Автоклавная обработка является самым продолжи­тельным и энергоемким технологическим переделом.

Расходы на пар составляют в среднем 10-15% себе­стоимости изделий.

Рассмотрение статей расхода пара на автоклавную обработку ячеистобетонных изделий (табл. 11) показы­вает, что около 25% пара (тепла) расходуется на на­грев автоклава, вагонеток, поддонов и форм. Эти за­траты неизбежны, однако и они могут быть уменьше­ны за счет снижения металлоемкости форм, осуществ­ления автоклавирования изделий без бортоснастки и улучшения теплоизоляции автоклавов.

17 21 25 4 7 26

Таблица 11. Расход пара на автоклавную обработку ячеистобетонных изделий

Статьи затрат

Нагрев сухих компонентов ячеистого бетона

Нагрев воды в бетоне

Нагрев автоклава, форм и вагонеток

Теплота пара свободного пространства автоклава

Потери тепла за весь период автоклавной обработки

Потери тепла при сбросе конденсата

Существенную статью затрат пара составляют на­грев воды, внесенной в автоклав с изделиями в виде их влажности — 21%, и потери тепла при сбросе кон­денсата —26%.

Снижение указанных потерь пара (тепла) возмож­но в результате оптимизации формовочной влажности и повышения температуры ячеистого бетона перед ав­токлавной обработкой, уменьшения объема конденсата и обеспечения его постоянного отвода.

Начальная влажность и температура оказывают также существенной влияние на продолжительность прогрева ячеистобетонного массива, а следовательно,

Рис. 12. Продолжительность про­грева ячеистобетонного массива в зависимости от начальной влажности W0 при To = 80°С н температурах автоклавной обра­ботки 143°С (1), 174,50С (2), 183°С (3); при T0 = 20°С н температуре автоклавной обра­ботки 143°С (4); 174,5°С (S) и 183°С (6)

На продолжительность автоклавной обработки и каче­ство материала. При этом влияние начальной влажно­сти ячеистого бетона на расход пара, послеавтоклав - ную влажность изделий и длительность прогрева мас­сива неоднозначно. В частности, если увеличение влажности ячеистого бетона (WQ) средней плотностью 650 кг/м3 с 20 до 60% приводит к сокращению дли­тельности прогрева массива (t) размером 6000x1200x600 мм в среднем в 1,5 раза (рис. 12), то Удельный расход Пара при этом возрастает на 30-38% (рис. 13), а послеавтоклавная влажность изделий более чем л 1,5 раза превышает нормативные требования (рис. 14).

Рис. 13. Удельный расход пара при обработ­ке ячеистого бетона средней плотностью 650 кг/м3 в зависимости от начальной влаж­ности W0 при температурах автоклавной 143°С (1); 174,5°С (2) и 183°С (3)

Рис. 14. ГТослеавтоклавная влаж­ность ячеистого бетона в зависи­мости от начальной влажности W0 прн температурах автоклав­ной обработки 143°С (1); 174°С (2); 183°С (3)

Из приведенных данных следует, что рациональ­ной является предавтоклавная влажность, равная 28 -- 32%, которая достигается при использовании комплек­сной вибрационной технологии, позволяющей снизить В/Т до 0,31 — 0,34. Расход пара при этом уменьшается в среднем на 9 — 13%. Что же касается температуры, то повышение ее с 20 до 80°С позволяет ускорить про­грев ячеистобетонного массива в среднем в 2 раза (см. рис. 12) и за счет этого сократить продолжительность автоклавной обработки на 3 — 4 ч. Не менее важно, что при этом повышается однородность прочности по сечению изделий в связи с уменьшением разности и продолжительности автоклавной обработки при наи­большей температуре наружных и центральных слоев массива.

Уменьшение температурного перепада между по­верхностью ячеистого бетона и температурой поступа­ющего в автоклав пара обеспечивает снижение величи­ны температурных напряжений в материале, что поло­жительно сказывается на качестве готовых изделий. В частности, повышение начальной температуры яче­истобетонных панелей, поступающих на автоклавную обработку, с 40 до 80°С позволяет уменьшить количе­ство бракованных панелей с трещинами и отслоения­ми с 15 до 1%.

UO 50 W„, % ПО МАССЕ

В этой связи представляется целесообразным вспу­чивание, схватывание и вызревание ячеистобетонной смеси осуществлять в туннелях с регулируемой темпе­ратурой и влажностью среды при максимальном ис­
пользовании тепла, выделяющегося при гидратации извести и цемента.

Применение тепловых туннелей-конвейеров вызре­вания газобетонных изделий широко практикуется на заводах фирмы "Сипорекс", на предприятиях ПНР и в последние годы начинает внедряться на отечест­венных заводах по производству ячеистобетонных изделий.

Для сокращения продолжительности автоклавной обработки ВНИИстромом (ВНПО стеновых и вяжущих материалов) предложены режимы автоклавной обра­ботки, предусматривающие удаление воздуха из авто­клава путем его продувки паром - СН 277-80. Зто обеспечивает молярный, а не молекулярный теплопе - ренос, который имеет место при автоклавировании без предварительной продувки -- удаления воздуха.

Наши исследования (А. С. № 806656,СССР кл. ОС4В -- Б. и., 1981, № 7) показали, что продолжитель­ность автоклавной обработки может быть дополнитель­но сокращена за счет более полного удаления воздуха из автоклава и запариваемых изделий при использова­нии продувки совместно с вакуумированием. Для этого после пуска пара в автоклав через 5-10 мин, когда давление достигнет 0,005-0,01 МПа, включается ваку­ум-насос и в течение 30-40 мин осуществляется про­дувка' с вакуумированием. После отключения вакуум- насоса продувка продолжается до момента, когда дав­ление в автоклаве достигнет 0,05 МПа. После этого за­крывается паровыпускной вентиль и осуществляется подъем давления до рабочего в течение 1 — 1,5 ч.

Применение продувки с вакуумированием позволя­ет не только на 1 — 2 ч сократить общую продолжи­тельность автоклавной обработки, но и уменьшить до 10% расход пара.

Во избежание спада давления в периоды подъема и изотермической выдержки, а также колебаний давле­ния пара более 0,02 МПа, процесс управления ре­жимом автоклавной обработки должен быть автомати­зирован.

При извлечении ячеистобетонных изделий из авто­клава, после завершения гидротермальной обработки, они испытывают значительные термические и влажно - стные напряжения, которые приводят к микротрещи- нообразованию силикатного камня и снижению долго­вечности изделий.

В результате температурного перепада между окру­жающей средой и температурой выгружаемых изделий в последних возникают термические напряжения 6^, которые с достаточной степенью точности могут быть определены из следующей зависимости:

6T = K E^ At(l -)), (19)

Где К — коэффициент релаксации напряжений, зависящий от структурных характеристик силикатного камня и равный 0 < К «1; Е - модуль упругости еиликатного камня; оС— коэффициент термиче­ского расширения силикатного камня; At -- разность температуры по­верхности изделия и окружающей среды; 0 - коэффициент Пуассона.

В результате влагоотдачи остывающего ячеистого бетона возникают значительные напряжения, которые обусловлены неравномерностью деформаций влажност - ной усадки наружных и центральных слоев изделий. Величина возникающих напряжений 6W зависит от ин­тенсивности влагоотдачи ячеистым бетоном jm.

В общем виде перенос влаги в капиллярно-пори­стом теле, каковым является ячеистый бетон, записы­вается аналогично закону теплопроводности Фурье:

(20>

Где « коэффициент влагопроводиости ячеистого бетона, зави­Сящий от особенностей строения капиллярио-пористой структуры; DQ

Градиент потенциала переноса влаги, зависящий от величи­ям послеавтоклавиой влажности ячеистого бетона и его равновес­ной влажности при заданной относительной влажности окружаю­щей среды.

Напряжения, возникающие в силикатном камне ячеистого бетона в результате влагообменных процес­сов, пропорциональны интенсивности влагоотдачи ма­териала:

6W = Шт). (21)

Суммарные напряжения, возникающие в силикат­ном камне ячеистобетонных изделий после автоклав­ной обработки, равны:

(22)

Если эти напряжения превышают предел прочно­сти силикатного камня при растяжении £>>6^, то в нем возникают микротрещины, которые являются очагами развития трещин и разрушения материала в эксплуа­тационных условиях.

Анализ зависимостей (19)-(21) показывает, что ве­личина напряжений, возникающих в ячеистобетонных изделиях, может быть уменьшена за счет: формирова­ния рациональной структуры силикатного камня; сни­жения анизотропии свойств ячеистого бетона и, следо­вательно, повышения значения величины коэффици­ента Пуассона; формирования рациональной пористой структуры, характеризующейся минимальным содер­жанием микрокапиллярной пористости; снижения температурного градиента; уменьшения градиента по­тенциала переноса влаги за счет снижения послеавток - лавной влажности ячеистого бетона или же повыше­ния относительной влажности окружающей среды.

Из перечисленных приемов технологически наибо­лее просто осуществимы последние два путем выгруз­ки ячеистобетонных изделий из автоклава в специаль­ные туннели, в которых влажность поддерживается на уровне Р/Р0= 55 — 65%, а температура 60 — 70°С. Вы­держка готовых изделий в таких туннелях в течение 2 — 4 ч позволяет повысить прочность изделий при сжатии до 20%, при изгибе до 25%. При этом наибо­лее существенный прирост прочности наблюдается для ячеистого бетона с более низкой плотностью. Одновре­менно отмечается повышение модуля упругости яче­истого бетона. Это позволяет заключить, что дефект­ность структуры силикатного камня уменьшается.

Изучение морозостойкости ячеистобетонных образ­цов плотностью 500 — 700 кг/м3, подвергнутых после автоклавной обработки выдержке в подобных релакса­ционных камерах (туннелях), показало, что они вы­держивают на 10 — 15 циклов Мрз больше, чем анало­гичные образцы без выдержки в таких камерах.

2.4.7. Отделка поверхности ячеистобетонных изделий

Архитектурная выразительность зданий и сооруже­ний из ячеистобетонных изделий, а также эксплуата­ционная стойкость последних зависят от качества за­щитно-декоративной отделки.

Защитно-декоративные покрытия, предназначен­ные для отделки наружной поверхности ячеистобетон - ных изделий должны удовлетворять следующим основ­ным требованиям [19]: водонепроницаемость, характе­ризуемая количеством воды, просачиваемой через 1 м2 поверхности покрытия за 24 ч, не должна превышать 2,5 л/м2; адгезия покрытий к ячеистому бетону, ха­рактеризуемая прочностью нормального сцепления, должна соответствовать условию Ксцнач■ > 0,1НСЖ, а по­сле 14 дней R > 0,6 МПа, морозостойкость должна быть не менее 35 циклов.

Важным показателем является сопротивление па- ропронйцанию — Rn (м2/ч мм рт. ст/г), которое не толь­ко влияет на поддержание в помещении нормального температурно-влажностного режима, но и решающим образом влияет на интенсивность углекислой коррозии и соответственно карбонизационную стойкость яче­истых бетонов.

Сопротивление паропроницанию определяют по формуле:

R П = Sin, ■ (23)

Где 8 — толщина защитно-декоративного слоя, м; jU — коэффици­ент паропроницаемостн отделочного слоя, г/(м'ч мм рт. ст.).

Для наружных отделочных покрытий Rn ^ 4 м2/ч мм рт. ст/г. При этом в расчетах исходят из величины предельно допустимого приращения влажности яче­истого бетона в ограждающей конструкции, которая за период влагонакопления не должна превышать 6% по массе [19].

Наибольшее распространение получили следующие способы заводской отделки ячеистобетонных изделий.

„ Отделка в процессе формования каменистыми дроб­леными материалами фракций 10 -- 20 и 20 — 40 мм. Процесс отделки стеновых панелей этим способом включает: укладку на дно формы песчаного подстила­ющего слоя высотой около половины диаметра средней фракции дробленого материала; укладку и втаплива - ние последнего, установку арматуры и заливку формы ячеистобетонной смесью, автоклавную обработку и очистку лицевой поверхности изделия.

В качестве отделочных материалов используют: гранитный и известняковый щебень, дробленый туф, а также искусственные материалы — бой стекла, эрклез, глазурованный керамзитовый щебень и др.

Отделка плиточными материалами получила в стране довольно большое распространение. Этот способ отделки включает укладку ковровой плитки на поддон формы, установку арматурных каркасов и заливку формы ячеистобетонной смесью. После автоклавной об­работки поверхность очищается от бумаги. Для облег­чения этого процесса, в частности, исключения зама­чивания поверхности горячей водой и чистку ее метал­лическими щетками на ряде заводов используются клеевые составы, которые разлагаются при автоклав­ной обработке, обеспечивая отслоение бумажной осно­вы облицовочного коврика от плитки.

Состав клея, по данным [19], в кг: технический крахмал -1; фтористый натрий — 0,04; вода — 10. К тому же этот клей в 3,5 раза дешевле животного.

Рельефная отделка поверхности получила в послед­ние годы развитие как в Советском Союзе, так и за ру­бежом. Наличие на ячеистобетонных панелях впадин и выступов позволяет устранить монотонность плоских поверхностей, замаскировать возможные дефекты за счет чередования света и тени.

Рельефная поверхность придается изделиям с по­мощью матриц, укладываемых на дно формы или рельефообразующих материалов: дробленого камня, об­резков гнутой арматуры, цильпебса, либо прокладкой целлофановой пленки. Отмечается [19], что примене­ние метода рельефного тиснения позволяет не только улучшить декоративность поверхности, но и способст­вует повышению трещиностойкости изделий.

Отделка панелей после автоклавной обработки вы­полняется, как правило, непосредственно на предприя­тиях на механизированных конвейерных линиях пу­тем окраски; нанесением тонкослойных декоративных штукатурок, приклеиванием декоративных дробленых или плиточных материалов.

Отделка ячеистобетонных панелей на этих линиях осуществляется в основном при их горизонтальном пе­ремещении через посты фрезерования и очистки повер­хности; шпаклевки и заделки дефектов; нанесения от­делочных слоев и сушки.

Составы отделочных покрытий, технология их на­несения, основные требования к ним и методы контро­ля качества защитно-декоративных покрытий ячеисто­бетонных изделий подробно рассмотрены в СН 277-80 и работе [19].

Наряду с отделкой ячеистобетонных изделий в за­водских условиях на специализированных конвейер­ных линиях, практикуется отделка поверхностей на строительной площадке специальными лакокрасочны­ми или штукатурными составами, а также экранная отделка плитами.

В последнем случае защитно-отделочный экран ус­танавливается на наружной стороне на расстоянии не менее 20 мм от поверхности панели с таким расчетом, чтобы площадь вентилируемых отверстий была не ме­нее 0,3% от площади экранной панели.

Экранированные ячеистобетонные панели с обли­цовкой на относе из стеклянных витрин и профилиро­ванных алюминиевых листов применены при строи­тельстве зданий на Калининском проспекте г. Москвы, в аэропорту Домодедово, на Ижевском автомобильном заводе.

Львовским филиалом Укрниистромпроект предло­жена отделка ячеистобетонных изделий минеральными солями, основанная на обработке поверхности раство­рами сернокислых, солянокислых и азотнокислых со­лей меди, железа и хрома, которые взаимодействуя с гидросиликатами, гидроалюминатами и гидроксидом

Кальция образуют цветные нерастворимые в воде сое­динения аналогичные минералам малахита, азурита, гематита, а также гидроксиды меди, железа и хрома, придающие бетону оригинальную окраску. Отмечается [19], что при таком способе отделки прочность ячеисто­бетонных изделий в возрасте 28 сут повышается на 10- 30%, а в результате уменьшения паро - и водонепрони­цаемости увеличиваются водостойкость и морозостой­кость.

Как уже отмечалось, наружная отделка ячеистобе­тонных изделий предназначена не только для прида­ния им архитектурной выразительности, но и в боль­шей мере, чем для тяжелых и легких цементных кон­струкций, ей отводится роль защитного^ покрытия. Для повышения карбонизационной стойкости и тре - щиностойкости крупноразмерных газосиликатных из­делий и конструкций за счет снижения интенсивности карбонизации углекислым газом воздуха их поверх­ность целесообразно оштукатуривать известьсодержа - щими составами, которые, активно реагируя с угле­кислым газом, как бы отфильтровывают его из возду­ха и позволяют за счет этого регулировать концентра­цию С02 в толще изделий. При этом создаются такие условия, при которых суммарные деформации влажно - стной и карбонизационной усадок не превышают пре­дельную растяжимость силикатного камня, а интен­сивность этих деформаций не выше релаксационной способности материала, что в итоге обеспечивает его удовлетворительную трещиностойкость.

Например, газосиликатные блоки и панели, выпу­скаемые в цехе силикальцита треста "Одесстрансстрой" Минтрансстроя СССР и используемые при строительст­ве жилых домов в городах Одессе, Херсоне, Николаеве и Черкассы, были с внутренней и наружной сторон оштукатурены известковопесчаными смесями такого же состава, что и при производстве газосиликата.

Состав газосиликатной смеси, % по массе Активность смеси (по содержанию активных

СаО + MgO)......................................................................................... 16-17

Песок кварцевый с содержанием Si02 > 98% удельной поверх­ностью 60-90 м2/кг остальное

Основные свойства газосиликатных изделий:

Средняя плотность........................................................................................... 800-900 кг/м3

Марка по прочности (класс бетона)................................................................... 50 (В3,5)

Морозостойкость.......................................................................................... более 35 циклов

После 15-летней эксплуатации из панелей жилых зданий были отобраны керны (образец 1), которые на» ряду с газосиликатными образцами (образец 2), изго­товленными по тем же составам и режимам автоклав­ной обработки, после 4-месячного выдерживания в цехе были подвергнуты физико-химическим исследо­ваниям.

Установлено, что прочность газосиликата стеновых панелей за 15-летний период снизилась не более чем на 15%. При этом не отмечено трещинообразования панелей или отслоения фактурного слоя.

С применением комплексного метода анализа высо- кополимеризованных силикатов определена степень полимерности структуры кремниекислородных анио­нов (ККА) гидросиликатов кальция (ГСК) по значени­ям средней основности ККА-Х.

Результаты химического анализа образцов газоси­ликата позволили установить, что за 15 лет эксплуата­ции в результате естественной карбонизации содержа­ние С02 (образец 1) увеличилось почти вдвое — с 8,6% (образец 2) до 14,4% по массе.

Фотометрический анализ кислоторастворимой час­ти кремнезема образцов (после обработки ОД н раство­ром НС1) показал, что средняя основность ККА близка к 1 (табл. 12), что характерно для линейных полиме-

Общ.

Таблица 12. Характеристика молекулярио-массового распределения ККА в фильтратах газосиликатных образцов, обработанных 0,1 н раствором НО

Параметры молекулярно-массового распределения ККА в фильтратах

Доля фракции ККА, % масс.	Средняя основ­ность фракции
Ди - 1 Олиго- мера I мера	Поли­мера	V £ *пол.

Обра­зец

Средняя ос­новность ККА в фильтрате

0,984 1,062

1,167 1,226

0,747 0,854

60,9 55,8

21,8 16

17,3 28,2

Ров типа волластонита. Средняя основность ККА у об­разца 1 несколько ниже, чем у образца 2 (см. табл. 12), за счет значительного уменьшения содержания олиго - мерной фракции ККА, а также снижения основности (т. е. увеличения степени полимеризации) высокополи­мерной фракции. Если же сравнивать величины содер­жания различных фракций по отношению к общему количеству кремнезема, содержащемся в образце, то наблюдается практически одинаковое содержание ди - мерной фракции и значительная обедненность образца 1 олигомерной фракцией (см. табл. 12). Очевидно, что процессы обогащения кремнеземом гидросиликатов кальция в процессе эксплуатации, в условиях отсут­ствия интенсивного воздействия углекислого газа воз­духа, происходят в основном за счет олигомерной фракции.

По результатам термогравиметрического и химиче­ского анализов были рассчитаны основности ККА по водороду и остаточные основности ККА по кальцию (табл. 13).

Приведенные данные показывают, что псевдомор­фоза образца 2 как по водороду, так и по кальцию вы-

Таблица 13. Характеристики состава образцов газосиликата и полямернон структуры ККА псевдоморфозой образцов (после их кислотной обработки) Обра­зец Общее содер­жание Н20, % масс. Содержа­ние квар­ца, % масс. Общая основность ККА в гид­росиликатах кальция образцов Хн *са *общ 1 10,5 16 0,25 0,148 0,396 2 11,2 18,4 0,28 0,153 0,433 92

Ше, чем у образца 1. Это свидетельствует о том, что в течение 15 лет эксплуатации протекавшие процессы полимеризации ККА затронули также и наиболее сильно заполимеризованную часть силикатных анио­нов новообразований.

Термогравиметрическим анализом установлено, что свободная СаО в обоих образцах отсутствует. Первич-. ного СаС03 в образцах содержится соответственно 3 и 2,9%. Остальной карбонат кальция вторичного проис­хождения и может быть отнесен к составу цементиру­ющих новообразований.

В результате комплексного химического анализа состава образцов газосиликата установлено, что цемен­тирующие новообразования в образце 1 представлены в основной массе низкоосновными гидросиликатами типа CSH (I). В результате замедленной естественной карбонизации в течение 15 лет образующийся при раз­ложении гидросиликатов гель поликремневой кислоты вступает в химическое взаимодействие с высокооснов­ными гидросиликатами кальция типа C2SH2, что при­водит к снижению их основности. Одновременно с этим отмечается увеличение степени полимеризации ККА, главным образом, за счет перехода олигомерной фракции ККА в полимерную и усиления процессов по­лимеризации последней.

Таким образом, использование газосиликатных из­делий (на основе композиций из извести и песка), ош­тукатуренных известьсодержащими составами, позво­ляет за счет снижения интенсивности естественной карбонизации в первые годы эксплуатации, до дости­жения изделиями равновесной с окружающей средой влажности -- W = 5 -- 6% по массе, обеспечить их удовлетворительную эксплуатационную стойкость.

За рубежом широкое распространение получило производство крупноразмерных ячеистобетонных изде­лий и конструкций полной заводской готовности. На­пример, фирма "Мисава" (Япония) выпускает блок - секции из ячеистого бетона с отделкой поверхности пу­тем набрызга декоративного слоя. Организовано также производство изделий с рельефной поверхностью пере­менной толщины.

На предприятиях ФРГ особое внимание уделяется подготовке поверхности под отделку. В частности, для придания водонепроницаемости изделия в два приема пропитываются низкомолекулярной полиуретановой смолой.

Заслуживает внимания способ отделки ячеистобе­тонных изделий покрытиями из стеклофиброцемента или стекловолокном на клеевой основе. Например, в ГДР для отделки поверхности используют покрытие на основе стеклоткани, которое позволяет исключить раскрытие и распространение поверхностных трещин и гарантирует срок сохранности отделки до 20 лет.

В ЧССР одним из основных критериев качества от­делки является диффузионное сопротивление, величи­на которого принята равной сопротивлению диффузии ячеистобетонного элемента толщиной 0,5 м и должна обеспечить достижение конструкцией равновесной влажности за 3 — 4,5 года эксплуатации.

Основные требования, предъявляемые к покрытиям стандартами ЧССР (для покрытий 1 класса): прочность сцепления — 0,3 МПа, морозостойкость — 25 циклов, водопроницаемость — 1 кг/м2 ч, максимальное сопро­тивление диффузии — 1,5 м, сопротивление мокрому истиранию — 60 мин.

В связи с повышением требований к теплозащит­ным показателям стеновых материалов в зарубежной практике все более широкое распространение приобре­тают легкие теплоизоляционные штукатурные раство­ры для внутренней отделки ячеистобетонных изделий.

Например, в ФРГ за счет применения теплоизоля­ционной штукатурки теплопроводность стены снижена до 0,06 Вт/(м °С). Теплоизоляционные растворы и шту­катурки поставляются на стройки в виде сухих смесей.

Расширяется целевое назначение штукатурных по­крытий ячеистобетонных изделий. В частности, кроме защиты от увлажнения, агрессивного воздействия уг­лекислого газа воздуха, штукатурные покрытия могут способствовать повышению огнестойкости конструкций и, что особенно важно, обеспечивать надежную защиту от радиационных излучений. Исследованиями швед­ского института радиационной защиты установлено,, что радиоактивный газ — радон содержится во всех строительных материалах. Особенно это характерно для материалов, прошедших высокотемпературный об­жиг или содержащих такие компоненты. При этом, хотя доля радия и образующегося при его распаде ра­дона незначительна, особенно в силикатных автоклав­ных материалах, наличие штукатурного покрытия в сочетании с обоями, предпочтительно пластмассовым, позволяет снизить выделение радона приблизительно вдвое.