Пенобетон на основе жидкого стекла
Улучшение плотности, прочности, огнестойкости и других показателей теплоизоляционных материалов позволяет существенно снизить затраты на их изготовление, сэкономить топливо при эксплуатации зданий, что имеет важное значение для народного хозяйства страны.
В Одесском инженерно-строительном институте проведены исследования теплозвукоизоляционного материала на основе растворимых щелочных силикатов, в которых основное внимание уделялось структуре и свойствам пены .
В поисках пенообразователя исследовали низко- и высокомолекулярные поверхностио-активные вещества — мыла, соли сульфокислот, белки, сапонины, спирты и др. Наилучшие результаты показал водный раствор хозяйственного мыла (ненасыщенная жирная кислота). Кратность вспенивания — более 25, равномерное перемешивание в жидкостекольной композиции, увеличение растворимости кремнефтористого натрия, простота технологии, возможность длительного хранения, утилизация отходов мыльного производства, гигиеничность — таковы свойства, которые определили эффективность этого пенообразователя. Высокая стойкость пены во времени обеспечивается при контактировании с жидким стеклом, которое играет роль стабилизатора.
Возможность изменения структуры пор — важный фактор в производстве пористых материалов в пенобетоне ка основе жидкого стекла это происходит при изменении концентрации мыльного раствора. С ее увеличением уменьшаются размер пор, которые зависят от размеров пузырьков пены, последние после перемешивания с жидкостекольиой композицией не претерпевают сильных изменений.
Для изготовления пенобетона использовалось натриевое жидкое стекло плотностью 1,3—1,45 г/см3, модулем 2,45, а в качестве отвердителя — кремнефтористый натрий в виде технического порошка, соответствующего требованиям ГОСТ 87—66; заполнителем служили молотый песок удельной поверхностью 4500 см /г и аморфные формы кремнезема (табл. 1).
Как видно из табл. 1 при разной концентрации мыльного раствора меняются физико-механические свойства пенобетона. Оптимальная концентрация пенообразователя для состава, указанного в таблице, находится в пределах 30—50 г/л.
На рисунке представлена зависимость прочности пенобетона на жидком стекле, автоклавного ячеистого бетона и пеностекла от плотности материала. Характеристики автоклавного ячеистого бетона соответствуют ГОСТ 11118—73 «Панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен зданий». Как видно из графика, прочность пенобетона превышает аналогичный показатель автоклавного бетона.
Зависимость предела прочности пено- гпьла от средней плотности определяли но формуле [2]
Рсж — 0.2Рт-20.
Из рисунка видно, что предел прочности на сжатие пенобетона на основе жидкого стекла ниже прочности пеностекла и разница увеличивается с уменьшением средней плотности. Обращает на себя внимание идентичность кривых I и 2, начиная от средней плотности пенобетона рт = 250 кг/м3.
Исследована теплопроводность пенобетона на жидком стекле (табл. 2). Коэффициент теплопроводности определили усовершенствованным методом постоянного источника тепла А. М. БутовД-
Приведенные в табл. 2 данные показывают, что теплопроводность пенобетона зависит не только от средней плотности, но и от строения веществ, входящих в его состав. При средней плотности рт=200 КГ/MI3 коэффициент теплопроводности на аморфных формах кремнезема (тонкодисперсное стекло, минеральная вата) ниже, чем на кристаллических (молотый кварцевый песок) и составляет соответственно 0,066 и 0,071 Вт/(мХ Х°С).
Термическую стойкость пенобетона на основе жидкого стекла проверяли на образцах-кубах с ребром размером 7,07 см. Образцы прогревали при 720°С в течение 45 мин, затем извлекали из печи, охлаждали до 30—40°С в потоке воздуха температурой 0°С и снова помещали в нагретую печь. До разрушения образцы выдерживают 12 циклов смены температуры. Предельная температура начала деформации образцов-цилиндров диаметром 36 и высотой 50 мм под нагрузкой 0,5 кгс/см2 составляет 760°С. Таким образом, предлагаемый материал может быть использован при температуре до 800°С.
Получение пенобетона заключается в перемешивании жидкого стекла, отвердится и заполнителя с отдельно приготовленной пеной. Твердеет он в естественных условиях при температуре более 5°С, при низкотемпературной сушке СО—80°С в течение 10 ч, а также в автоклаве. Технология производства изделий на основе пенобетона осуществляется заливкой его в формы аналогично пеносиликату, пеногипсу и др.
Испытания образцов проводили на кубах со стороной ребра 10 см в соответствии с ГОСТ 12852—67 «Бетон ячеистый. Методы испытаний».
Опытно-производственная проверка на Кураховско.ч КПП Минэнерго СССР подтвердила возможность промышленного выпуска и применения предлагаемого материала на существующем оборудовании в виде сборных элементов в монтажных конструкциях.
Пенобетон на основе жидкого стекла является эффективным теплозвукоизоляцыонным материалом, его можно с успехом использовать вместо пеностекла там, где не нужны высокие прочности в пределах средней плотности 150— 700 кг/м3.