Статьи

Дренаж в технологии газобетона

---

Хотите получать свежие статьи на свою почту?

Все свежие статьи публикуются в электронном журнале ВесьБетон.

Подписка на журнал бесплатная, процедура подписки занимает одну минуту! Подписаться!

Журнал «ВесьБетон» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом.

Особенности журнала ВесьБетон:

1. Публикуются статьи и книги о производстве и применении строительных материалов, добавок.
   
2. Тираж более 10 500 профессиональных строителей.
   
3. Подписаны только строители, технологи и производители, так как публикуется только профессиональная информация.
4. Выходит 2 раза в месяц.
5. Честный тираж! Журнал распространяется через независимый канал Subscribe.ru
6. Обсуждение статей на форумах

Подписаться (бесплатно)!

Подать рекламу в журнал.

---

Дренаж (от англ. drain — осушать) можно использовать не только при осушении болотистой почвы, но и в технологии ячеистых бетонов, при изготовлении строительных элементов вариатропной макроструктуры, удаляя из отформованного бетонного изделия часть воды затворения.

Опытным путем установлено, что при достаточном количестве газообразователя в сырьевой смеси плотность газобетона пропорциональна отношению веса твердых ингредиентов (вяжущего и наполнителя) к весу воды затворения — см. рис. 1. Это открывает путь к получению вариатропных изделий методом дренажа. Необходимо только обеспечить достижение заданных значений плотности бетона на разных расстояниях от поверхности формуемого элемента.

Известны различные способы локального обезвоживания: применение водоотсасывающих обкладок [7], использование подсыпки дисперсного материала на поверхность ячеистобетонных изделий [8, 11], применение электрофореза [3, 10] и др. Однако наиболее перспективным представляется метод дренажа (авт. свид. 342466), предусматривающий использование фильтрующих форм.

Известно [2], что толщина отлагающегося на фильтре более плотного слоя возрастает с увеличением объема фильтрата. Отсюда следуют три вывода: (а) по объему фильтрата можно судить об эффективности выбираемых технологических параметров (вид фильтра, температурные режимы фильтрования и пр.), (б) принудительно изменяя объем фильтрата, например, ограничивая длительность фильтрования, можно менять толщину слоя, (в) по изменению скорости выделения фильтрата можно судить о распределении плотности в поверхностном слое изделия. То, что этот слой имеет переменную плотность, свидетельствуют многие работы [4, 9, 12].

Рассмотрим возможные пути управления строением изделия, вариатропная структура которого создается за счет фильтрационного удаления части воды затворения. При этом все технологические приемы можно разделить на два класса: корректировка состава бетона и внешние воздействия.

Согласно известному уравнению Дарси, скорость фильтрации U прямо пропорциональна разности пьезометрических напоров Н между рассматриваемыми сечениями, перпендикулярными потоку, а также коэффициенту фильтрации K и обратно пропорциональна расстоянию между этими сечениями I:

U=K•H/I. (1)

При введении динамической вязкости D уравнение принимает вид:

U=H/(D R), (2)

где R — полное сопротивление движению жидкости в пористой среде.

В случае удаления жидкости из дисперсной системы, находящейся на пористом фильтре, полное сопротивление R складывается из постоянного сопротивления фильтрующей перегородки R_ф и переменного сопротивления отлагающегося на фильтре слоя осадка R_о:

R=R_ф+R_о. (3)

Сопротивление осадка безусловно зависит от состава газобетона, но какие его особенности способны повлиять на макроструктуру изделия? Одним из членов формулы 2 является динамическая вязкость D, которая в первую очередь зависит от водотвердого отношения В/Т газобетонной смеси. И действительно, чем больше В/Т, тем больше объем фильтрата (рис. 2), а значит, и толщина плотного слоя.

Вторым фактором, относящимся к составу смеси и влияющим на ее вязкость, является расход порообразователя. Газовые поры ячеистого бетона работают как плотные шарики, сужающие каналы стока воды и уменьшающие количество фильтрата по сравнению с тем же раствором без порообразователя (рис. 3).

Известно [5], что наличие электролитов в суспензии приводит к возникновению двойного электрического слоя на зернах дисперсной фазы, в результате чего сопротивление фильтрации может возрастать. Следовательно, целенаправленное введение электролитов в ячеистобетонную смесь может оказаться инструментом, позволяющим изменять строение уплотненного слоя.

С другой стороны, введение поверхностно-активных веществ в суспензию усиливает фильтрацию [1, 5, 6]. Отражаются на скорости фильтрации и добавки, способствующие агрегации дисперсной фазы, а также ее пептизации.

Более эффективны методы управления строением уплотняемого слоя за счет внешних воздействий. Ячеистобетонная смесь является бингамовской жидкостью, обладающей предельным напряжением сдвига, способной к тиксотропному разжижению. В соответствии с этим вибрационные воздействия, как показывает опыт, могут более чем в 2 раза увеличивать количество фильтрата.

Из формулы 2 следует, что скорость фильтрации, а следовательно, и количество фильтрата, и толщина плотного слоя, создаваемого в единицу времени возрастает с пьезометрическим напором Н. Поэтому один из путей управления параметрами слоя — целенаправленное изменение давления, например, за счет приложения нагрузки к открытой поверхности формуемого изделия. Для этого могут быть использованы пригрузочные щиты, повышенное давление воздуха между поверхностью изделия и герметичным колпаком, а также прием автофреттажа (формование газобетонных изделий под крышкой).

В соответствии с известным принципом четности приём, противоположный описанному, заключается в вакуумировании изделия через фильтр. Не исключается и совмещение этих приемов. В отдельных случаях, например, для быстрого прекращения фильтрации, может оказаться целесообразным, наоборот, повышенное давление под фильтром, или создание вакуума над поверхностью изделия.

Экспериментальные исследования показали, что изменение давления действительно отражается на структуре уплотняемого слоя (причем даже без нагнетания воздуха и без вакуума). Так, например, при одном и том же фильтре изменение высоты заливки смеси привело к пропорциональному изменению плотности придонного слоя. Причем влияние этого параметра было весьма существенным: при высоте заливки 5 см плотность была 1100 кг/м³, а при 30 см — 1400 кг/м³. Подобный эффект наблюдался и при вакуумировании.

К внешним воздействиям относится и фактор времени, в частности, длительность выдержки между заливкой смеси и началом фильтрации: при нулевой выдержке максимальная плотность придонного слоя составляла 1300 кг/м³, при выдержке 5 мин она снизилась до 1000 кг/м³, а после выдержки 10 мин объём фильтрата был равен нулю, и изделие осталось однородным (без плотного слоя).

Согласно формулам 2 и 3, важным внешним параметром является гидравлическое сопротивление фильтра R_ф. Оно зависит от многих факторов: живое сечение каналов, материал фильтра, его структура и др. Были исследованы различные фильтры: ткань, уложенная на перфорированное днище металлической формы; металлическая сетка с ячейками 0,1 мм; слой песка; шамот и др.

Эффективность фильтров оценивалась по их сопротивлению фильтрации чистой воды R_в, выражение для которого было получено из формул 2 и 3 при условии R₀=0:

R_ф= S•H•t/(D•Q), (4)

где S — площадь фильтра,

t — время,

Q — количество фильтрата.

Исследованные фильтры имели разную толщину Т, и поэтому определялось и их удельное сопротивление r_в, отнесенное к единице толщины. Результаты исследований приведены в табл. 1.

Вид фильтра	Т, см	Q, см3	t, сек.	Rв, см-1	rв, см-2
Шамот ШБЛ-08	1,22	1060	38	475,00•106	3900,00•108
Газобетон	1,40	1766	300	22,70•106	10,00•108
Керамовермикулит	0,95	78	330	5,62•106	5,91•108
Нейлон	0,30	1080	19	238,00•106	810,00•108
Песок	1,00	1350	18	167,00•106	167,00•108
Цементно-песчаный раствор	1,22	40	192	6,37•106	5,22•108
Х/б ткань	0,06	1170	38	431,00•106	71,80•108
Металлокерамика	0,50	600	300	79,50•106	1,59•108
Металлическая сетка	0,135	1080	30	368,00•106	27,30•108

Таблица 1. Гидравлическое сопротивление фильтров

Использование данных таблицы поможет выбрать нужный фильтр. На рис. 4 показаны характерные кривые распределения плотности по сечению вариатропного изделия, получаемого методом дренажа.

Литература:

1. Барбин М. В., Шабалин К. Н. Повышение скорости фильтрации и полноты обезвоживания осадков с применением поверхностно-активных веществ // Горный журнал. — 1963. — № 2.

2. Берней И. И. Основы теории формования асбестоцементных изделий. — М., 1969.

3. Векслер Е. С. и др. Авт. свид. 463654.

4. Гутин Ю. В. Исследование влияния концентрации суспензии на скорость фильтрования и уточнение расчетов фильтров. — М., 1971.

5. Жужиков В. А. Исследование процесса фильтрования: Диссертация. — М., 1961.

6. Малиновская Т. А. Пути интенсификации процессов фильтрования высокодисперсных суспензий // Химическая промышленность. — 1965. — № 9.

7. Меркин А. П. Научные и практические основы улучшения структуры и свойств поризованных бетонов: Диссертация. — М., 1971.

8. Меркин А. П. и др. Авт. свид. 414105.

9. Tiller F. M. The Role of Porosite in Filtration. Part 3. Variable Pressure — Variable Rate Filtration // A.I.Ch. Journal. — 1958. — № 2.

10. Чернов А. Н. Авт. свид. 353921.

11. Чернов А. Н. и др. Авт. свид. 340536.

12. Shirato M., Sambuichi M., Murase F. Hidraulic Preassure Distribution in Filtration // A.I.Ch. Journal. — 1964. — № 1.

Еще статьи из этого раздела:

• Пенобетон: взгляд в будущее
• Неавтоклавный золоцементный газобетон с химическими добавками
• Фиброторкретбетон как материал для фасадной облицовки слоистых ограждающих конструкций
• Пенообразователи - виды, отличия, характеристики
• Природа пены в технологиях пенобетонов
• Резательная технология производства изделий из ячеистого бетона. Часть 1. Конструктивные схемы формовочно-резательного оборудования
• Газобетон неавтоклавный
• Наследие: Методологическое обеспечение технологии вибровспучивания ячеистых бетонов
• Влияние дисперсного армирования на устойчивость пенобетонов к воздействию огня
• Технология производства неавтоклавного пенобетона
• Прикатка газобетона
• «Пенобетон-2007»
• Расширение применения фибры как армирующего материала в различных видах конструкций
• Над улучшением свойств пенобетона работают кубанские ученые
• Перспективы неавтоклавного ячеистого бетона
• Использование разрядно-импульсного воздействия в технологии пенобетона
• Теплоизоляция (сопротивление теплопередаче) стен из пенобетона и варианты их строительства
• Пенобетон пониженной плотности
• Использование цемента в приготовлении пенобетона
• Свойства газобетона естественного твердения
• Европейский опыт применения пенобетона в жилищном строительстве
• Пенобетон или пенополистирол?
• Оценка влияния карбонатного заполнителя на тепло- и механофизические свойства пенобетона
• Международный центр пенобетонных технологий (МЦПТ)
• Взаимосвязь структуры пены, технологии и свойств получаемого пенобетона
• Преимущества использования пенобетона
• Ликвидация свежих разливов нефти и нефтепродуктов с использованием пенобетонных смесей
• Пенообразователи. Способы контроля и управления процессом пеногенерации. Часть 1
• Технологии энергосбережения и экономии сырьевых материалов в производстве изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения на заводах AEROC
• Влияние дисперсного армирования на устойчивость пенобетонов к воздействию огня