Применение химических добавок (Опыт завода ЖБИ № 7 Главмоспромстройматериалов)
Завод ЖБИ № 7 является инициатором Всесоюзного социалистического соревнования за снижен материалоемкости изделий, экономию сырья, материалов и энергоресурсов. Одним из путей повышения эффективности производства мы считаем применение пластифицирующих добавок и ускорителей твердения бетона.
Началом большой работы коллектива завода по химизации технологии бетона послужило успешное использование пластифицирующей добавки — сульфитноспиртовой барды (ССБ) при приготовлении дорожного бетона. Для армированного бетона эта добавка оказалась не эффективной, так как увеличивались сроки тепловой обработки, а следовательно, снижался объем выпуска готовой продукции. Введение в бетон добавки ССБ с помощью созданной на заводе полуавтоматической установки позволило экономить 3—5% цемента. Годовая экономия составила 20,5 тыс. р.
Одновременно с этим в лаборатории завода проводились две работы: исследовалась возможность применения поверхностно-активного вещества — молочной сыворотки (ПАВ-МС) и комплексных добавок — нитрнит-нитрат кальция (ННК) и нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК). Эти исследования сыграли существенную роль в расширении объема использования добавок в дорожном бетоне и железобетонных изделиях.
ПАВ-МС является отходом молочной промышленности и получается при производстве творога. Физико-химические характеристики ее определены МРТУ 49/28-66 . Применение МС в качестве пластифицирующей добавки в дорожный бетон улучшает удобоукладываемость бетонной смеси, увеличивает морозостойкость и снижает расход цемента. Эксперименты показали, что оптимальным является введение 1,5—3% добавки от массы вяжущего, или 0,1 — 0,2% в переводе на сухое вещество. При этом благодаря приросту прочности после тепловой обработки и после естественного твердения в течение 28 сут расход цемента на 1 м3 бетона можно уменьшить на 5—7%.
Лабораторные испытания и промышленное внедрение на заводе показали, что прн изготовлении дорожного бетона (на портландцементе марки 400 завода «Гигант», щебне фракции 5—10 мм Хомяковского карьера и песка Тучковского карьера) с добавкой в воду за- творения ПАВ-МС в количестве 2% массы цемента прочность его стабильна при уменьшении расхода цемента на 5%.
Эксперименты, проведенные в лаборатории завода, показали, что добавки ННК и ННХК для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, обладают полифункциональным действием. В начальный период они значительно пластифицируют бетонную смесь, замедляя сроки схватывания цемента, а затем выступают в качестве ускорителя твердения, причем повышают воздухо-, водонепроницаемость и прочность бетона. Ниже в таблице приведены величины предела прочности бетона на сжатие при различных количествах добавки. Оптимальным количеством для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, на заводе было принято 1,5% добавки.
Принятая на нашем заводе поточноагрегатная технология производства изделий основной номенклатуры, подвергаемых тепловой обработке в ямных камерах, предусматривает постепенную и последовательную загрузку камер в течение определенного времени. Например, камера для вентиляционных или стеновых пустотных блоков загружается в среднем 4 ч. Цикл тепловой обработки этих изделий предусматривает 2—4-часовую выдержку перед подъемом температуры. При таком технологическом режиме до подачи пара первое изделие выдерживают 6—8 ч, а последнее — 2 ч. Таким образом, первые изделия успевают частично прогреться, последние остаются холодными.
Для определения зависимости прочности бетона от времени предварительного выдерживания изделий в камере были проведены экспериментальные работы. Их результаты показывают (см. рисунок), что бетой без добавки существенно снижает прочность при выдержке в течение 4—5 ч, а яри выдержке до 3,5 и более 5,5 ч идет неуклонное упрочнение структуры гидратирующего цементного камня. Оптимальным временем выдерживания до пуска пара в камеру является 2,5—4 и 5,5—7 ч, что практически невозможно обеспечить для всех изделий, загружаемых в камеру.
Для составов с добавкой 1—3% ННК (ННХК) увеличение предварительной выдержки вначале способствует резкому набору прочности. После 1,5—2 ч темп нарастания прочности несколько снижается, а затем снова следует интенсивный рост прочности. Таким образом, применение добавки уменьшает интервал неблагоприятной продолжительности выдержки изделий, снижает вероятность получения дефектной структуры цементного камня и приближает интервал выдержки к заводскому режиму тепловой обработки. На основании этого было определено оптимальное количество добавки (1—4,5%) и осуществлен переход на двухстадийную тепловую обработку, которая позволила сократить общий цикл пропаривания на 1—2 ч.
Увеличилась также морозостойкость бетона с добавкой: образцы, приготовленные на основе ННК (ННХК), выдержали большее количество циклов замораживания и оттаивания и показали прочность на сжатие на 15—25% большую, чем образцы без добавки.
Таким образом, экспериментальные и заводские лабораторные исследования позволили заводу использовать добавку ННХК. При этом ма 1 м3 бетона стабильно экономилось до 10% цемента, сократился общий цикл термообработки изделий, улучшились физико-механические и эксплуатационные показатели выпускаемой продукции. Специалисты завода создали установку Для приема из железнодорожных вагонов, транспортирования и подачи добавки в до- заторное отделение бетоносмесительного цеха. Годовой экономический эффект составил 27,7 тыс. р.
Было также рассмотрено влияние комплексных добавок на поведение бетона — в частности, некоторых сочетаний пластификаторов и ускорителей твердения, например ПАВ-МС и НЦК (ННХК). Результаты этой работы, проведенной Пензенским инженерно-строительным институтом, показали, что комплексные сочетания добавок способствуют значительному сокращению сроков схватывания цементного теста. Заводом проводятся аналогичные работы по расширению объемов и разновидностей использования добавок в бетон для совершенствования технологии производства железобетонных конструкций, повышения их качества и снижения расхода материалов.