Технология производства газобетона
Cодержание
Введение…………………………………………………………
Глава 1.Основные сырьевые материалы для производства
газобетонных блоков из ячеистого бетона…………..……….….….......5
1.1.Свойства, состав сырьевых материалов…………………..…..5
1.2.Способы изготовления и добычи сырьевых материалов … .10
1.3. Нормативные требования, предъявляемые
к сырьевым материалам……………………………………………………
Глава 2.Технология производства газобетона……………………...…..15
2.1.Основные способы производс
2.2. Производство газобетонных блоков из ячеистого бетона
автоклавного твердения…………………………………………...17
2.3.Описание технологической
схемы изготовления газобетона…
Глава 3.Виды готовой продукции и области применения…………….. 23
3.1.Назначение и область применения готовой продукции… .....23
3.2.Основные технико- экономические
показатели изготовляемой продукции……………………………………………….……
3.3.Основные производители газобетона в России….………......27
Заключение……………………………………………………
Библиографический список……...……………………………………….33
Приложения……………………………………………………
Введение
Автоклавный газобетон — это один из видов бетона, имеющий ячеистую структуру. Ячеистый бетон автоклавного твердения – это надежный, проверенный временем строительный материал. За свою более чем восьмидесятилетнюю историю газобетонные блоки нашли применение практически во всех типах конструктивных элементов зданий и сооружений самого различного назначения. Этот универсальный материал используется для возведения несущих и ненесущих стен, для изготовления армированных плит перекрытий и покрытий и в качестве теплоизоляции
Изобретен и запатентован газобетон был еще в 1889 году чехом Гоффманом, который стремился придать широко известному древнему материалу – бетону – легкость и повышенную прочность. Для этого в растворы гипса и цемента добавлялись в различной концентрации кислоты и хлористые соли, которые выделяли газ – и материал становился пористым. Газообразователи в дальнейшем использовались разные – и порошки аллюминия, и цинк. В 1929 году в фирмой Ytong был начат промышленный выпуск газобетона.
В России газобетон появился в середине XX века. Дешевый и достаточно легкий в использовании материал стали применять повсеместно, не предъявляя особых требований в его качеству. Историческое развитие стеновых блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения (газобетона) как строительного материала относится к концу XIX века. Этот материал был синтезирован в лабораторных условиях в Финляндии, а в начале 30-х гг. шведский концерн Siporex решил впервые промышленно опробовать получение искусственного камня, изготовленного путем «вспенивания» цементно-песчаной смеси. Большой спрос на газобетон начался после Второй мировой войны, когда надо было быстро восстанавливать разрушенные здания. Строительство заводов по производству газобетона позволило быстро и экономично решить эту проблему.
В настоящее время газобетонные блоки также актуальны. Они хорошо поддаются механической обработке: их можно пилить, сверлить, фрезеровать, используя при этом обычные инструменты. С помощью ручной пилы блоку легко придать любую конфигурацию, что решает проблему не только доборных блоков, но и общей архитектурной выразительности зданий. На сегодняшний день газобетон является самым экономичным строительным материалом. Более того, автоклавный ячеистый бетон занимает лидирующие позиции среди материалов для ограждающих конструкций. По коэффициенту теплопроводности он сопоставим лишь с древесиной, все остальные стеновые материалы – пенобетон, керамзитобетон, арболит (деревобетон) и тем более железобетон значительно ему уступают. Благодаря пористой структуре газобетон поглощает шум значительно лучше кирпича, особенно в диапазоне низких частот. Газобетоны могут эксплуатироваться не менее 100 лет, при условии удерживании технологии при возведении зданий.
Глава 1. Основное сырье для производства газобетонных блоков из ячеистого бетона.
1.1Свойства, состав сырьевых материалов.
Ячеистые бетоны делятся на два основных типа: газобетон и пенобетон. Газобетон — это автоклавный ячеистый бетон, а пенобетон, соответственно, неавтоклавный ячеистый бетон.
Ячеистый бетон представляет собой искусственный камень с равномерно распределенными по всему объему воздушными ячейками-порами. В состав ячеистого бетона входит кварцевый песок, цемент, известь и вода. Получению характерных для ячеистого бетона воздушных ячеек он обязан водороду, который в процессе вспучивания увеличивает объем сырой массы в 5 раз. После застывания вспученной смеси и образуется ячеистая структура, которая, собственно, и дала название этому виду бетона и определила его основные характеристики.
Для производства автоклавного ячеистого бетона (газобетона) используют портландцемент и известь-кипелку в соотношении 1:1, изделия твердеют в автоклаве под воздействием пара с давлением 0,8 – 1 МПа. Современный газобетон для строительства домов (или автоклавный ячеистый бетон) производится из песка, негашеной извести, цемента и алюминиевой пудры (гидратированный силикат кальция (тоберморит) 50-60%; кварц 30-40%; сульфат кальция 1-3 %; карбонат кальция 1-2 %; гидратированный силикат алюминия 3-5 %). Известь, которую используют для приготовления такого автоклавного ячеистого бетона должна иметь высокую температуру гашения, около 85 °C и помол не ниже 3500 – 4000 см2/г, содержать не более 5% оксида магния, и не менее 70% оксида кальция.
Материалы для производства газобетона: негашеная известь, песок, цемент (портландцемент) и алюминиевая пудра, о них и пойдет речь дальше.
Песок желательно использовать
речной с фракцией до 1,5 мм. Он применяется
только для получения теплоизоляционно-
Характеристика речного песка.
Плотность сухого речного песка — 1,5 кг/м3
Плотность речного песка в состоянии естественной влажности — 1,45 г/см3
Влажность речного песка — 4,00%
Содержание пылевидных, глинистых и илистых частиц в речном песке — 0,7% по массе
Удельный вес речного песка — 2,65 г/см3
Наличие комков глины в речном песке, суглинка и других засоряющих примесей — 0,05%
Частиц гравия в речном песке больше 10 мм в балласте — 0%
Модуль крупности речного песка — 1,68
Коэффициент фильтрации (способность пропускать воду) речного песка – до 12 м/сут
В песке всегда есть какие-либо примеси. Это может быть глина, перегной от растений. Они существенно изменяют свойства песка. Поэтому перед использованием песок проходит обработку и очистку от различных примесей.
Итак, рассмотрим свойства песка.
- Пустотность - одно из немаловажных свойств песка. Для ее определения в сосуд объемом не менее полтора литра наливается вода в количестве, равном 0,4 литра. Песок, в свою очередь, добавляется в эту воду равномерно, тонкой струйкой. Затем подсчитывают сумму объемов воды и песка, которая равна 1,4 литра и смотрят на уровень, до которого поднялась песчано-водяная смесь. Разница этих двух показателей и будет определять наличие пустот между зернами в песке и их объем.
- Несжимаемость, т.е. песок не поддается сжатию, что характеризует его как надежный материал, при возведении оснований.
- Поведение песка, находящегося в замкнутом пространстве под нагрузкой. В данном положении песок распределяет давление по сторонам и, в меньшей мере на основание. Это свойство широко используется при устройстве песчаных свай.
- Песок очень хорошо пропускает через себя воду в независимости от толщины слоя. При этом он задерживает различные частицы, которые присутствуют в воде. Это свойство нашло применение в устройствах фильтрации для очистки воды. Эта вода является питьевой. Благодаря этому свойству, места, где залегает песок всегда сухие.
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, получаемого в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, состав которой обеспечивает преобладающее содержание в клинкере силикатов кальция (70 – 80 %).
Основные свойства портландцемента:
- Средняя плотность. В рыхлом состоянии она равна 1000 - 1100 кг/м3, в уплотненном — 1400 - 1700 кг/м3.
- Истинная плотность. Она составляет 3050 - 3150 кг/м.
- Тонкость помола. Она определяется остатком на сите № 008 (размер ячейки в свету — 0,08 мм) не более 15% от общей навески или удельной поверхностью — площадью поверхности зерен (в квадратных сантиметрах) в 3 г цемента. Удельная поверхность портландцемента должна быть 2500 - 3000 см /г. С увеличением тонкости помола цемента до 4000 - 4500 см2/г возрастает скорость твердения и повышается прочность цементного камня.
- Водопотребность. Она определяется количеством воды (в процентах), которое необходимо для получения цементного теста нормальной густоты, т.е. заданной стандартной пластичности. Нормальной густотой цементного теста считается его консистенция, при которой пестик стандартного прибора не доходит до пластинки на 5 - 7 мм, что составляет 22 - 28% воды от массы цемента.
- Сроки схватывания. Они определяются на приборе Вика по глубине проникания иглы. Начало схватывания должно наступить не ранее чем через 45 мин, заканчивается оно не позднее чем через 10 ч от начала затворения. Эти показатели определяют при температуре (20 ± 2) °С. Схватывание портландцемента обычно наступает через 1...2 ч, а заканчивается через 4...6 ч. На сроки схватывания портландцемента влияют его минералогический состав, тонкость помола и другие факторы.
- Тепловыделение. При твердении цемента оно происходит длительное время, поэтому сильный разогрев бетона и раствора не происходит. Если же объем укладываемого в конструкцию бетона велик, то разогрев достигает 80 °С, что опасно: бетон растрескивается, разрушается.
- Равномерность изменения объема при твердении — признак его высокого качества. При твердении на воздухе цемент уменьшается в объеме — дает усадку. Линейная воздушная усадка цемента достигает 1 мм/м. При твердении в воде, особенно в начале твердения, цемент увеличивается в объеме — набухает. Линейное набухание его достигает 0,5 мм/м. В конце твердения цемент даже в воде уменьшается в объеме.
- Прочность. Ее характеризуют маркой, которую устанавливают по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размерами 40x40x160 мм, испытанных в возрасте 28 суток твердения. Балочки изготавливают из цементно-песчаного раствора состава 1 : 3 (цемент : нормальный песок) стандартной консистенции при водоцементном отношении В/Ц = 0,4. На воздухе (над водой) образцы твердеют в течение суток, а в воде комнатной температуры (без форм) — 27 суток.
Портландцементы разделяют на марки 400, 500, 550 и 600. Для изготовления ячеистых блоков автоклавного твердения используется цемент марки ПЦ – 400, а для неавтоклавного не менее 500.
Негашёная известь (окись кальция, оксид кальция или «кипелка», «кираби́т») — белое кристаллическое вещество, кристаллизующееся в кубической гранецентрированной кристаллической решетке, по типу хлорида натрия, соединение CaO.
Химические свойства.
Оксид кальция относится к основным оксидам. Растворяется в воде с выделением энергии, образуя гидроксид кальция:
CaO + Н2О ↔ Ca(OH)2 + 63.7 кДж/моль
Как основной оксид реагирует с кислотными оксидами и кислотами, образуя соли:
1. CaO + SO2 = CaSO3
2. CaO + 2HCl = CaCl2 +Н2О
Алюминиевая пудра представляет собой продукт серебристо-серого цвета, не содержащий видимых невооруженным глазом инородных примесей и обладает особыми (в сравнении с компактными материалами) свойствам, которые объясняются поверхностными свойствами дисперсных материалов.
Химический состав алюминиевых порошков, %: алюминий активный - не менее 99 (ПА-1, ПА-2) , 98—остальные марки; не более 0,35 Fe, 0,4 Si (по требованию потребителя-0,3), 0,02 Cu. Определение содержания примесей железа, кремния и меди на предприятии-изготовителе производится периодически, не реже, чем в каждой восьмой партии. Содержание влаг и – не более 0,2%, насыпная масса – не менее 0,96 г/см3.
1.2.Способы изготовления и добычи сырьевых материалов.
Как уже было сказано для изготовления газобетонов используется речной песок. Для его добычи из водоемов применяются экскаваторы-драглайны, землечерпалки, скрепера. Гидромасса с помощью землесоса перекачивается по трубопроводу в виде пульпы отгружает его в специализированные баржы или сразу с помощью транспортеров на берег реки, затем гидроперегружатель снова в виде пульпы перекачивает его на склад, или машинами, вагонами транcпортируется потребителям речного песка. В течение нескольких дней песок высыхает, приобретая нужную влажность и товарный вид. В процессе добычи и доставки на склад речной песок несколько раз перемывается, происходит дополнительная очистка песка. Речные и морские пески принято считать наиболее чистыми видами природных песков. В них мало различных примесей, частицы песка более ровные и круглые, что иногда является препятствием при сцеплении с цементом при производстве бетона или железобетонных изделий, но самым большим преимуществом речного песка является практически полное отсутствие примесей глины в речном песке.
Основные технологические операции выполняющиеся для получения цемента:
- Добыча сырья и приготовление сырьевой смеси.
- Обжиг сырьевой смеси и получение цементного клинкера.
- Помол цементного клинкера с добавкой
Добыча сырья
Добыча сырья является основной в ступени производства цемента. Сырьём для цемента служит слой известняка зеленовато – жёлтого цвета. Добыча ведётся открытым способом. Залегания цементного известняка располагаются на глубине до 10 м неравномерными слоями до 0,7 м Из опыта геологоразведочных работ таких слоёв, как правило, четыре.
Первичная обработка
После добычи известняк транспортируют и производят специальную сушку и первичный помол с добавлением специальных добавок. В маркировке такого цемента добавляется обозначение Д20, например ПЦ-500 Д0 обозначает 0% добавок, а ПЦ -400 Д20 - 20% добавок. В конце прохождения этой стадии смеси подвергают обжигу – таким образом, получается клинкер.
Конечная обработка
Далее полученный клинкер ещё раз размалывают и сушат с добавлением известкового камня и активными минеральными добавками. Полученный материал является готовым цементом с заданными свойствами.
Поскольку у каждого вида исходного сырья есть свои особенности: минеральный состав, влажность, прочность каждое производство имеет свою уникальную технологию, позволяющую добиться необходимых свойств цемента.
В основном при производстве цемента на второй стадии используют одну из трёх отработанных технологий:
- Мокрый. Применяется при производстве цемента из сырья состоящий из мела, глины, железосодержащих добавок. Требование к глине по влажности не более 20%, к мелу – не более 29%. Измельчение сырья производится в воде. Полученная шихта в виде суспензии влажностью до 50% поступает в печь для обжига. Диаметр печи может составлять 7 метров и длиной более 200 метров. В результате обжига получаются небольшие шарики – клинкеры, которые после тонкого помола станут готовым цементом.
- Сухой. Основным отличием данного способа является то, что сырьё после или во время измельчения не увлажняется, а наоборот сушится. Таким образом, порошкообразная шихта поступает на обжиг уже в сухом виде. Данный вид обработки является наиболее экономически целесообразным, поскольку позволяет экономить не только сырьё, но и энергию, которая при мокром способе тратится на удаления воды из шихты.
- Комбинированный. Данный способ производства совмещает в себе два способа и предполагает две разновидности технологий.
Получение негашенной извести.
В промышленности оксид кальция получают термическим разложением известняка (карбоната кальция):
CaCO3 = CaO + CO2
Также оксид кальция можно получить при взаимодействии простых веществ:
2Ca + O2 = 2CaO
или при термическом разложении гидроксида кальция и кальциевых солей некоторых кислородсодержащих кислот:
2Ca(NO3)2 = 2CaO + 4NO2 + O2
Производство алюминиевой пудры.
В качестве газообразователя в производстве газобетона и газосиликата применяют алюминиевую пудру, которую выпускают четырех марок. Для производства газобетона используют пудру марки ПАК-3 или ПАК-4 с содержанием активного алюминия 82% и тонкостью помола 5000...6000 см2/г. Расход алюминиевой пудры зависит от плотности получаемого газобетона и составляет 0,4 .. 0,6 кг/м3.
При производстве алюминиевой пудры для защиты ее от окисления вводят парафин, который обволакивает тонкой пленкой каждую частицу алюминия, придавая ему гидрофобность. Такая пленка препятствует осаждению пудры в воде и образованию водой суспензии. Поэтому алюминиевую пудру (слой толщиной 4 см) предварительно в течение 4 - 6 ч прокаливают в электрических печах при температуре 200 - 220°С
1.3. Нормативные требования, предъявляемые к сырьевым материалам.
Для изготовления бетонов песок используется как заполнитель и составляет 30-40% веса бетона. Качество заполнителя определяет прочность бетона и расход цемента. Оценка качества песка как заполнителя для бетонов производится по ГОСТ 8736-85, ГОСТ 10268-80 и основные требования, предъявляемые к пескам согласно ГОСТ 8736-93 (прил.1). Основные требования к песку для бетонов предъявляются по зерновому составу к содержанию в песке пылевидных, илистых и глинистых частиц. Природные пески по зерновому составу и содержанию примесей, как правило, не отвечают требованиям стандартов для бетонов и нуждаются в промывке и классификации.
Одной из самых важных характеристик песка является зерновой состав. Количественной мерой, характеризующей зерновой состав, является "модуль крупности" (Мкр). Равномерность грансостава песка по площади штабеля характеризуется коэффициентом вариации модуля крупности песка. В зависимости от грансостава пески подразделяют на пять групп по крупности (прил.2).
На все цементы распространяется и устанавливается настоящий стандарт:
- термины с соответствующими определениями;
- классификацию,
- общие технические требования,
- требования безопасности,
- требования к отбору проб для контроля качества цемента;
- правила приемки и оценки уровня качества;
- методы контроля;
- требования к
Номенклатура обязательных показателей качества для цементов приведена в приложение 3.
Для негашеной извести тоже существуют нормативные требования. С ростом недожога увеличиваются отходы гашения извести. Минимальное количество отходов получается при использовании негашеной извести со Знаком качества и 1-го сорта; умеренное — при использовании извести 2-го сорта. Поэтому для приготовления гашеной извести хорошего качества с умеренными затратами целесообразно применять негашеную известь, отвечающую требованиям ГОСТ 9179 — 77 не ниже 2-го сорта.
Алюминиевую пудру изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
Пудру изготовляют из первичного алюминия марки не ниже А5 по ГОСТ 11069 или его отходов, если по своему химическому составу они не ниже марки А5.
Алюминиевую пудру упаковывают в соответствии с требованиями ГОСТ 26319 в металлические герметично закрывающиеся барабаны типа БТП-50 или БТ01-50 по ГОСТ 5044 или ТУ 48-5-254, вместимостью 50 дм до полной вместимости. Для предохранения от коррозии наружная поверхность барабанов должна быть окрашена.
Глава 2.Технология производства газобетона
2.1.Основные способы производства газобетона
Производство ячеистого бетона происходит двумя способами:
- механическим
- химическим
Механический способ - это когда в уже приготовленный из воды песка и вяжущего вещества, в ячеистый бетон добавляют специальную пену. Такой материал называют пенобетон.
Химический способ - это введение в вяжущее вещество газообразующих добавок, в результате реакции бетон вспучивается и приобретает пористость. Этот материал получил название газобетон.
По способу образования пористой структуры ячеистые бетоны разделяют на газобетоны и газосиликатобетоны, в которых пористая структура образуется в результате вспучивания бетонной смеси выделяющимся газом; пенобетоны и пеносиликатобетоны — в них поры образуются в результате смешения бетонной смеси с технической пеной.
В зависимости от вида применяемого вяжущего ячеистые бетоны подразделяют на следующие виды: газобетоны и пенобетоны, приготовляемые на цементных вяжущих; газосиликатобетоны и пеносиликатобетоны (или газосиликаты и пеносиликаты), приготовляемые с применением молотой извести-кипелки; газогипсобетоны и пеногипсобетоны, получаемые с применением гипса, и др.
В зависимости от условий твердения различают ячеистые бетоны безавтоклавного, автоклавного и комбинированного твердения. Безавтоклавные бетоны твердеют в условиях естественных и пропаривания при атмосферном давлении, контактного прогрева, электропрогрева в специальных формах и т. п. Бетоны автоклавного твердения затвердевают в автоклавах при высокой температуре (не менее 175° С) и давлении (8—13 атм). При комбинированном твердении в начальной стадии бетон затвердевает при атмосферном, а затем при высоком давлении.
Для получения ячеистых бетонов автоклавного твердения в качестве вяжущего используют преимущественно молотую известь-кипелку и известково-цементное вяжущее в смеси с кремнеземистыми компонентами, а также портландцементные и цементно-зольные вяжущие.
Известь-кипелка должна быть не ниже II сорта, со скоростью гашения в пределах 10—25 мин. В качестве кремнеземистого компонента используют молотый кварцевый песок, золы ТЭЦ, диатомиты, трепел и другие материалы с достаточным содержанием Si02. Тонкость помола песка должна быть такой, чтобы его удельная поверхность составляла 2500—3000 см2/г. Вода должна отвечать требованиям, предъявляемым к воде для обычных бетонов. В качестве порообразователей применяют различные вещества, с помощью которых образуется пористая структура ячеистого бетона.
Его производство в основном сводится к следующим операциям: вода, а затем вяжущее и кремнеземистая добавка поступают в газобетономешалку, после перемешивания смеси в течение 2—3 мин (при включенном перемешивающем механизме) вводят водную суспензию алюминиевой пудры и некоторое время перемешивают составляющие материалы.
Сразу же по окончании перемешивания газобетонную смесь выгружают в стальные формы с расчетом на последующее увеличение объема бетонной смеси при вспучивании.
В настоящее время
внедряется в технологию
В этом случае во время перемешивания и вспучивания смесь подвергается вибрации (в специальной установке), при которой достигается тиксотропное состояние бетонной смеси, что делает ее достаточно подвижной и податливой для хорошего вспучивания при уменьшенном содержании воды. При изготовлении газобетонов в самоходном виброгазосмесителе ВНИИстрома перемешивание производят в вибросмесителе, а вспучивание массы - на виброплощадке.
Газобетон приготовляют на портландцементе (иногда с добавкой извести до 10% от массы цемента для более интенсивного газовыделения) в смеси с молотым кварцевым песком или другими кремнеземистыми компонентами, водой и газообразователем.
2.2.Производство газобетонных блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения
Газобетон, относящийся к ячеистым бетонам, занимает особое место в строительной индустрии это – минерально-каменный пористый искусственный материал, обладающий великолепными прочностными, энергосберегающими и экологически благоприятными характеристиками.
Газобетон производится из минерального сырья, в его состав чаще всего входят: известь 20%; песок 60%; портландцемент (цемент) – 20%; алюминиевая пудра – менее 1%.
Газобетон изготавливается в промышленных условиях при помощи автоклавов, в которых поддерживается определенное давление и температура. При смешивании в автоклаве всех компонентов с газообразователем - алюминиевой пудрой - происходит выделение водорода. Он в несколько раз увеличивает исходный объем сырой смеси. А пузырьки газа при застывании бетонной массы образуют в структуре материала огромное количество пор. Процесс производства газобетона требует точного соблюдения технологии.
Этапы производства газобетонных блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения.
1.Хранение материалов
Хранение извести, цемента и гипса осуществляется в силосах, оснащенных системой датчиков уровня и температуры материалов. Из силосов компоненты подаются в весовые дозаторы, расположенные перед бетоносмесителем. В качестве газообразователя на предприятии применяется алюминиевая паста, из которой в устройстве, состоящем из стальных баков, снабженных мешалками, изготавливается алюминиевая суспензия определенной концентрации.
2.Подготовка сырьевых компонентов
Исходное сырье – песок и комовая известь доставляются на склады предприятия, откуда подаются в приемные бункеры.
После проведения входного контроля компонентов, песок подается в мельницу мокрого помола для изготовления шлама, а так же в мельницу сухого помола для изготовления известково-песчаного вяжущего. Известь, через систему подающих и дозирующих устройств попадает сразу в мельницу сухого помола.
3.Помол и подготовка сырьевых материалов
В мельнице мокрого помола песка происходит размол и приготовление точно определенной консистенции песчаного шлама, который по трубопроводам насосами перекачивается в шламбассейны для дальнейшего усреднения и хранения. Известково-песчаное вяжущее размалывается в мельнице сухого помола и пневмотранспортом направляется в накопительные силосы.
4.Приготовление и хранение шлама
Технологическая линия оснащена шламбассейнами песчаного и обратного шлама, в которых при помощи мешалок поддерживается оптимальная консистенция шламмовых суспензий. Бассейны обратного шлама предназначены для организации вторичной переработки отходов технологической линии от резки массивов.
5.Приготовление ячеистобетонной смеси
Все данные по изделиям, расходу сырья и весовым параметрам рецептур документируются при помощи компьютерной системы. После добавления в бетономешалку алюминиевой суспензии, готовая ячеистобетонная смесь подается в форму.