мг
D400	0,02	12	1	12	14	39	44	27
	0,024	10	2	11	15	38	43	23
	0,260	9	2	12	14	37	46	21
	0,028	8	2	12	14	36	42	19
	0,03	6	2	12	13	33	41	15
	0,360	1	3	12	14	30	38	2

 

 

 

 

Таблица 2.2.2.

Дериватографический анализ образцов пенобетона средней плотности D500 в период набора резательной прочности

Класс по средней плотности	Резательная прочность, МПа	Эффекты, ºС				Суммарная потеря массы на эффектах, Dm, мг	Суммарная потеря массы образцом, Σm, мг	Потеря массы на I эффекте от общей потери массы образцом w, %
		I -(140-180)	II -(350-420)	III -(500-520)	IV -(610-790)
		Потери массы на эффектах, мг
D500	0,02	9	3	10	12	34	41	22
	0,024	8	4	11	13	36	42	19
	0,026	8	3	11	14	36	44	18
	0,028	7	4	12	12	35	41	16
	0,03	5	5	10	13	33	40	12
	0,360	0	5	10	14	29	39	0

 

 

 

Таблица 2.2.3.

Дериватографический анализ образцов пенобетона средней плотности D600 в период набора резательной прочности

Класс по средней плотности	Резательная прочность, МПа	Эффекты, ºС				Суммарная потеря массы на эффектах, Dm, мг	Суммарная потеря массы образцом, Σm, мг	Потеря массы на I эффекте от общей потери массы образцом w, %
		I -(120-140)	II -(350-440)	III -(500-520)	IV -(790-800)
		Потери массы на эффектах, мг
D600	0,02	8	7	18	16	49	58	14
	0,024	5	6	15	17	43	47	10
	0,026	5	8	18	17	48	55	9
	0,028	4	11	16	18	49	54	7
	0,03	2	7	14	14	37	40	5
	0,360	0	10	16	16	42	46	0

 

 

Рис.2.2.11. Взаимосвязь  критерия w, % и резательной прочности пеномассива 1 – D400, 2 – D500, 3 – D600.

Из рисунка следует, что значение w соответствует следующему диапазону для различных средних плотностей D400…D600 (2.24).

Таблица 2.2.4.

Класс по средней плотности	w, %
D400	15-23
D500	12-18
D600	5-7

Максимальное значение параметра указанного диапазона соответствует материалу плотности D400 в следствии того, что при уменьшении плотности изготавливаемого пеноматериала при смешивании сырьевых компонентов увеличивают В/В отношение для обеспечения механической устойчивости пены в смеси (таблица 2.1.1.), что ведет к увеличению содержания воды в массиве.

Анализируя проведенные физико-химические исследования образцов массивов при  наборе ими резательной прочности  можно сделать следующие выводы. С увеличением времени выдержки идет набор прочности материалом за счет гидратации цемента и образования гидросиликатов. Известно [122], что высокоосновные гидросиликаты имеют более высокую удельную поверхность, по сравнению с низкоосновными, следовательно образование их в системе ведет к увеличению ее поверхностной энергии. С другой стороны, как было обнаружено, увеличение резательной прочности связано с уменьшением адсорбционной воды в массиве, что в свою очередь тоже приводит к увеличению общей суммарной поверхности системы, а соответственно и ее поверхностной энергии. То есть, по мере созревания массива растет его поверхностная энергия. Этот вывод подтверждает зависимость рисунка 2.2.3., когда механо-физическое поведение массива во времени отражает его резательная прочность, а поверхностную энергию - суммарный тепловой эффект. Рисунок 2.2.3. показывает, что по мере упрочнения массива растет на данном этапе его тепловыделение, что при прочих равных условиях свидетельствующее о росте энергии поверхности.

В целом, проведенный  анализ физико-химических превращений в массиве до момента резки, показан в таблице 2.2.5.

Таблица 2.2.5.

Основные физико-химические превращения в пеномассиве

Фазы, найденные в пеномассиве  и соответствующие вероятные реакции	Критерий w,%
1. СаО+H2O®Ca(OH)2	23…5
2. 3CaO×SiO2+3H2O®2CaO×SiO2×2H2O+ Ca(OH)2
3. 3CaO×SiO2+1,2H2O®2,2CaO×SiO2×0,4H2O+0,8Ca(OH)2
4. 3CaO×Al2O3+6H2O® 3CaO×Al2O3×6H2O

 

2.3. Выводы по  главе.

1. Впервые рассмотрены  особенности физико-химических процессов  формирования пеноблоков автоклавного твердения по резательной технологии на этапе созревания массива и его резки, определен основной фазовый состав продуктов гидратации в этот период времени.

2. Показано, что достижение  первой категории качества материала  на этапе резки блоков характеризуется определенной степенью физико-химических превращений в пеномассиве; для характеристики этой степени введен показатель w, % соответствующий значению отношения содержания слабосвязанной (адсорбционной) воды в нем к общему количества потерь воды в образце. Определено, что если значение w лежит в пределах 23…5%, для средних плотностей D400…D600 соответственно, то резательная прочность массива равна от 0,024 до 0,030 МПа; показано, что соблюдение этих параметров обеспечивает качественную резку блоков для первой категории.

3. С учетом критических  значений найденного параметра w в массиве усовершенствована резательная машина, что обеспечило соблюдение требований в соответствии с ГОСТ 21520-89, необходимых для выпуска продукции первой категории.