1.4.2 Технология производства газобетона

Газобетон (или автоклавный ячеистый бетон) состоит из кварцевого песка, цемента, негашеной извести и воды.

По типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды:

- вступающие в химические взаимодействия с вяжущим или продуктами его гидратации (алюминиевая пудра);

- разлагающиеся с выделением газа (перигидроль);

- взаимодействующие между собой и выделяющие газ в результате обменных реакций (например, молотый известняк и соляная кислота).

Чаще всего газообразователем служит алюминиевая пудра, которая, реагируя с известью, выделяет водород.

Для изготовления газобетона применяют портландцемент марок М300, М400, М500. Производство газобетона предъявляет специальные требования к портландцементу в отношении щелочности цементного теста – рН теста не должен быть ниже 12. Щелочность цемента определяется количеством свободного СаО и суммой Na₂О и K₂О.

При применении в качестве основного вяжущего извести особое внимание уделяют значительному количеству СаО и МgО. Общая активность извести не должна быть менее 75 %, количество МgО – не более 1,5 %. В производстве можно применять известь молотую – кипелку и пушонку. Известь должна быть равномерно обожженной.

В качестве кремнеземистого компонента в производстве газобетона применяют речной или горный кварцевый песок, золу-унос ТЭС. Кварцевый песок для изготовления газобетона и газосиликата должен быть чистым, без примесей глины и органических веществ, с содержанием SiO₂ не менее 80 %. Присутствие глины замедляет твердение газобетона и уменьшает его прочность. Органические примеси вредно сказываются на протекании реакции газовыделения; вспучивание газобетона при наличии органических примесей ухудшается.

Алюминиевый порошок, применяемый в производстве газобетона, должен быть химически чистым и содержать не менее 96 – 98 % Аl. Для производства газобетона следует применять алюминиевую пудру марки ПАК-2, ПАК-3 и ПАК-4. Для повышения реакционной способности и лучшего смешивания алюминиевой пудры с водой ее предварительно прокаливают в течение 2 – 3 часов при температуре, не превышающей 190 – 200 °С., или в смесь добавляют клееканифольную эмульсию, понижающую поверхностное натяжение на границе парафин – вода.

Химические процессы, происходящие на разных стадиях производства можно представить в следующем виде:

1) Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце:

Рисунок 2 – Выделение водорода на стадии образования пористой структуры в сырце

2) Образование гидроксидов и гидросиликатов на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности:

Рисунок 3 – Образование гидроксидов и гидросиликатов на стадии набора сырцом пластической (транспортной) прочности

3) Образование новых минералов (тоберморита) на стадии автоклавной обработки:

Рисунок 4 – Образование новых минералов (тоберморита) на стадии автоклавной обработки

Важнейшей технологической особенностью получения высококачественных газобетонных изделий максимальной пористости и достаточной прочности является создание оптимальных условий для двух одновременно протекающих процессов газовыделения и газоудержания. Необходимо обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыделения и скоростью нарастания структурной вязкости цементного теста или раствора. При этом выделение газа должно как можно полнее закончиться к началу схватывания системы цемент – вода.

Изготовление газобетона осуществляется мокрым или сухим способом. Экономически более целесообразным является мокрый способ, при котором помол кремнеземистого компонента или его смеси с известью производится в присутствии воды с получением шлама. При сухом способе помол и смешение компонентов осуществляются в шаровых мельницах в сухом виде. Песок размалывают в шаровых мельницах. Для осуществления мокрого помола в мельницу вводят подогретую воду. При применении в производстве извести последнюю вводят в мельницу для совместного помола с песком. Из мельницы шлам пропускают через сито для отделения от крупных включений. Далее шлам собирают в сборнике и с помощью мембранного насоса или путем передавливания сжатым воздухом подают в шламовый бассейн или шламовый силос. Для предотвращения разделения шлама, то есть осаждения частиц песка, шлам в бассейнах и силосах подвергают непрерывному перемешиванию. Одновременно производят барботаж шлама.

Дозировка шлама, подогрев и предварительное смешение осуществляются в ванне-дозаторе. Для подогрева шлама до 40 – 45 °С. применяют острый пар. Дозировка цемента – весовая. Газообразователь – алюминиевую пудру – отвешивают и подают в бачок с клееканифольной эмульсией, снабженный пропеллерной мешалкой.

Окончательное интенсивное смешение всех компонентов газобетонной массы происходит в передвижной самоходной пропеллерной газобетономешалке. Материалы в газобетономешалку загружают в определенной последовательности. Сначала заливают песчаный шлам, затем немолотый песок (в случае необходимости) и в последнюю очередь – цемент.

После этого в течение 2 – 3 мин перемешивают всю массу. Введение алюминиевой пудры и клееканифольной эмульсии определяет начало перемешивания газобетонной массы. Одновременно с этим газобетономешалка начинает передвигаться. В настоящее время применяют высокоскоростные пропеллерные мешалки (50 – 60 об/мин). Тщательное перемешивание массы обеспечивает однородность смеси и равномерность вспучивания. Излишняя продолжительность перемешивания вредна, так как возможно начало интенсивного газообразования в газобетономешалке. При этом теряется часть выделившегося газа и при заливке в формы газобетонная масса не даст нужного вспучивания. Разливают массу в формы через отверстия в нижней части мешалки при помощи гибких резинотканевых рукавов.

Формы до заливки газобетона смазывают минеральным маслом или специальными эмульсиями для предотвращения сцепления газобетона с металлом форм. Газобетонную массу заливают с учетом вспучивания на 2/3 или 3/4 высоты формы.

После заливки газобетонной массы начинается вспучивание. Процесс вспучивания продолжается 30 – 40 мин. После вспучивания происходит схватывание и твердение газобетона. Для ускорения схватывания и твердения газобетона, а также для ускорения процесса газовыделения в цехе по производству газобетонных изделий температура воздуха должна поддерживаться не ниже 25 °С. Формы, в которых вспучивается и твердеет газобетон, нельзя передвигать, подвергать сотрясениям и ударам, так как вспученная, но не затвердевшая масса может при этом осесть. При вспучивании газобетонная масса образует так называемую горбушку, которую после затвердевания срезают ручными или механическими ножами. Затем застывшую массу разрезают на изделия нужного размера, формы устанавливают на автоклавные вагонетки в 2 – 3 яруса по высоте и загоняют в автоклав для ускоренного твердения. Газобетон допускает ускоренный подъем давления и температуры до изотермического прогрева в течение 3 – 4 часов. После окончания автоклавной обработки формы с изделиями оставляют в цехе для остывания, после чего производят распалубку и увозят изделия на склад готовой продукции.

Рисунок 5 – Технологическая линия по производству газобетонных изделий