Активация цементов в ходе предварительной глубокой гидратации как способ их направленной модификации
Одна из наиболее популярных тем на различных форумах, посвященных пенобетону, - несоответствие характеристик получаемой продукции с ожидаемой
Рис.3.2.3.6-1 Изменениепрочностибетонапостоянногосоставаприотклонениисодержанияводыв бетонной смеси от оптимального |
Либо заявленной производителями оборудования. И на первом месте - проблемы с прочностью.
«Беру цемент, рекомендованный технологическим регламентом, опять же, рекомендованный пенообразователь, соблюдаю все дозировки и режимы приготовления, чуть ли не молюсь перед каждым замесом, а на выходе - пшик!»
Полученный пенобетон: «разрушается при транспортировке», «ломается, как только возьмешь в руки», «протыкается отверткой», «его можно проковырять пальцем» и т. д.
Конечно, можно поерничать по поводу таких способов контроля качества, но давайте рассмотрим проблему с научной точки зрения и с учетом методологии планирования эксперимента.
Итак, имеем классическую системную флуктационную ошибку воспроизводимости эксперимента. Иными словами, по необъяснимым причинам результаты проведения эксперимента (в нашем случае это производство пенобетона) носят случайный характер.
Ранее определились, и пусть это проходит по рангу «Дано», что результат стабильно достижим при выполнении определенных требований. В нашем случае, исходя из типового технологического регламента производства пенобетона, под таковые подпадают и являются главными:
- характеристики вяжущего;
- характеристики заполнителя;
- характеристики пенообразователя;
- характеристики оборудования;
Требования по дозированию, смешению и приготовлению компонентов; требования по последующему уходу за пенобетоном на стадии твердения и набора прочности.
Если Вы предложите подобные начальные условия любому серьезному экспериментатору, он обязательно начнет задавать массу уточняющих вопросов, поскольку данный технологический регламент не способен обеспечить строгую воспроизводимость результатов в принципе.
Возьмем простейшее - почему вы решили, что используемый пенообразователь абсолютно идентичен исходному, принятому в качестве эталона воспроизводимости? Не будем даже рассматривать недобросовестность производителя пенообразователя, и так хватает случайных факторов. Например, некоторые пенообразователи выпадают в осадок (клеенекалевые и алюмосульфонефтя - ные), некоторые разлагаются под воздействием ферментов (сапониновый), некоторые подвержены бактериальному разрушению (ГК), некоторые расслаиваются по достижении граничной концентрации (клееканифольный) и т. д. Как и где хранился пенообразователь? При какой температуре? И насколько пьян был, в конце концов, дядя Вася, начерпавший его из бочки. Откуда он черпал? Сверху жижу или и со дна гущу захватывал?
Даже при самой строгой постановке условий воспроизводимости эксперимента тактико-технические и эксплуатационные характеристики дяди Васи в каждый отдельно взятый отрезок времени из-за их ярко выраженной форс-мажорной природы, конечно, следует исключить - как говорится, против лома нет приема. Но остальные-то мы должны учитывать. И предвосхищать возможные последствия.
На эту тему много говорено-переговорено, но я возьму на себя смелость акцентировать внимание на наименее освещенной - теме вяжущих. Что обычно у пенобетонщиков подразумевается под вяжущим? Цемент. Еще иногда уточняется его марочность - М400, М500, М600. Еще более точная характеристика - оговаривается количество минеральных добавок. В ПЦ-500Д0 их до 5 %, в ПЦ-500Д20 - до 20 % и т. д. Уже кое-что, но все равно этого совершенно недостаточно.
(Здесь и далее все сказанное не относится к цементам некоторых развивающихся стран, которые в погоне за «самостийнистю» настолько преуспели в данном начинании, что забежали даже впереди европейского паровоза, и теперь у них и шлакопортландцемент с содержанием шлака до 35%, в пику москалям, гордо именуется портландцементом второй группы эффективности - это проходит по разряду «дяди Васи».)
При указании применяющегося цемента необходимо обязательно ссылаться на его производителя. Минералогия цементов разных заводов, в зависимости от особенностей местной сырьевой базы, очень сильно разнится. И в первую очередь по алюминатности. Бывают низко-, средне - и высокоалюминатные цементы. И хоть одинаковые марки этих цементов имеют равную 28-суточную прочность, кинетика ее набора, а также время схватывания и твердения, особенно под воздействием тормозящего гидратацию цемента пенообразователя, сильно отличаются. Столь же чувствительны разные цементы и к «подстегиванию» их ускорителями.
(На примере 7-суточной прочности это очень ярко наблюдается в приводимой ниже таблице. Для 3-суточной и особенно суточной прочности эта закономерность еще разительней.)
Абсолютно не учитывается фактор хранения цемента (маганизирования). Любой цемент при хранении теряет 8-15 % своей активности за месяц! Причем меньшие числа относятся к низкомарочным, а большие - к высокомарочным цементам. Всего через полгода хранения хоть М600, хоть М500, хоть М400 одинаково благополучно превращаются в М200, а то и во что-то похуже. Процесс идет не только от влаги, но и под воздействием атмосферной углекислоты, а для нее даже битуминизированные шестислойные крафт-мешки помеха небольшая.
(Проблема серьезная, но решаемая. Более того, очень просто, и даже в гаражных условиях, получить цемент, который при хранении не теряет, а наоборот, набирает активность - имеет место эффект автоактивизации цемента. О гидрофобизированных цементах читай дальше.)
Потеря активности цементов при хранении, а также отсутствие, дороговизна либо дефицитность свежих высокомарочных цементов, пригодных для производства качественного пенобетона, решаема. Для этого необходимо ввести в технологическую цепочку еще один, достаточно простой агрегат, в котором будет проводиться предварительная глубокая гидратация и механоактивация цемента. Воспроизвести в металле подобный агрегат возможно даже по его словесному описанию - главное, уяснить и реализовать идею.
Более подробное освещение темы, с обязательным (а куда без этого?) теоретическим экскурсом в теорию гидратации цемента, и как «все это» применить на практике будет продолжено далее. А пока результаты эффективности описанного ниже механоактиватора (см. таблицу 3.2.4-1).