Силикатный бетон: виды, характеристики, технология производства



Производство силикатного бетона
Производство силикатного бетона

Силикатный бетон относится к группе безцементных бетонных растворов автоклавного твердения, приготовленных на базе известково-кремнеземистых вяжущих в соединении с разнообразными минеральными заполнителями. Качество этого вида бетонов регламентируется ГОСТ 25214-82 и должно соответствовать требованиям и нормам настоящего документа.

Общие сведения и основные характеристики силикатных бетонов

Силикатный бетон — это искусственный строительный материал, в котором главными цементирующими компонентами выступают химические соединения кремнезема и гидрата окиси кальция, содержащиеся в кварцевом песке или дисперсной добавке.

Компоненты силикатного бетона
Компоненты силикатного бетона

Эти компоненты значительно активизируются с применением автоклавной обработки, когда высокое давление водяного пара обеспечивает присутствие воды в жидком состоянии при повышенных температурах (>100°С).

Силикатные бетоны представлены преимущественно мелкозернистой структурой. Заполнителями для таких растворов могут выступать кварцево-полевошпатные или традиционные кварцевые пески.

По структуре силикатные автоклавные бетоны могут быть:

  • плотные тяжелые (заполнитель — кварцевый песок):
  • плотные легкие (пористый заполнитель крупной или мелкой фракции)
  • пористые бетоны (пеносиликат или газосиликат).

Легкий бетон на основе кремнеземистых компонентов

Легкий бетон изготавливают на пористых заполнителях — керамзите, перлите, шлаковой пемзе и других пористых материалах, применяемых в виде щебня или гравия. В качестве вяжущих используют те же компоненты, что и при изготовлении плотных тяжелых бетонов.

Структура легких силикатных бетонов
Структура легких силикатных бетонов

Учитывая плотность материалов и их конструктивные особенности, легкие бетоны подразделяются на три категории:

  1. Теплоизоляционные бетоны (плотность до 500 кг/м3; теплопроводность материала — 0,18 Вт/(м-°С)). Применяются для теплоизоляции перекрытий и покрытий общественных и промышленных зданий.
  2. Конструкционно-теплоизоляционные силикатные бетоны (плотность материала: 500–1400 кг/м3; теплопроводность изделий — 0,58 Вт/(м-°С). Применяются для производства наружных ограждающих бетонных конструкций (стеновые панели, блоки и др.).
  3. Конструкционные легкие бетоны (плотность изделий 1400–1800 кг/м3) применяются для производства армированных силикатобетонных конструкций и сборных железобетонных изделий.

Тяжелые бетоны с кремнеземистыми заполнителями

Тяжелые бетонные растворы, с учетом крупности заполнителя, делятся на мелкозернистые (песчаные) и крупнозернистые. Наиболее распространенными в этой группе считаются песчаные мелкозернистые смеси, состоящие из извести и мелкозернистого кварцевого песка.

Мелкозернистый тяжелый бетон структура
Мелкозернистый тяжелый бетон структура

Мелкозернистые тяжелые бетоны на кремнеземистых заполнителях, в сравнении с обыкновенными цементными, отличаются более однородной структурой, получаемой в результате плотной химической связи вяжущих и зерен заполнителя. А главный аргумент преимущества таких бетонов — это цена, которая намного ниже, чем у аналогичных по марке, цементных составов.

Силикатные тяжелые бетоны характеризуются плотностью от 1800 до 2200 кг/м3. Прочность растяжению–сжатию составляет 100–600 кг/см2, и может меняться в зависимости от состава смеси, объемного веса заполнителей и режима автоклавной обработки.

К примеру: бетоны на кремнеземистых заполнителях в период автоклавной обработки с содержанием извести 8–11% от общего объема заполнителя, при укладке смеси способом вибрирования, приобретают прочность равную 100–300 кг/см2. А при содержании в растворе15–30% мелкозернистого кварцевого песка, и при качественном уплотнении смеси с оптимальным режимом автоклавной термообработки, прочность того же материала возрастает до 400–600 кг/см2.

Пористые легкие бетоны

Ячеистые легкие бетоны
Ячеистые легкие бетоны

Материалы из ячеистых (пористых) бетонов делятся на пеносиликатные и газосиликатные. Пеносиликат производится путем смешивания специальной пены и тонкомолотой известково-кремнеземистой смеси с последующей обработкой силикатных изделий в автоклаве.

Пеносиликатные блоки
Пеносиликатные блоки

Для получения газосиликата, смешивают известково-кремнеземистую смесь с алюминиевой пудрой.

Наибольшее распространение получили газосиликатные смеси. При этом, производство газосиликатных изделий, в некоторых случаях, намного выгоднее чем изготовление аналогичных изделий из газобетона.

Газосиликатные изделия
Газосиликатные изделия

Известково-кремнеземистое вяжущее, присутствующее в составе газосиликатного раствора, позволяет качественно координировать процесс газообразования, что значительно влияет на плотность ячеистой структуры бетона, а впоследствии — и на прочность готового изделия.

Свойства силикатных бетонов

Основные свойства силикатных бетонов представлены следующими показателями:

  1. Водопоглощение силикатных изделий, в зависимости от способа уплотнения бетонной смеси, равно 10–18%.
  2. Морозостойкость высокопрочного силикатного бетона доходит до 100 циклов и более.
  3. Высокая коррозийная стойкость – эти параметры незначительно отличаются от показателей цементного бетона.
  4. Термостойкость.
  5. Устойчивость к температурным и атмосферным воздействиям.
  6. Низкая себестоимость производства готовых изделий.
  7. Долговечность (до 70 лет).

Материалы для производства силикатных бетонов

Основным вяжущим компонентом в силикатном бетоне выступает тонкомолотая известь кипелка или известь-пушонка, которая в сочетании с заполнителями и составляет основное сырье для производства силикатных бетонов. После добавления воды и последующей тепловой обработки в автоклавах, силикатобетонная смесь превращаться в прочное бетонное изделие.

Известь, применяемая для производства силикатных смесей должна отвечать следующим свойствам:

  • средняя скорость гидратации;
  • умеренный экзотермический эффект;
  • вся фракция должна быть одинаково обожженной;
  • MgO менее 5%;
  • время гашения извести — 20 мин не более.

Недожог известковой массы приводит к повышенному расходу материала. Пережог снижает время гидратации извести, что приводит к вспучиванию, появлению трещин на поверхности изделий и др.

Известь
Известь

Известь, применяемая для производства силикатобетона, обычно используется в виде тонкомолотых известковых смесей следующего состава:

  • известково-кремнеземистые — соединение извести и кварцевого песка;
  • известково-шлаковые (известь и доменный шлак);
  • известково-зольные — топливная сланцевая или угольная зола и известь;
  • известково-керамзитовые и другие подобные компоненты, получаемые из отходов промышленного производства пористых заполнителей;
  • известково-белитовые вяжущие, получаемые при низкотемпературном обжиге известково-кремнеземистой сухой смеси и кварцевого песка.

В качестве кремнеземистых заполнителей используют следующие материалы:

  • кварцевый молотый песок;
  • металлургические (доменные) шлаки;
  • зола ТЭЦ.

Наиболее часто в качестве заполнителей выступают кварцевые пески средней и мелкой фракции, которые по своему составу должны выглядеть следующим образом:

  • 80% и более кремнезема;
  • менее 10% глинистых включений;
  • 0,5% и меньше примесей слюды.

Крупные включения глины в структуре кварцевого песка снижают морозостойкость и прочность силикатного бетона.

Кварцевый песок
Кварцевый песок

Тонкомолотый кварцевый песок оказывает значительное влияние на формирование высоких эксплуатационных свойств силикатных бетонов. Так, с повышением дисперсности частиц песка увеличивается морозостойкость, прочность и другие характеристики силикатных материалов.

При выборе составляющих для изготовления силикатного бетона необходимо знать следующее:

  1. Расход вяжущего увеличивается пропорционально увеличению прочности бетона.
  2. Снижение расхода вяжущих в составе силикатной смеси наблюдается при повышении дисперсности мелкого кварцевого песка, и увеличивается при повышении формовочной влажности силикатобетонного раствора.
  3. Дисперсность молотого кварцевого песка должна быть в 2,5 раза ниже дисперсности молотой извести.

Промышленное производство силикатобетонов

Силикатобетон
Силикатобетон

Промышленное производство силикатного бетона условно делится на несколько объемных этапов:

  • подготовка необходимых материалов;
  • приготовление известково-кремнеземистой смеси;
  • формование силикатобетонных изделий;
  • автоклавная обработка силикатобетона.

В состав предприятия, специализирующегося на производстве силикатобетонных изделий, входят следующие автономные отделения:

  • отделение по приему материалов для изготовления силикатобетона;
  • арматурное отделение;
  • помольный цех;
  • бетоносмесительное отделение;
  • формовочный цех;
  • автоклавное отделение;
  • склад силикатобетонных изделий.

Примерная технологическая инструкция для изготовления силикатных изделий в заводских условиях представляется следующим образом:

  1. В помольном цехе измельчают, просеивают и сушат все необходимые составляющие известково-кремнеземистых вяжущих. Помол компонентов проводят в трубных или вибрационных мельницах.
  2. Затем материалы, при помощи пневмонасоса, поступают в бетоносмесительное отделение, где все необходимые компоненты дозируют и загружают в смеситель принудительного действия. Добавляют воду и перемешивают до получения однородной смеси. Для улучшения подвижности бетона, в его состав добавляют водные растворы пластификаторов.
  3. Готовая силикатобетонная смесь подается в бункер бетоноукладчика, с помощью которого она разливается в подготовленные формы. Время выдержки до распалубки готовых изделий должно составлять не менее 20 часов.
  4. После набора необходимой прочности, изделия складываются в штабели на вагонетки, и при помощи электропередаточного моста транспортируются в автоклавное отделение для термообработки.

Автоклавная обработка силикатных изделий

Автоклав для силикатобетонных изделий
Автоклав для силикатобетонных изделий

Процесс автоклавной обработки — последний и самый важный этап в производстве силикатобетонных изделий. Поэтому, для того чтобы понять саму сущность процесса автоклавной обработки, рассмотрим принципиальную схему работы автоклава.

Устройство автоклава

В автоклаве протекают сложные процессы, в результате которых силикатобетонные смеси превращаются в силикатобетонные изделия заданной плотности различной формы и назначения.

Автоклав для силикатобетона принципиальная схема
Автоклав для силикатобетона принципиальная схема

Автоклав для термообработки — это горизонтально расположенный цилиндрический резервуар (Ø 2,6–3,6 м, длиной 20–40 м) с герметическими сферическими крышками. Сосуд оборудован манометром, регистрирующем давление пара, и предохраняющим клапаном, который автоматически открывается при повышении в резервуаре давления выше критического.

Внизу уложены рельсы для передвижения вагонеток с изделиями. Для снижения теплопотерь во время термообработки поверхность паропроводов и сама поверхность автоклава покрывается специальным теплоизоляционным составом. Помимо этого, автоклавы оборудованы устройствами для перепуска использованного пара в следующий автоклав и магистралями для сброса конденсата.

Общая схема процесса автоклавной обработки изделий

Автоклавная термообработка силикатного кирпича
Автоклавная термообработка силикатного кирпича

В подготовленный автоклав загружают отформованные силикатные изделия, и плотно закрывают сферические крышки. Затем, в устройство подают насыщенный пар.

Весь процесс автоклавной обработки материалов можно разделить на пять составляющих:

  1. Подача влажного пара с установленной в автоклаве температурой равной 100°С;
  2. Увеличение давления пара, и повышение температурного режима до технически необходимого минимума.
  3. Термическая выдержка изделий при максимально допустимой температуре и давлении.
  4. Постепенное снижение температуры до 100°С, и уменьшение давления пара до атмосферных показателей.
  5. Процесс остывания силикатных изделий до 18–20°С может проходить в автоклаве, либо на открытом воздухе.

Качество силикатобетонных материалов автоклавного твердения в значительной мере зависит от грамотного управления физико-химическими процессами, протекающими в автоклавах на различных этапах термообработки. Автоклавная термообработка материалов считается наиболее эффективным способом ускорения набора прочности бетонных изделий.

В заключение этой главы можно сделать следующий вывод: процесс производства силикатных изделий — сложное и кропотливое занятие, требующее определенных знаний и специального оборудования. Приготовить силикатобетон в условиях строительной площадки своими руками можно, но получить изделия необходимого качества без автоклавной обработки практически нереально.

Поэтому, бетон силикатный и изделия из него, лучше приобретать на профильных предприятиях со специальным оборудованием и обученным персоналом. В этом случае, вы получаете гарантии качества приобретенных строительных материалов, и уверенность в том, что конструкция возведенная из этого материала, будет прочной и долговечной.

Изделия из силикатных бетонов

На сегодняшний день из силикатно-бетонных смесей производят следующие виды силикатных изделий:

  1. Крупные сборные железобетонные конструкции — плиты перекрытий, блоки, силикатные панели для стен фасадов.
  2. Из мелкоштучных изделий — рядовой, облицовочный кирпич, силикатные камни (блоки) и газосиликатные блоки для внутренних и наружных стен жилых и промышленных зданий.

Наибольшей популярностью в индивидуальном строительстве по праву пользуются силикатный кирпич и силикатобетонные изделия из пористых бетонов, которые и называют газосиликатными блоками.

Силикатный стеновой материал — кирпич

Вид и структура пустотелого силикатного кирпича
Вид и структура пустотелого силикатного кирпича

Силикатный кирпич — это стеновой материал, получаемый из смеси гашеной извести и кварцевого песка путем прессования, с последующим твердением в автоклавной установке под действием высоких температур и повышенного давления водяного пара (см. видео в этой статье).

Технология изготовления силикатного кирпича состоит из следующих технологических процессов:

  • помол компонентов вяжущего (кварцевый песок и известь);
  • дозирование компонентов (известь — 15–25%; кварцевый песок — 75–85);
  • смешивание составляющих с добавлением воды, в результате которого происходит гашение извести и распределение компонентов смеси;
  • прессование изделий под высоким давлением (30–40 Мпа);
  • укладка изделий на вагонетку;
  • автоклавная термообработка.

Расход компонентов вяжущего зависит от заданной плотности изделия. Смешивание компонентов проходит в двухвальном смесителе. Усреднение состава смеси и гашение извести проводят в агрегатах непрерывного или периодического действия.

Пресс для изготовления кирпича
Пресс для изготовления кирпича

Прессование кирпича выполняется при помощи револьверного пресса. Это станок карусельного типа, оборудованный зоной заполнения прессформы силикатным раствором, зоной прессования и выпресовки, а также зоной для съема сырца. Оптимальная влажность формовочной смеси — 5–7%.

Затем силикатные изделия, уложенные на вагонетку, отправляют для сушки и твердения в автоклав.

Температура в автоклаве должна быть не ниже 175°С, оптимальное давление пара — 0,8 Мпа. Время автоклавной термообработки, для силикатного кирпича средней плотности, должно составлять 8–12 часов.

Силикатные кирпичи и камни могут быть следующих видов:

  • одинарный кирпич полнотелый или пустотелый (250х120х65);
  • утолщенный пустотелый кирпич (250х120х88);
  • силикатные камни пустотелые (250х120х138).

Цвет рядового силикатного кирпича молочно-белый. Облицовочный кирпич может быть еще и цветным, окрашенным химически стойкими пигментами в различные декоративные цвета.

Виды цветного силикатного кирпича ассортимент
Виды цветного силикатного кирпича ассортимент

Для силикатного рядового кирпича и силикатных камней установлены следующие марки по прочности: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300; марки по морозостойкости — F15, F25, F35, F50.

Марка по прочности для облицовочного силикатного кирпича не должна быть ниже 125, а по морозостойкости F35 и более. Водопоглощение силикатных изделий должно быть не более 6%.

Виды и свойства силикатного кирпича
Виды и свойства силикатного кирпича

Силикатные мелкоштучные изделия используют наравне с керамическим кирпичом для кладки стен надземной части жилых зданий и сооружений. Из–за недостаточной влагостойкости материала, его запрещается использовать для устройства фундаментов зданий даже с гидроизоляционным слоем.

Не допускается применение силикатных кладочных материалов для возведения зданий с влажным режимом эксплуатации (прачечные, бани и др.), а также использовать силикатные изделия для кладки печей и др.

Помимо известково-песчаных изделий еще производится известково-зольный и известково-шлаковый кирпич. В этих марках, вместо песка используют золы ТЭС или доменные металлургические шлаки. Свойства этих марок аналогичны характеристикам известково-песчаного силикатного кирпича.

Известково-зольные и известково-шлаковые силикатные изделия

Эти стеновые материалы — разновидность силикатного кирпича, в которых кварцевый песок подменен пористым металлургическим шлаком (известково-шлаковый) или топливной золой (известково-зольный).

Доменный шлак
Доменный шлак

Для изготовления известково-шлакового силикатного кирпича требуется 88–97% доменного шлака и 3–12% гашеной извести, а для производства известково-зольного материала нужно 75–80% топливной золы и 20–25% гашеной извести.

Зола и шлак являются дешевым силикатным сырьем, получаемым при сжигании бурого или каменного угля в котельных ТЭС и т.д. В период сгорания измельченного топлива, в топке остается крупная зола, а мелкие частички вместе с дымовыми газами уходят в дымоход, в котором установлены золоуловители. Полученная таким способом зола отправляется в отвал, а потом используется в производстве силикатных материалов.

Топливная зола-унос
Топливная зола-унос

Топливные золы и шлаки имеют в своем составе низкое содержание CaO (<5%), и поэтому, при соединении с водой плохо твердеют. Но при введении извести они активизируются, а последующая термообработка в автоклаве дает возможность получить материалы высокой прочности.

Использование металлургических шлаков и топливных зол экономически выгодно, так как значительно снижается себестоимость готовых силикатных изделий.

Известково-шлаковый кирпич
Известково-шлаковый кирпич

Производство известково-зольного и известково-шлакового кирпича сравнимо с производством силикатного кирпича, а вот характеристики несколько отличаются от аналогичных свойств силикатного песчаного изделия:

  • размер кирпича — 250х120х140;
  • плотность материала 1400–1600 кг/м3;
  • теплопроводность изделий 0,6 Вт/(м*К);
  • прочность на сжатие (марки) — 75, 50 и 25;
  • морозостойкость находится в тех же пределах что и у рядового силикатного кирпича.
Известково-зольный кирпич
Известково-зольный кирпич

Применяется известково-зольный и известково-шлаковый кирпич для устройства стен малоэтажных зданий.

Силикатные изделия из ячеистых силикатобетонов

Силикатные изделия из пористых бетонов
Силикатные изделия из пористых бетонов

Силикатные изделия пористой структуры характеризуются небольшим объемным весом и пониженной теплопроводностью. В этой главе рассмотрим производство и основные характеристики газосиликатных блоков, как наиболее популярных из всего ассортимента газосиликатных изделий, применяемых в индивидуальном строительстве.

Для приготовления газосиликатной смеси используются следующие материалы:

  • портландцемент;
  • известь-кипелка;
  • алюминиевая пудра в качестве газообразователя;
  • кварцевый песок;
  • вода.

Технологическая инструкция производства пористых силикатных изделий представлена следующими операциями:

  1. Приготовление известково-кремнеземистого вяжущего.
  2. Сухая смесь поступает в смеситель, куда добавляют алюминиевую пудру и воду.
  3. Затем, готовую массу укладывают в подготовленные металлические формы.
  4. В формах происходит процесс вспучивания газосиликатной массы с образованием горбушки над границей формы. Горбушку срезают и отправляют на переработку. Окончание периода вспучивания массы должно совпадать с началом процесса схватывания вяжущего.
Технологическая схема промышленного производства газосиликатных изделий
Технологическая схема промышленного производства газосиликатных изделий

Газосиликатные блоки подразделяются на следующие категории:

  • теплоизоляционные (плотность до 500 кг/м3, прочность на растяжение–сжатие 25 кг/см2);
  • конструкционно–изоляционные (плотность 500–800 кг/м3, прочность на растяжение–сжатие 75 кг/см2);
  • конструкционные (850 кг/м3 и более, прочность 75–150 кг/см2);
  • средняя общая теплопроводность составляет 0,2 Вт/(м*К).

Основные размеры газосиликатных блоков представлены в таблице ниже (см. фото).

Таблица размеров газосиликатных блоков
Таблица размеров газосиликатных блоков

Свойства газосиликатных изделий:

  • высокие теплоизоляционные свойства;
  • морозостойкость;
  • легкость монтажа и обработки газосиликатных материалов;
  • высокая термостойкость;
  • повышенная звукоизоляция;
  • экологичность;
  • долговечность.
Газосиликатные блоки
Газосиликатные блоки

Применяются газосиликатные блоки для кладки наружных и внутренних несущих стен, перегородок, а также могут служить теплоизоляционным материалом для утепления покрытия кровли, наружных стен и междуэтажных перекрытий.

Подсказки: влагостойкость силикатных изделий намного ниже, чем у аналогичных цементных. Поэтому, не рекомендуется применять газосиликатные блоки во влажных помещениях, и оставлять надолго наружные стены строения без гидроизоляции или дополнительной отделки фасада здания.

Как видим, бетон силикатный и изделия из него являются прекрасными и экономичными строительными материалами. По качеству силикатобетонные изделия не уступают изделиям из газобетона и тяжелого цементного бетона, а себестоимость их на 15–20 % ниже вышеназванных конкурентов.






Добавить комментарий
Подпишитесь на новости
И будьте всегда в курсе всех строительных новинок. Следите за предложениями заводов, успевайте заключить самые выгодные контракты