Реакции газовыделения
В производстве ячеистых бетонов газообразователи, при перемешивании с другими компонентами растворов, равномерно распределяются по всей их массе, и в результате тех или иных химических реакций выделяют газ (водород, кислород и др.), который вспучивает раствор и придает ему необходимую пористость. Таким образом, реакции газовыделения играют первостепенную роль в производстве газобетона и газосиликата: скорость и интенсивность их протекания влияют на свойства получаемого ячеистого бетона.
В при производстве газобетона и газосиликата в качестве газообразователя применяется главным образом алюминиевая пудра. Химическая реакция между алюминием и известью протекает по следующему уравнению.
Объем, газа, выделяемого единицей газообразователя, так называемое «удельное газовыделение», зависит от многих факторов, в частности от тонкости алюминиевого порошка, его чистоты и др.
Поэтому расход газообразователя на 1 ж3, газобетона устанавливается в зависимости от удельного газовыделения и для алюминиевой пудры, проходящей через сито с 4 900 отвсм2 (№ 0085), составляет 0,2-0,6 кг.
При использовании алюминиевой пудры реакция газовыделения начинается не сразу после введения газообразователя, а через некоторое время, достаточное для тщательного перемешивания раствора и разлива его в формы. С наибольшей интенсивностью процесс газовыделения протекает через 5-10 мин. после перемешивания раствора и продолжается в течение 15-30 мин.
Процесс газовыделения не должен быть слишком медленным или очень бурным. И то и другое не обеспечивает получения газобетонных изделий с достаточно равномерной пористой структурой.
Алюминиевый порошок желательно вводить в раствор газобетона в виде водной суспензии или в смеси с каким-либо сухим компонентом для равномерного распределения его во всей ячеистой массе. Использование алюминиевой пудры в сухом виде может привести к получению неравномерной структуры газобетона и к перерасходу газообразователя.
Однако алюминиевый порошок очень трудно перемешивается с водой, так как он плавает на ее поверхности. Для устранения этого явления алюминиевую пудру следует предварительно прокалить в электропечи при температуре 180-200° в течение 4-6 час. Прокаливанием удаляется с поверхности частиц алюминия налет парафина, благодаря чему повышается качество газобетона.
При прокаливании следят за тем, чтобы максимальная толщина слоя порошка на противне не превосходила 15-20 мм. Вследствие того, что порошок легко сдувается и при этом может воспламениться, следует также следить за правильным температурным режимом печи и осторожно, без резких рывков, открывать и закрывать дверцы печи. Готовность порошка проверяют, всыпая его небольшими дозами в воду.
На реакцию газовыделения оказывает влияние также химический состав цемента.
В Швеции, Польше и в других странах предъявляют определенные требования к химическому составу цемента для производства газобетона. Содержание в цементе глинозема регламентируется в пределах 3-5%. Цемент должен содержать достаточное количество растворимых щелочей. Содержание хрома не должно превышать 0,1%. При этом чем меньше в цементе растворимых щелочей, тем меньше должно быть и хрома.
В случаях, когда цемент не удовлетворяет указанным требованиям, в раствор вводят едкий натрий (NaOH), который, соединяясь с алюминием, выделяет волород. Химическая реакция между алюминием и едким натрием происходит по следующему уравнению:
Количество едкого натрия, которое необходимо вводить в раствор, определяется опытным путем для каждого отдельного случая.
В ряде стран (Швеция, Польша и др.) при использовании в качестве газообразователя алюминия едкий натрий вводится в ячеистую смесь почти всегда. По данным зарубежных исследований, для приготовления 1 м3 газобетона с объемным весом 700 кгм3 требуется 0,5 кг алюминиевой пудры и 1,2-1,6 кг едкого натрия. При необходимости получения газобетона с меньшим объемным весом расход алюминия и едкого натрия соответственно увеличивают.
При использовании цемента с повышенным содержанием хрома в газобетонную смесь вводят железный купорос FeSO в виде водного раствора в количестве до 300 г на м3 газобетона.
Добавки, регулирующие реакцию газообразования, не всегда обеспечивают полное согласование этого процесса со сроками схватывания и твердения цемента. Для достижения такого согласования часто требуется воздействовать не только на газообразователь, но и на цемент путем введения замедлителей или ускорителей схватывания и твердения.
В качестве ускорителей схватывания и твердения в раствор вводят гипс, хлористый кальций, жидкое стекло. Для замедления схватывания в газобетон добавляют срезки газобетонного раствора, поднявшегося в результате вспучивания выше краев формы.
Применяемая в качестве газообразователя перекись водорода (пергидроль) при взаимодействии с цементом разлагается на воду и газообразный кислород.
Различные сорта цементов по-разному реагируют с пергидролем. Здесь так же, как и при алюминиевом газообразователе, встречается необходимость в регулировании процесса газообразования и сроков схватывания цемента. Для ускорения процесса газообразования применяется хлорная известь с 70% активного хлора. Химическая реакция между пергидролем и хлорной известью протекает по следующему уравнению:
При этом 1 г 27,5-31%-ного раствора перекиси водорода, разлагаясь, выделяет 200 см3 кислорода. В данном случае кроме кислорода выделяется также хлористый кальций (СаС12), который способствует ускорению процессов твердения цемента.