Химико-физические основы формирования ячеистой структуры алюминиевой пудрой
Как известно, алюминиевая пудра - наиболее активный компонент, весьма чувствительный ко всяким изменениям условий формования и вспучивания газобетонной смеси. Установлено, что скорость и полнота реакции алюминиевой пудры не постоянны и зависят от температуры и концентрации щелочного раствора, т. е. от рН среды. Взаимодействие алюминиевой пудры со щелочами можно описать следующими формулами:
2А1 + 6NaOH + n*H2O = 3Na2O x AlSO3 x n*H2O + 3H2
И
2Al + 3Ca(OH)2 + n*H2O = 3CaO x Al2O3 x n*H2O + 3H2
Следует обязательно учитывать, что в реакции участвует не вся масса пудры, а только ее активная часть.
Кроме этого, образующиеся от комков пудры ячейки больших размеров имеют далекую от идеальной сферы форму и тенденцию соединяться между собой при вспучивании массива с последующим их выходом из массива сырца (так называемое «хлопанье»), что приводит, с одной стороны, к прямым потерям алюминиевой пудры, с другой - привносит нестабильность в технологический регламент. Поэтому для получения высококачественных изделий из ячеистого бетона ведущие зарубежные фирмы «Итонг», «Хебель» и «Сипорекс» Предъявляют чрезвычайно жесткие требования к качеству исходных сырьевых материалов и в первую очередь к алюминиевой пудре. Так, удельная поверхность алюминиевой пудры по Блейну должна быть в пределах 20 000 см2/г и содержание активного алюминия до 95 %.
Российская же алюминиевая пудра, согласно ГОСТ 5494-95, имеет кроющую способность от 6000 см2/г (марка ПАГ-1) до 10 000 см2/г (у пудры ПАП-2 И ПАГ-3). Содержание активного алюминия у самых распространенных марок ПАП-1 и ПАП-2 вообще в стандарте не регламентируется и фактически составляет от 65 до 95 % в пудре одной партии.
Использование алюминиевой пудры с низкой кроющей способностью отрицательно сказывается на качестве газобетонных изделий. Значительная часть пудры агрегатирована в комки 100-500 микрон. В процессе приготовления алюминиевой водной суспензии на существующем заводском оборудовании агрегатные скопления пудры не диспергируются даже при многократном прохождении суспензии через высокоскоростную крыльчатку центробежного насоса. Использование такой пудры не позволяет получить ячеистый бетон с однородной структурой.
В результате непостоянства массы активного алюминия и условий, в которых происходит газовыделение (температура и щелочность среды, гомогенность распределения частичек пудры, реологические характеристики вспучивающейся массы, кинетика теплообмена с окружающей средой и т. д.), объем выделяющегося газа также не будет постоянным. Кроме того, выделившийся газ не полностью задерживается в газобетонной смеси, часть его уходит в атмосферу.
В свою очередь, газоудерживающая способность ячеистой смеси зависит от ее реологических свойств, т. е. начальной вязкости и скорости нарастания структурной прочности ячеистой смеси.
Для изучения пределов колебания объемного веса газобетона за счет изменения технологических факторов, влияющих на полноту реакции алюминиевой пудры, был проведен ряд исследований, результаты которых вполне справедливо можно отнести ко всем разновидностям газобетонов, как на известково - кремнеземистом вяжущем (газосиликаты), так и на гидравлическом цементном вяжущем (газобетоны).