Прогрессивные технологии производства газобетонных изделий автоклавного твердения

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций Прогрессивные технологии производства сборных железобетонных изделий Курсовая работа на тему:

«Прогрессивные технологии производства газобетонных изделий автоклавного твердения»

Выполнила: ст.гр.ТБК-13с Биленко М.Н.

Проверил: доц. Мартыненнко В.А.

Днепропетровск 2013 г.

Введение

Ячеистый бетон представляет собой искусственный пористый материал на основе минеральных вяжущих и кремнеземистого наполнителя. Внешне он напоминает природный материал — пемзу. Изобретенный в 1924 году шведским архитектором Йоханом Эриксоном, ячеистый бетон и по сей день уверенно держит позиции на рынке строительных материалов. Благодаря ячеистой структуре, пористость такого бетона может варьироваться в широких пределахот 48−50% до 90−95%.

По функциям пористый бетон делится на следующие типы.

Теплоизоляционный. Плотность составляет 200−500 кг/м3. Используется при утеплении железобетонных плит, чердачных перекрытий, для теплозащиты поверхностей оборудования и трубопроводов.

Теплоизоляционно-конструкционный. Плотность такого бетона составляет порядка 500−1000 кг/м3. Идеально подходит для архитектурных сооружений высотой не более 3-х этажей.

И третий тип — конструкционный, его плотность составляет 1000−1200 кг/м3. Является отличным конструкционным материалом в строительстве многоэтажных зданий (для зданий несущих относительно большую нагрузку ячеистый бетон требует дополнительного армирования).

Исходя из вида вяжущего элемента и способа поризации, все виды ячеистого бетона подразделяются на

· газобетоны (основаны на цементе)

· газосиликаты (на извести)

· пеногипсы (на гипсовой основе).

1.Общая часть Газобетон — это один из видов ячеистых бетонов (наряду с пенобетоном и газопенобетоном), представляющий собой искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму сферическими порами диаметром 1−3 мм. Качество газобетона определяет равномерность распределения, равность объёма и закрытость пор.

Основными компонентами этого материала являются цемент, кварцевый песок и алюминиевая пудра, также возможно добавление гипса и извести. Сюда могут входить и промышленные отходы, такие как, например, зола и шлаки.

В то же время, газобетон хорошо подлежит обработке простейшими инструментами: пилится, сверлится, строгается. В него легко забиваются гвозди, скобы. Со временем газобетон становится твёрже и твёрже. Не горит, так как состоит только из минеральных компонентов. Относительно экологически безопасен, по естественной радиоактивности благополучнее железобетона и тяжёлого бетона, так как плотность материала меньше.

Газобетон был впервые изготовлен в 1924 году в Швеции. Автор изобретения — архитектор Аксель Эрикссон из городка Иксхульт (Yxhults). Пять лет спустя, в 1929 году, Карл Август Карлен впервые начал производить ячеистый бетон промышленным способом.

Газобетон популярен во всем мире. В настоящее время работают более 240 заводов в 50 странах, которые ежегодно производят порядка 60 млн. мі строительных изделий из газобетона.

1.1 Номенклатура изделий Газобетон как материал обладает следующими свойствами:

· Прочный, но легкий

· Не горит, не гниет и не боится сырости

· Теплоудерживающий (работает как аккумулятор тепла)

· Экологически чистый (не содержит вредных для здоровья веществ)

· Удерживает благоприятный микроклимат в помещениях (дышащий материал).

Рис. 1.1.Застывшая смесь газобетона Характеристика газобетонных блоков Рис. 1.2. Газобетонные блоки

· Низкая плотность, как у сухой сосны (500 кг/м3), что в 5 раз меньше, чем у обычного бетона, и в 3 раза меньше, чем у кирпича.

· Прочность при сжатии, достаточная (1−10 МПа) для несущих стен 2-х и 3-хэтажных зданий. Прирост прочности за первые сутки достигает 50%.

· Водопоглощение на уровне обычного кирпича, менее 20%.

· Сорбционная влажность до 5%.

· Морозостойкость более 75 циклов, что в 2 раза больше чем у кирпича.

· Теплопроводность (0,1 Вт/м3) в 2 раза ниже чем у сухой сосны, в 15 раз меньше чем у обычного бетона и в 8 раз ниже чем у кирпича.

· Звукоизоляция стены в 300 мм соответствует 60 дБ.

· Огнестойкость оценена при длительном воздействии открытого огня в течение 4 часов, что гораздо больше чем у обычного бетона и тем более у кирпича.

· Легко обрабатывается простыми инструментами, пилится, гвоздится.

· Экологически безопасен, что определяется безопасными традиционными компонентами и подтверждается гигиеническим сертификатом.

Табл.1.1. Характеристики газобетонных блоков Б-1,5/ 600*150*250Б-1 600*100*250

Б-2/600*200*250 Б-4/600*400*250

Б-2,5/600*250*250Б-3,5/600*350*250

Свойства газобетона

Прочность

Одна из основных задач — это получение легкого материала с максимально возможной прочностью. По мнению потребителей и компаний производителей, газобетон является лучшим компромиссом между легкостью и прочностью при оптимальной термоизоляции.

Объемная густота — отображает соотношение газобетона к объему, который он занимает. Это важное качество газобетона, т.?к. от него зависят остальные его параметры. Увеличение объемной густоты, приводит к повышению прочности. А чем меньше объемная густота, тем большие изоляционные свойства газобетона; материал более теплый. Воздух, который входит в состав газобетона является прекрасным изолятором (лучше может быть только вакуум). Но, теплоизоляционные свойства не идут в паре со звукоизоляционными свойствами. Необходимо помнить, что чем ниже густота газобетона, тем ниже его звукоизоляционные свойства. В зависимости от объемной густоты в сухом состоянии, газобетон разделяется на классы. Например, классы газобетона D600 и D500 обозначают плотность 600кг/м3 и 500кг/м3 соответственно.

Прочность на сжатие полностью зависит, как уже было сказано ранее, от объемной густоты. Так для газобетона марки D600 характерна прочность на сжатие 3,2 МПа, а для марки D500 — 2,5 МПа.

Анализируя прочность и густоту газобетона, необходимо отметить, что при относительно небольшой густоте, газобетон имеет хорошую прочность, что позволяет использовать его в строительстве несущих, самонесущих и стен-наполнителей.

Простота обработки

Газобетон легко обрабатывается любым режущим инструментом, пилится, штрабится — это делает его применение особенно привлекательным. Стены, выполненные из газобетона, полностью соответствуют новым требованиям СНиП по сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. Коэффициент теплопроводности газобетона в сухом состоянии 0,12 Вт/м°С.

При производстве работ большую роль играет обрабатываемость стенового материала и возможность при выборе архитектурных решений не привязываться к модульному размеру изделий.

Газобетонные блоки обрабатываются простейшим ручным инструментом;

Изделия нестандартных форм и размеров получаются при помощи простой ручной ножовки;

1 мІ стены возводится одним человеком за 15 — 20 мин.

Теплозащитные свойства — теплоизоляция

Газобетон характеризуется наиболее низкой теплопроводностью среди стеновых материалов. Газобетон марки D 500 и D 600 являются конструкционным теплоизоляционным материалом, и теплопроводность его настолько низкая, что стены могут уверенно обеспечить тепловую защиту помещения в холодное время года. Дом из газобетона не поддаётся перегреву и в летний период.

Мы не можем изменить погоду на улице, но мы можем повлиять на климат внутри помещения

Огнестойкость

Газобетон — это негорючий материал с высоким классом огнестойкости, который защищает от распространения огня. Согласно европейским стандартам газобетон относится к классу «Евро класс А1». Согласно ДБН В. 1.1−7-2002 «Пожарная безопасность объектов строительства», дома с несущими и ограждающими конструкциями из газобетона характеризуются наиболее высокими I и II степенями огнестойкости.

Звукоизоляция

Звукоизоляционные свойства — это способность к гашению звуков. Они зависят, в основном, от толщины стен, марки и средней густоты газобетона и, частично, от технологии возведения стен. Каждое строение, не зависимо от того, из чего оно построено, должно обеспечивать жителям хорошее самочувствие и соответствующие акустические условия для работы.

В соответствии с СНиП II-12−77 «Защита от шума», нормативные индексы изоляции воздушного шума ограждающих конструкций составляют:

Индекс изоляции шума:

Морозостойкость

Газобетон является стойким к влиянию морозов и угроз, которые связаны с морозом, и не разрушается под воздействием циклического замораживания. На морозостойкость положительно влияет структура газобетона — поры газобетона не подвержены полному насыщению водой.

Паропроницаемость

Дома из газобетонных блоков характеризуются оптимальными условиями. В них нет ни чрезмерной сухости, ни чрезмерной влажности. Такой микроклимат внутри помещения есть результатом паропроницаемости газобетона.

Влагостойкость

Газобетон характеризуется преимущественно закрытой пористостью. Влажность газобетона не превышает 6−8%. При расчёте коэффициента теплопроводности в условиях эксплуатации мы рекомендуем использовать нормативные документы. На сегодняшний день, действующим является СНиП II — 3 — 79. при расчетной температуре 0 °C.

Долговечность

Срок эксплуатации этого материала испытан на практике в реальной жизни не в условиях лаборатории. На сегодняшний день, в Скандинавских странах существует множество домов, построенных из газобетона, в которых живут около 75 лет. И эти строение ещё не проявляют никаких признаков разрушения. Таким образом, долговечность готовой стены при правильном монтаже не менее 100 лет.

Экологичность

Для измерения радиоактивности за основу оценки строительных материалов принят квалификационный коэффициент, который определяется лабораторным путем без единиц измерениям.

f? 1

Коэффициент f для газобетона, который производят с использованием песка, не превышает показатель 0,22 и позволяет отнести этот материал к группе материалов с исключительно низкой радиоактивностью. Газобетон считается одним из самых экологичных материалов.

Легкость

При обычной средней плотности 600 кг/м куб. стандартный мелкий блок размером 588×300×188 мм. (ГОСТ 21 520−89) имеет массу 25 кг., что позволяет заменить в ограждающей кирпичной стене толщиной 640 мм. 28 кирпичей, вес которых около 120 кг. При этом сокращаются сроки работ по кладке в 4 раза, а расход раствора уменьшается в 5−7 раз.

Устойчивость к бактериям, плесени, грибкам

Исследования газобетона на восприимчивость к плесени и бактериям, проведённые при стимуляции условий неблагоприятного, влажного тропического климата, т.?е. при температуре от +25 до +30, а также при относительной влажности воздуха от 95 до 98% показали, что даже в таких условиях газобетон проявляет полную устойчивость.

1.2 Используемые основные сырьевые материалы Сырьевыми материалами являются: известь, цемент песок или летучая зола и обратный шлам.

Силикат-Диоксид кремния .

SiO (2) обычно используется в виде песка диоксида кремния или летучей золы.

Летучая зола.

Летучая зола доставляется в грузовых автомобилях и высыпается в приёмный резервуар для летучей золы, в который уже предварительно наполнен необходимым количеством воды. Затем вмонтированная мощная мешалка перемешивает смесь, пока не возникнет производственный шлам необходимой плотности.

Помол диоксида кремния (песка).

В мельнице для песка с резиновой бронёй (переливная шаровая мельница) песок мелится в песочный шлам.

Песочный шлам перекачивается в одну из ёмкостей (шламбассейнов) для шлама. Эти ёмкости снабжены мощными мешалками, чтобы обеспечить постоянное движение шлама.

Известь и Цемент.

Известь и цемент доставляются автомашинами и перекачиваются в разные силосы.

Объёмы силосов зависят от условий снабжения и должны быть не менее 1,25 дневной потребности.

Обратный шлам.

Обратный шлам очень важный сырьевой материал для производства ячеистого бетона и состоит из растворенных обрезков массива на линии резки. Все свежие обрезки перерабатываются и используются вновь (обратный шлам). Он хранится в шламбассейнах для обратного шлама так же как песочный шлам.

Требования к сырьевым материалам указаны в таблице 1.

Таблица 1: Требования к сырьевым материалам.

2. Прогрессивная технология производства изделий В зависимости от способа производства следует различать газобетон автоклавного и неавтоклавного способа изготовления. Это две принципиально разные схемы. При этом, несмотря на внешнее сходство и способы производства, не следует путать пенобетон и неавтоклавный газобетон.

У обоих видов газобетона — автоклавного и неавтоклавного — образование пор (так называемых «пузырьков») происходит за счет выделения газа вследствие химической реакции. Однако разные способы затвердевания дают разные свойства ячеистому бетону.

2.1 Анализ технологических решений или приемов производства газобетонных изделий Неавтоклавный газобетон производится на основе портландцемента (50−60%), молотый известняк, шлак, зола, др. отходы (40−50%) и «порообразователь» (1,8−2,1 кг. на куб.м. газобетона). Полученную смесь оставляют затвердевать в обычных условиях без применения специальных печей (автоклавов).

Количество порообразователя в растворе (при других равных условиях) прямо пропорционально значениям относительного подъема теста. При этом по высоте нет отклонений морфологии пор в зависимости от степени подъема раствора. Для ускорения процесса твердения и оборота опалубки, а также увеличения качества газобетона рекомендуется, особенно, в первые сутки отвердения раствора создавать теплые (30−50 °С) условия при естественной влажности и нормальном давлении.

Производство неавтоклавного ячеистого бетона — это дешевый способ производства газобетона. Инвестиции в производство неавтоклавного газобетона в сотни раз ниже объема затрат в производство автоклавного газобетона. Вместе с тем, газосиликат в отличие от неавтоклавного газобетона боится воды, уступает по морозостойкости, по огнестойкости. При этом газосиликат не допускает возможности монолитного строительства.

Поризация смеси осуществляется на стадии формирования материала за счет взаимодействия газообразователя со щелочью. Образующийся водород выделяется в свободном состоянии в виде газовых пузырьков, используемых для вспучивания газобетонной массы. Данная технологическая стадия, особенно в неавтоклавной технологии, является весьма ответственной, предопределяющей формирование пористой структуры материала. Для улучшения свойств неавтоклавного газобетона в смесь вводят различные модифицирующие добавки: полуводный гипс, микрокремнезем, ускоритель твердения — хлорид кальция. Основным направлением разработок становится приближение прочностных свойств к автоклавному газобетону. Наиболее перспективными в этом отношении являются дисперсно-армирующие волокна как искусственного (полимерное волокно различного состава, стекловолокно и др.), так и природного происхождения (асбестовое, базальтовое волокно). Другим способом упрочнения является добавка микрокремнезема или кислой золы-уноса в количестве 5−10% от веса цемента. Качественный влажностный режим по уходу за газобетоном во время его интенсивного твердения также существенно улучшает его прочностные свойства.

Неавтоклавный способ производства имеет существенный недостаток: усадка газобетона в процессе эксплуатации гораздо больше (2−3 мм/м), чем у автоклавного бетона (0,3 мм/м), при одинаковой плотности изделий. Специфика технологии неавтоклавного газобетона требует и повышенного расхода цемента. Несмотря на относительную дешевизну получаемого изделия, в промышленных масштабах предпочтительнее производство автоклавного газобетона. Автоклавная обработка газобетона производится не только для того, чтобы ускорить процесс твердения смеси. Основной смысл состоит в том, что в автоклаве при температуре +180 °С и давлении до 14 бар в газобетоне образуется новый минерал — доберморит. Благодаря этому повышается прочность материала и, что особенно важно, в несколько раз уменьшается усадка. За счет своих характеристик автоклавный бетон имеет гораздо больше способов применения. Он может использоваться, например, в армированных конструкциях — перемычках, панелях, и др. Ячеистый бетон автоклавного твердения имеет пониженную трещиностойкость и морозостойкость. Автоклавная обработка позволяет в более короткие сроки получать изделия с достаточно высокой прочностью при пониженном расходе вяжущего.

2.2 Анализ новых технологических решений производства газобетонных блоков газобетонный блок автоклавный смесь Газобетон автоклавного способа изготовления (чаще всего газосиликат) производится из смеси природных сырьевых материалов: песка, цемента, негашеной извести, воды и небольшого количества алюминиевой пудры. В результате химической реакции извести и алюминиевой пудры смесь вспенивается, и внутри образуются поры разной величины, заполненные воздухом.

Можно выделить следующие основные этапы производства автоклавного газобетона:

1. Приготовление смеси Приготовление смеси осуществляется в автоматическом режиме. Компоненты в заданной пропорции подаются в смеситель, где перемешиваются по заданной программе до консистенции свободно льющейся сметаны.

2. Заливка форм и формирование массива.

Готовая смесь выгружается в формы, заполняя их примерно наполовину. Одновременно форма со смесью подвергается ударным воздействиям, для улучшения строения пористой структуры. Известь начинает гаситься, выделяя тепло, — за полтора часа температура смеси доходит до 80. Алюминий взаимодействует с известью, выделяется свободный водород, и он поднимает эту смесь, которая полностью заполняет форму. Цемент под воздействием высокой температуры начинает схватываться; сферические ячейки, образованные свободным водородом, превращаются в заполненные воздухом поры (готовый продукт на 80 проц. состоит из мелких пор диаметром от 1, 5 до 3 мм). Структурная пористость газобетонных блоков обусловлена строго выдержанной технологией, и автоматизацией процесса.

3. Затвердевание смеси После того, как массив поднимется, он подвергается предварительному твердению в течение 60−120 минут для достижения прочности необходимой для резки.

4. Резка массива на изделия После предварительного затвердевания кран распалубливает сборную форму, и уже застывший, но еще достаточно мягкий «пирог» ячеистого бетона режется горизонтально и вертикально тонкими струнами на блоки. Одновременно формируется пазы и гребни, фрезеруются захватные карманы для рук.

5. Пропарка изделий в автоклаве Затем разрезанный «пирог» помещается в автоклав, там происходит термовлажностная обработка при температуре 190С и давлении пара 12 атмосфер. Под воздействием этих факторов образуются минералы, обеспечивающие прочность ячеистого бетона.

6. Упаковка После 12 часов автоклавной обработки готовый «пирог» разделяется на специальной установке на изделия, они упаковываются, отправляются на склад готовой продукции.

Аналогично изготавливаются армированные плиты только нет вертикальной резки.

Газобетон производится из минерального сырья, в его состав чаще всего входят: известь 20%; кварцевый песок 60%; портландцемент — 20%, алюминиевая пудра — менее 1%.

Следует отметить, что использование управляемого автоклавного процесса дает возможность получить бетон с заданным необходимым уровнем свойств. Причем эти характеристики будут одинаковыми в любой из точек готового изделия. Автоклавная обработка газобетона производится не только для того, чтобы ускорить процесс твердения смеси. Основной ее смысл состоит в том, что в автоклаве при температуре +180 °С и давлении до 14 бар в газобетоне образуется новый минерал — тоберморит. Благодаря этому повышается прочность материала и, что особенно важно, в несколько раз уменьшается усадка.

За счет своих характеристик автоклавный бетон имеет гораздо больше способов применения. Ячеистый бетон автоклавного твердения имеет пониженную трещиностойкость и повышенную морозостойкость. Автоклавная обработка позволяет в более короткие сроки получать изделия с достаточно высокой прочностью.