Известково-песчаный бетон для опалубочных работ, производство бетона

Силикатным бетоном называется искусственный каменный материал, который получается в результате автоклавного твердения однородной смеси извести, песка (или иного мелкого компонента, содержащего силикатные и алюмосиликатные минералы) и воды. Вместо природных песков в качестве кремнеземистого компонента в силикатном бетоне можно применять золы горючих сланцев и бурых углей, измельченные шлаки с повышенным содержанием кремнезема, а также супеси и суглинки. Изделия из силикатного бетона изготавливают в заводских условиях, используя специальное строительное оборудование. Основным цементирующим веществом в силикатном бетоне является гидросиликат кальция СаО* SiO2 * Н2О, который образуется при химическом взаимодействии гидрата окиси кальция - Са(ОН)2 - с кремнеземом, содержащихся в компонентах силикатного бетона. Это взаимодействие интенсивно протекает только при сохранении воды в жидкой фазе при температурах, превышающих 100 градусов, что и обеспечивается при повышенном давлении насыщенного пара в автоклаве. Например, чтобы сохранить воду в жидком состоянии при температуре 175 - 185°, необходимо поддерживать давление пара в автоклаве в пределах 8 - 10 атм.

 

Физико-химические процессы, происходящие при автоклавной обработке материалов с известковыми и кремнеземистыми компонентами, сводятся к следующему:

 

Первая стадия процесса начинается с момента впуска пара и подъема давления в автоклаве. Процесс на этой стадии заканчивается при достижении заданного давления в автоклаве и выравнивании температуры пара и обрабатываемого бетона. Попадающий в автоклав пар охлаждается и конденсируется на стенках автоклава, на поверхности изделий и в порах бетона, куда он проникает благодаря разности температур. Образовавшийся в порах и на поверхности изделий конденсат растворяет гидрат окиси кальция и некоторые другие вещества, способные растворяться при такой температуре в воде или водном растворе Са(ОН)2. При этом, например, частично растворяется кремнезем, особенно в активной форме. Продукты диссоциации Са(ОН)2, гидроксильные ионы ОН1,  создают щелочную среду, способствующую растворению кремнезема песка и взаимодействию с ионами кальция (Са2+).

 

Вторая стадия включает изотермический процесс обработки бетона, при котором температура и давление пара сохраняются на заданном уровне. В этот период наиболее интенсивно протекают физико-химические процессы твердения бетона, связанные в частности с образованием гидросиликата кальция. При этом гидроксильные ионы гидратируют молекулы инертного кремнезема и делают их способными химическому взаимодействию с ионами кальция. Взаимодействие, усиливаемое благодаря высокой температуре среды, протекает по следующей схеме: Са (ОН)2 + SiO2 = СаО * SiO2 * Н2О. Чем выше температура, чем меньше зерна песка и, следовательно, чем больше их удельная поверхность, а также чем легче разложима данная модификация кремнезема, тем скорее протекают процессы взаимодействия между SiO2 и Са(ОН)2 при одной и той же концентрации ионов ОН1. Количество же последних определяется концентрацией Са(ОН)2 в водном растворе. Повышенная температура процесса благоприятствует постепенному переходу гидросиликатов из коллоидного в мелкокристаллическое состояние. Интенсивность и полнота процессов кристаллообразования зависит от температуры и длительности замеса смеси в растворосмесителе и последующей автоклавной обработки. Исследования показали, что зерна песка реагируют с гидратом окиси кальция на весьма небольшую толщину, оцениваемую в несколько микронов. Однако главнейшим фактором, определяющим прочность образца, является не только толщина слоя новообразований, сколько общая поверхность сцепления мелких песчинок с прослойкой цементирующего вещества, измеряемая сотнями квадратных метров на каждый килограмм песка.

 

Третья стадия обработки начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и протекает вплоть до выгрузки охлажденных изделий. С падением температуры создается разность температур в изделиях и в паровом пространстве автоклава, в силу которой влага из пор изделия испаряется и конденсируется на более холодных стенках автоклава. Испарение влаги при остывании изделий вызывает в свою очередь увеличение концентрации раствора гидрата окиси кальция, находящегося в порах, что способствует усилению кристаллизации цементирующего вещества и упрочнению изделий. Известково-песчаный бетон используют при заливке стеновой опалубки. Для возведения перегородок применяют блоки из ячеистого автоклавного бетона. Интенсивность остывания и процесса испарения воды из пор материала оказывает большое влияние на свойства готовых изделий; она не должна вызывать значительных температурных напряжений в материале связанных с образованием трещин в изделиях. Силикатный бетон выгодно отличается от обычного крупнозернистого бетона конгломератного строения более однородной мелкозернистой структурой, приближающейся к естественным каменным материалам.