Ячеистый бетон – разновидность легкого бетона, представляющая собой пористый искусственный материал из минеральных вяжущих компонентов (цемент, известь или гипс) и кремнеземистого заполнителя (кварцевый песок, зола-унос или кислые шлаки из металлургической промышленности). Производство ячеистого бетона основано на процессах диспергирования, перемешивания, вспучивания смеси из данных компонентов и ее твердения.

При производстве материала важно добиться высокой степени активации и равномерного распределения частиц газо- или пенообразующей добавки, а также гомогенизации и диспергирования составных компонентов массы. Для этих задач можно использовать аппарат вихревого слоя (АВС) от компании GlobeCore.

Преимущества ячеистого бетона

Основные характеристики пористого материала, которые повлияли на его популярность в строительной сфере:

• Высокие теплоизоляционные свойства
  Поры в ячеистом бетоне могут занимать до 85% объема материала, что делает его чрезвычайно легким, обеспечивает высокие теплоизоляционные характеристики. Он отличается лучшей способностью удерживать тепло по сравнению с традиционными материалами, в том числе кирпичом.
• Удобство использования
  За счет правильной геометрии и удобного форм-фактора строить из бетонных блоков быстрее и легче по сравнению с монолитным, кирпичным строительством. Кроме того, при укладывании блоков применяют специальный клей, а не раствор. Это выгодно и просто. А швы толщиной всего до 3 мм не выступают мостиками холода, в отличие от цементных прослоек между кирпичами.
• Высокая прочность
  Пористые блоки достаточно крепкие как для строительного материала. Поэтому пористый бетон уже стал не просто вспомогательной альтернативой кирпичу, железобетону, но и основательно их заменил в некоторых случаях.

Такие эксплуатационные качества обеспечили высокую популярность пористого материала и его широкую область применения.

Сферы применения

В основном применение ячеистого бетона сконцентрировано на сфере строительной теплоизоляции. Но кроме того его используют и для возведения стен зданий, сооружений. В зависимости от этого материал делится на теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоляционный и конструктивный. Объемная масса разных видов варьируется от 300 до 1200 кг/м³.

В целом применение ячеистого бетона распространено в таких сферах:

• утепление железобетонных перекрытий, чердаков, стен;
• строительство перегородок, ограждающих конструкций;
• возведение несущих стен, опор в малоэтажных домах, зданиях.

Из ячеистого бетона строят современные коттеджи, хозяйственные постройки, промышленные объекты, другие здания и сооружения. Его задействуют при возведении жилых комплексов, массивов, многоэтажных домов.

В связи с такими перспективами производство ячеистого бетона продолжает развиваться. Этот материал становится все более востребованным на рынке как в сфере частного, малоэтажного строительства, так и при возведении крупных объектов строительными компаниями. Поэтому есть смысл налаживать производство ячеистого бетона как на небольшом заводе строительных материалов, так и на крупном предприятии.

Производство ячеистого бетона – традиционные технологии

Существует несколько способов производства ячеистых бетонов. В зависимости от них твердение форм происходит автоклавным или неавтоклавным методом, а поризация смеси основана на газообразовании, пенообразовании или аэрировании. В результате мы получаем ячеистые бетоны соответствующих видов:

• газобетоны;
• пенобетоны;
• аэрированный продукт.

Таким образом, технологии в основном отличаются по способу поризации материала и методом его твердения. Так, например, газобетон готовят путем смешивания всех компонентов в сухом и мокром виде при помощи мешалок и мельниц, после чего сырье помещают в формы, где и происходит дальнейшее порообразование. А пенобетон изготавливают путем подготовки смеси на мешалках с ее одновременным вспучиванием, после чего уже вспененный продукт отправляют в формы.

Эффективность задействования АВС в процессе производства ячеистого бетона рассмотрим на примере популярной технологии с использованием газообразователя. Для начала проанализируем проблемы, которые поможет решить новое оборудование от компании GlobeCore.

Недостатки классической технологии производства ячеистого бетона

Популярная технология производства ячеистого бетона подразумевает использование газообразователя, с помощью которого вспучивают смесь. Как правило, в качестве такого компонента используют алюминиевую пудру. Во время реакции с водным раствором гидроокиси кальция выделяется кислород, образующий поры.

Чем однороднее будут расположены поры в бетоне и чем меньше они по размеру, тем выше эксплуатационные качества конечного материала. Чтобы достичь этого, важно как можно равномернее распределить газообразователь по всему объему смеси, добившись высокой степени его дисперсности. Кроме того, на качество влияет количество активного CaO в подготавливаемой массе.

Чтобы добиться высокой пористости материала, исходные компоненты (песок, известь) поддают обработке и дополнительному измельчению. При этом может применяться отдельно мокрый помол песка или совместный сухой помол компонентов.

Дополнительная обработка газообразователя представляет собой частичное удаление парафиновой пленки на поверхности частиц. Это делается путем перемешивания с водой и поверхностно-активными веществами. Но традиционные мешалки отличаются низкой эффективностью в контексте удаления парафиновой пленки.

Кроме того, в процессе подготовки газообразователя частицы алюминиевой пудры местами образуют комочки. В дальнейшем эти скопления частиц при химической реакции провоцируют чрезмерное, неравномерное выделение кислорода – образуются большие поры, пустоты. В результате бетонное изделие в этом месте отличается низкой прочностью и может треснуть.

А при недостаточном газовыделении в смесь добавляют до 25% извести. Кроме того, известь помогает получить необходимую прочность бетона до окончания процессов газообразования, что нужно для получения пористой структуры.

Таким образом, среди основных проблем традиционной технологии производства ячеистого бетона выделяют:

• образование раковин, трещин в материале;
• недостаточный выход газа для порообразования;
• низкую однородность смеси.

Применение аппарата вихревого слоя от компании GlobeCore помогает решить проблемы слипания частиц газообразователя, его недостаточную активность и неравномерное распределение по объему массы.

Производство ячеистого бетона c помощью аппарата вихревого слоя

Подготовка газообразователя на аппарате вихревого слоя подразумевает обработку алюминиевой суспензии в среде электромагнитного поля с применением ферромагнитных частиц. Кроме того, подготовка и активации известково-песчаных, цементно-песчаных смесей также производится в этих условиях.

Смесь обрабатывают в немагнитной рабочей камере, по пространству которой с высокой интенсивностью перемещаются ферромагнитные иголки за счет влияния электромагнитного поля, созданного индуктором — образуется вихревой слой. Эти иголки превращаются в миниатюрные мешалки и дробилки. В результате такой обработки получаем однородную массу с высокой степенью дисперсности и активации обрабатываемых веществ и смесей. Перемешивание, активация и измельчения при этом происходят под влиянием электромагнитного поля, акустических колебаний, высокого локального давления, электролиза.

Эффективность подготовки суспензии из алюминиевой пудры на аппарате вихревого слоя исследована и описана Д.Д. Логвиненко. В таблице 1 показано, как меняются физико-механические свойства газосиликата, полученного на основе газообразователя с обработкой на АВС и без нее.

Таблица 1

№ опыта	Условия приготовления суспензии	Производительность аппарата АВС-100, л/ч	Механические свойства газосиликата
			После обработки суспензии в АВС			После обработки суспензии в традиционной мешалке
			Объемная масса, γ, г/см3	Предел прочности при скалывании σс*10-5, Па	Коэффициент конструктивного качества	Объемная масса, γ, г/см3	Предел прочности при скалывании σс*10-5, Па	Коэффициент конструктивного качества
1	Алюминиевая пудра – 100% по отношению к расчетному количеству	120	385	18,7	2,56	396	15,2	2,03
			377	10,3	1,47	419	79,5	0,92
			414	11,8	1,41	438	10,8	1,14
2	Алюминиевая пудра –90% по отношению к расчетному количеству	950	386	14,5	1,85	437	14,1	1,51
			427	15,2	1,70	—	—	—
			375	12,3	1,80	—	—	—

Производство ячеистого бетона с использованием газообразователя, обработанного на АВС, позволило получить материал с прочностью на 10-30% выше, чем у образца, изготовленного традиционным способом. Коэффициент качества ячеистого бетона вырос на 20-60% по сравнению с исходными данными.

Кроме того, усовершенствованная технология производства ячеистого бетона стала экономичнее. Расход газообразователя сократился на 10%, а извести использовали меньше на 2%. При этом конечный продукт не стал тяжелее, а даже наоборот, его объемная масса уменьшалась. Прочность блоков возросла.

Не исключено, что на улучшение физико-механических показателей ячеистого бетона повлияла обработка в АВС известково-песчаных и цементно-песчаных смесей. Это связано с активацией частиц SiO₂, обусловленной образованием активных центров на поверхности песчинок.

Преимущества аппарата вихревого слоя в производстве ячеистого бетона

Производство ячеистого бетона с использованием АВС представляет собой оптимизацию технологических процессов на линии, сопровождающуюся повышением качества продукта за счет более эффективной обработки сырья, смесей. Это достигается благодаря следующим плюсам АВС:

• Универсальность
  Аппарат вихревого слоя подходит как для активации и подготовки суспензии из газообразователя, так и для перемешивания, диспергирования, активации остальных компонентов цементно-песчаной или известково-песчаной смеси. Оборудование подходит для мокрого помола, перемешивания компонентов, активации, измельчения песка и для сухого совместного перемешивания компонентов ячеистого бетона.
• Повышение качества продукции
  В результате подготовки компонентов и добавок на АВС получаем ячеистый бетон с лучшими физико-механическими характеристиками.
• Экономичность
  Кроме того, что техника сама по себе экономичнее традиционных установок в контексте затрат энергетических ресурсов, она позволяет снизить расход компонентов для вспучивания массы и уменьшить время обработки смесей.
• Удобство использования
  Аппарат вихревого слоя можно встроить в существующую линию по производству ячеистого бетона. При этом для установки не нужно сооружать фундамент или дополнительные конструкции, а аппарат является достаточно компактным.

Производство ячеистого бетона на аппарате вихревого слоя позволяет получать более качественный строительный материал и оптимизировать технологические процессы, что отражается на снижении себестоимости продукции, увеличении ее объемов.