Silikatprodukte. Anwendung im Bauwesen. Silikatmaterialien und -produkte. Allgemeine Informationen. Konzept der Autoklaventechnologie Arten von Silikatprodukten, Eigenschaften, Anwendung im Bauwesen

IN die größte Zahl Die Erdkruste (Lithosphäre) enthält freies Siliziumanhydrid oder Siliziumdioxid Si0 2. Es kommt in den meisten Mineralien in Form von Silikaten vor -> chemische Verbindungen mit basischen Oxiden. Freie, natürlich vorkommende kristalline Kieselsäure kommt in Form von Quarz vor, einem der häufigsten Mineralien in der Erdkruste. Seine Kristalle haben die Form sechseckiger Prismen mit sechseckigen Pyramiden an den Enden (Grundflächen). Quarz ist normalerweise undurchsichtig, häufiger ist er weiß und milchig. Quarz hat keine Spaltung, sein Bruch ist muschelförmig, er hat einen fettigen Glanz; Es verbindet sich bei normalen Temperaturen nicht mit Alkalien und wird durch Säuren (außer Flusssäure) nicht zerstört. Quarz hat ein spezifisches Gewicht von 2,65 und eine Härte von 7 auf der Härteskala. Quarz hat eine hohe Druckfestigkeit (ca. 20.000 kg/cm2) und eine gute Abriebfestigkeit. Beim Erhitzen auf eine Temperatur von 575 °C geht Quarz von der β-Modifikation in die α-Modifikation (Hochtemperatur) über und nimmt dabei schlagartig an Volumen um etwa 1,5 % zu. Bei einer Temperatur von 870 °C beginnt es sich in Tridymit (spezifisches Gewicht 2,26) umzuwandeln, wobei sein Volumen deutlich zunimmt (das Tridymit-Mineral kristallisiert in Form dünner sechseckiger Plättchen). Diese Veränderungen des Quarzvolumens bei hohen Temperaturen müssen bei der Herstellung von feuerfesten Quarzsandprodukten berücksichtigt werden. Bei einer Temperatur von 1710° C geht Quarz in einen flüssigen Zustand über. Durch schnelles Abkühlen der geschmolzenen Masse (Schmelze) entsteht Quarzglas – amorphe Kieselsäure mit einem spezifischen Gewicht von 2,3.

In der Natur hat das Mineral Opal eine amorphe Struktur, bei der es sich um ein Siliciumdioxidhydrat (Si0 2 *nH 2 0) handelt. Amorphes Siliciumdioxid ist aktiv und kann sich bei normalen Temperaturen mit Kalk verbinden, während kristallines Siliciumdioxid (Quarz) diese Fähigkeit nur unter dem Einfluss von Hochdruckdampf (in einem Autoklaven) oder während der Fusion erlangt.

GRUPPE VON ALUMINOSILIKATEN

Aluminiumoxid A1 2 O 3 nimmt nach Siliziumoxid in der Erdkruste den zweiten Platz ein. Freie Tonerde kommt in der Natur in den Mineralien Korund und anderen aluminiumhaltigen Mineralien vor.

Korund ist eines der härtesten Mineralien. Es wird zur Herstellung hochfeuerfester Materialien verwendet und ist ein wertvolles Schleifmittel.

Ein weiteres aluminiumhaltiges Material – Diaspor – ist Aluminiumoxidmonohydrat A1203. H20 und enthält 85 % A1203. Diaspor ist Teil von Bauxit – fein verteiltes Gestein, oft rot oder rot lila, reich an Aluminiumoxid (von 40 bis 80 %) und als Rohstoff für die Herstellung von Tonerdezement verwendet.

Aluminiumoxid kommt normalerweise in Form chemischer Verbindungen mit Siliziumdioxid und anderen Oxiden vor, die als Alumosilikate bezeichnet werden. Die häufigsten Alumosilikate in der Erdkruste sind Feldspäte, die gewichtsmäßig mehr als die Hälfte der Gesamtmasse der Lithosphäre ausmachen. Zur gleichen Mineralgruppe gehören Glimmer und Kaolinite.

GRUPPE EISEN-MAGNESIANISCHER SILIKATE

Die zu dieser Gruppe gehörenden Mineralien haben eine dunkle Farbe und werden daher oft als dunkel gefärbte Mineralien bezeichnet. Ihr spezifisches Gewicht ist größer als das anderer Silikate, die Härte liegt im Bereich von 5,5–7,5; sie haben eine erhebliche Viskosität. Mit einem großen Anteil davon in Gesteinen geben sie letztere ab dunkle Farbe und höhere Viskosität, d. h. erhöhte Schlagzähigkeit. Die häufigsten gesteinsbildenden Mineralien der Eisen-Magnesium-Gruppe sind Pyroxene, Amphibole und Olivin.

GRUPPE VON CARBONATEN

Die häufigsten gesteinsbildenden Mineralien in Sedimentgesteinen sind Karbonatminerale, die wichtigsten davon sind Calcit, Magnesit und Dolomit.

Calcit oder kristalliner Kalkspat CaC0 3 ist eines der häufigsten Mineralien in der Erdkruste. Es spaltet sich leicht entlang der Spaltungsebenen in drei Richtungen, hat ein spezifisches Gewicht von 2,7 und eine Härte von 3. Calcit ist in schwer löslich sauberes Wasser(0,03 g in 1 l), seine Löslichkeit nimmt jedoch stark zu, wenn das Wasser aggressives Kohlendioxid CO 2 enthält, da saures Calciumcarbonat Ca(HC0 3) 2 entsteht, dessen Löslichkeit fast 100-mal höher ist als die von Calcit.

Magnesit MgC0 3 entsteht hauptsächlich in Form erdiger oder dichter Aggregate mit kryptokristalliner Struktur. Es ist schwerer und härter als Calcit.

Dolomit CaC0 3 -MgC0 3 physikalische Eigenschaftenähnelt Calcit, ist jedoch härter und fester und in Wasser noch weniger löslich.

Gruppe von Sulfaten

Sulfatmineralien (Sulfate) kommen wie Carbonate häufig in Sedimentgesteinen vor; Die wichtigsten davon sind Gips und Anhydrit.

Gips CaS0 4 *2H 2 0 ist ein typisches Mineral von Sedimentgesteinen. Seine Struktur ist kristallin, teilweise feinkörnig, die Kristalle sind lamellar, säulenförmig, nadelförmig und faserig. Gips kommt hauptsächlich in Form fester körniger, faseriger und dichter Gesteine ​​zusammen mit Tonen, Schiefern, Steinsalzen und Anhydrit vor. Gips hat weiße Farbe, manchmal transparent oder durch Verunreinigungen in verschiedenen Farben gefärbt. Sein spezifisches Gewicht beträgt 2,3, die Härte 2.

Gips löst sich relativ leicht in Wasser bei einer Temperatur von 32–41 °C, seine Löslichkeit ist 75-mal höher als die von Calcit.

Anhydrit CaS0 4 hat ein spezifisches Gewicht von 2,8–3, eine Härte von 3–3,5; sieht aus wie Gips. Es kommt in Schichten und Adern zusammen mit Gips und Steinsalz vor. Unter dem Einfluss von Wasser verwandelt sich Anhydrit allmählich in Gips und sein Volumen nimmt zu.

STEINE CHEMISCHEN URSPRUNGS

Magnesit MgC03 wird zur Herstellung von feuerfesten und Magnesium senkenden Materialien – kaustischem Magnesit – verwendet.

Dolomit besteht hauptsächlich aus dem gleichnamigen Mineral CaC03 MgC03. Die Eigenschaften von Dolomiten ähneln denen dichter Kalksteine, manchmal haben sie sogar noch mehr hohe Qualitäten. Sie werden als Bausteine ​​und Schotter für Beton sowie zur Herstellung von feuerbeständigen Materialien und Bindemitteln (ätzender Dolomit) verwendet. Dolomiten sind weit verbreitet.

Gips CaS0 4 *2H 2 Q, bestehend aus dem gleichnamigen Mineral, wird hauptsächlich zur Herstellung von Gipsbindemitteln und als Zusatzstoff bei der Herstellung von Portlandzement verwendet.

Anhydrit CaS0 4, bestehend aus einem gleichnamigen Mineral, wird zur Gewinnung von Bindemitteln sowie zur Herstellung von Platten für verwendet Innenfutter. Äußerlich unterscheidet sich Anhydrit nicht merklich von Gips und kommt meist zusammen mit diesem vor.

Kalktuffsteine ​​entstanden durch die Ausfällung von CaCO 3 aus kalten und heißen unterirdischen Kohlendioxidwässern. Sehr poröse Kalktuffe werden als Material für dekorative Gebäude (Grotten usw.) und als Rohstoff für die Herstellung von Korbwaren verwendet, dichte Tuffsteine ​​mit kleinen, gleichmäßig verteilten Poren und einer Druckfestigkeit von bis zu 800 kg/cm 2 – z Außenverkleidung von Gebäuden.

BETON. GRUNDLEGENDE INFORMATIONEN ÜBER BETON

Beton ist ein Kunststein, der durch Aushärten einer rational ausgewählten Mischung aus Bindemittel, Wasser und Zuschlagstoffen (Sand und Schotter oder Kies) gewonnen wird. Die Mischung dieser Materialien vor dem Aushärten wird Betonmischung genannt.

Sand- und Schotterkörner bilden das Steingerüst aus Beton. Danach bildete sich Zementleim Schließung Betonmischung mit Wasser, umhüllt die Sand- und Schotterkörner, füllt die Lücken zwischen ihnen und übernimmt zunächst die Aufgabe, die Zuschlagstoffe zu schmieren, der Betonmischung Beweglichkeit (Fließfähigkeit) zu verleihen und anschließend beim Aushärten die Körner zu binden Zuschlagstoffe, die einen Kunststein bilden - Beton. Beton in Kombination mit Stahlbewehrung wird als Stahlbeton bezeichnet.

KLASSIFIZIERUNG VON BETON

Beton wird wie folgt klassifiziert die Hauptmerkmale: Volumengewicht, Bindemittelart, Festigkeit, Frostbeständigkeit und Verwendungszweck.

Die Hauptklassifizierung basiert auf dem Volumengewicht. Beton wird unterteilt in besonders schweren Beton mit einem Raumgewicht von mehr als 2500 g/m3, schweren Beton mit einem Raumgewicht von 1800 bis einschließlich 2500 kg/m3 und leichten Beton mit einem Raumgewicht von 500 bis einschließlich 1800 kg/m3 und extra -leicht – mit einem Volumengewicht von weniger als 500 kg/m3. m 3.

Abhängig von der Größtgröße der verwendeten Gesteinskörnungen wird zwischen Feinbeton mit einer Gesteinskörnung bis zu 10 mm und Grobbeton mit der größten Gesteinskörnung von 10–150 mm unterschieden.

Die wichtigsten Indikatoren für die Qualität von Beton sind seine Festigkeit und Haltbarkeit. Basierend auf der Druckfestigkeit werden Betone in die Klassen R in kg/cm2 eingeteilt. Schwerer Beton auf Basis von Zement und gewöhnlichen dichten Zuschlagstoffen hat die Güteklasse 100–600, extraschwerer Beton 100–200, Leichtbeton auf Basis poröser Zuschlagstoffe 25–300, Porenbeton 25–200, dichter Silikatbeton 100–400 und hitzebeständiger Beton 100-400.

Die Dauerhaftigkeit von Beton wird anhand des Grades der Frostbeständigkeit beurteilt. Basierend auf diesem Indikator wird Beton in Frostbeständigkeitsklassen Mrz eingeteilt: für Schwerbeton Mrz 50–300 und für Leichtbeton Mrz 10–200. Anhand der Art des Bindemittels wird Beton unterschieden: Zementbeton, hergestellt mit hydraulischen Bindemitteln – Portlandzement und seine Sorten;

Silikat – auf Kalkbindemitteln in Kombination mit Silikat- oder Aluminatkomponenten;

Gips – Verwendung von Gips-Anhydrit-Bindemitteln; Betone auf organischen Bindemitteln.

Schwerbeton wird aus Zement und herkömmlichen dichten Zuschlagstoffen hergestellt, Leichtbeton aus Zement unter Verwendung natürlicher oder künstlicher poröser Zuschlagstoffe. Eine Art Leichtbeton ist Porenbeton, bei dem es sich um eine ausgehärtete Mischung aus Bindemittel, Wasser, feinverteilter Kieselsäurekomponente und einem Treibmittel handelt. Es zeichnet sich durch eine hohe Porosität (bis zu 80-90 %) mit gleichmäßig verteilten kleinen Poren aus. Silikatbeton wird aus einer Mischung aus Kalk und Quarzsand hergestellt und anschließend in einem Autoklaven bei einem Druck von 9–16 atm (g) und einer Temperatur von 174,5–200 °C ausgehärtet.

Beton kann je nach Verwendungszweck folgender Art sein:

normal - für tragende Strukturen aus Beton und Stahlbeton von Gebäuden und Bauwerken (Säulen, Balken, Platten);

hydraulisch – für Dämme, Schleusen, Kanalauskleidung usw.;

für Gebäude und leichte Böden;

für Böden und Straßenbeläge und Fundamente;

besonderer Zweck: säurebeständig, hitzebeständig, extra schwer für biologischen Schutz.

Letztere werden aus Zement hergestellt Sondertypen Zuschlagstoffe mit hoher Schüttdichte.

Zement

Zur Herstellung von Schwerbeton werden gewöhnlicher Portlandzement, plastifiziert und hydrophob, Portlandzement mit hydraulischen Zusätzen, Portlandhüttenzement usw. verwendet. Die Eigenschaften dieser Zemente und die Anforderungen an sie werden im vierten Kapitel dargelegt.

Wasser mischen

Zum Schalen Betonmischungen Beim Gießen von Beton wird Wasser verwendet, das keine schädlichen Verunreinigungen enthält, die die normale Aushärtung des Betons beeinträchtigen – Säuren, Sulfate, Fette, Pflanzenöle, Zucker usw. Sumpf- und Abwasser sowie kontaminiertes Wasser sollten nicht verwendet werden schädliche Verunreinigungen, mit einem pH-Wert von weniger als 4 und einem Sulfatgehalt (berechnet als SO3) von mehr als 0,27 %. Meer- und andere mineralsalzhaltige Wässer dürfen nur verwendet werden, wenn der Gesamtsalzgehalt 2 % nicht überschreitet. Die Eignung von Wasser für Beton ist nachgewiesen chemische Analyse und Vergleichstests zur Festigkeit von Betonproben, die damit und mit sauberem Trinkwasser hergestellt und im Alter von 28 Tagen getestet wurden. bei Lagerung unter normalen Bedingungen. Wasser gilt als geeignet, wenn damit aufbereitete Proben mindestens eine geringere Festigkeit aufweisen als mit sauberem Trinkwasser zubereitete Proben.

Sand

Sand ist ein lockeres Gemisch aus Körnern mit einer Partikelgröße von 0,14 bis 5 mm, das durch die natürliche Zerstörung massiver Gesteine ​​oder deren Zerkleinerung entsteht (Natursande). Neben natürlichen Sanden werden auch künstliche Sande verwendet, die durch Zerkleinern oder Granulieren von Hütten- und Brennstoffschlacken oder speziell aufbereiteten Materialien – Blähton, Agloporit usw. – gewonnen werden. Es können fraktionierte und unfraktionierte Sande verwendet werden.

Grobes Aggregat

Als grobe Zuschlagstoffe für Schwerbeton werden Kies oder Schotter aus Gesteinen, seltener Schlacke und Ziegelschotter verwendet.

Kies ist eine Ansammlung von Körnern mit einer Größe von 5-70 (150) mm, die durch die natürliche Zerstörung von Gesteinen entstanden sind. Das Kieskorn hat eine abgerundete Form und glatte Oberfläche. Für -Beton sind niedrig gerundete, schotterförmige Körner am vorteilhaftesten, schlimmer sind eiförmige (abgerundete) und noch schlimmer sind lamellenförmige und nadelförmige Körner, die die Festigkeit des Betons verringern. Der Gehalt an Lamellen- und Nadelkörnern im Kies darf nicht mehr als 15 % und an Körnern aus schwachem (porösem) Gestein nicht mehr als 10 % betragen. Je nach Korngröße wird Kies in die Fraktionen 5-10, 10-20, 20-40 und 40-70 mm eingeteilt.

Häufig kommt neben Sand auch Kies vor. Wenn der Kies 25–40 % Sand enthält, spricht man von einer Sand-Kies-Mischung.

Schotter entsteht durch Zerkleinern von massiven Steinen, Kies, Felsbrocken oder anderen Steinen künstliche Steine in 5-70 mm große Stücke schneiden. Zur Herstellung von Beton werden üblicherweise Schotter verwendet, der durch Zerkleinern von dichtem Gestein gewonnen wird, Schotter aus Kies und Schotter aus Hochöfen und Herdschlacke.

GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN VON BETONMISCHUNG UND BETON

Schwerer Beton wird meist aus Portlandzement, Quarzsand und Kies oder Schotter aus dichtem Gestein hergestellt. Beton muss durch eine konstruktive Festigkeit erreicht werden bestimmten Zeitraum und andere Eigenschaften aufweisen, die dem Zweck der hergestellten Struktur entsprechen (Wasserbeständigkeit, Frostbeständigkeit, Dichte usw.). Darüber hinaus ist eine gewisse Beweglichkeit der Betonmischung erforderlich, die den anerkannten Methoden ihrer Verlegung entspricht.

Jede dieser Komponenten beeinflusst die viskoplastischen Eigenschaften der Mischung. Wenn man also den Anteil an Zuschlagstoffen erhöht, wird die Mischung steifer; wenn Zementleim plastischer und flüssiger ist. Beeinflusst die Eigenschaften der Betonmischung und die Viskosität des Zementleims erheblich. Je mehr Wasser im Zementleim enthalten ist, desto plastischer ist der Teig und desto plastischer ist dementsprechend auch die Betonmischung.

Eine der Haupteigenschaften einer Betonmischung ist die Thixotropie – die Fähigkeit, sich unter periodisch wiederholten mechanischen Einwirkungen (z. B. Vibrationen) zu verflüssigen und wieder einzudicken, wenn diese Einwirkung aufhört. Der Mechanismus der thixotropen Verflüssigung besteht darin, dass beim Vibrieren die Kräfte der inneren Reibung und Adhäsion zwischen den Partikeln abnehmen und die Betonmischung flüssig wird. Diese Eigenschaft wird häufig beim Verlegen und Verdichten von Betonmischungen genutzt.

Abbildung 9.1. Bestimmung der Mobilität plastischer Betonmischungen durch Kegelsetzung (OC):

1 Stützen, 2 Griffe, 3 Kegelform, 4 Betonmischung.

Verarbeitbarkeit – verallgemeinert technische Spezifikationen Viskoplastische Eigenschaften der Betonmischung. Unter Verarbeitbarkeit versteht man die Fähigkeit einer Betonmischung, unter dem Einfluss bestimmter Techniken und Mechanismen problemlos in eine Form zu passen und ohne Delaminierung verdichtet zu werden. Die Verarbeitbarkeit von Mischungen wird je nach Konsistenz anhand der Beweglichkeit oder Steifigkeit beurteilt.

Als Merkmal der Verarbeitbarkeit von Kunststoffmischungen, die sich unter dem Einfluss ihres Eigengewichts verformen können, dient die Beweglichkeit. Der Einbruch ist durch die Setzung eines Standardkegels gekennzeichnet, der aus der zu prüfenden Betonmischung gebildet wird. Dazu wird eine Kegelform aus Metall aufgesetzt horizontale Fläche, in drei Schichten mit Betonmischung gefüllt, wobei jede Schicht mit Bajonett verdichtet wird. Die überschüssige Mischung wird abgeschnitten, die Kegelform entfernt und die Setzung des Kegels aus der Betonmischung gemessen – OK (Abb. 9.1), deren Wert (in Zentimetern) als Indikator für die Mobilität dient.

Steifigkeit- Merkmale der Verarbeitbarkeit von Betonmischungen, bei denen keine Kegelsetzung beobachtet wird (OK = 0). Sie wird durch die Vibrationszeit (in Sekunden) bestimmt, die erforderlich ist, um einen vorgeformten Kegel aus Betonmischung mit einem speziellen Gerät (Abb. 12.3), einem Metallzylinder mit einem Durchmesser von 240 mm und einer Höhe von 200 mm, zu nivellieren und zu verdichten mm mit einem Ständer und Stab 6 und einer Metallscheibe 4 mit sechs Löchern. Das Gerät wird auf einer Standard-Rüttelplattform 1 befestigt, darin wird eine Kegelform 3 eingesetzt. Der Kegel wird in drei Schichten mit Betonmischung gefüllt, wobei jede Schicht 25-mal mit Bajonetten verschlossen wird. Dann wird die Kegelform entfernt und durch Drehen des Stativs abgesenkt Metallscheibe 4 auf die Oberfläche der Betonmischung auftragen. Schalten Sie anschließend den Vibrator ein. Als Indikator für die Härte der Mischung (W) gilt die Zeit, in der sich die Mischung gleichmäßig in der zylindrischen Form 2 verteilt und durch mindestens zwei Löcher der Scheibe Milchbrei freigesetzt wird.

Reis. 9.2. Schema zur Bestimmung der Härte (H) einer Betonmischung:

a - das Gerät in der Ausgangsposition; b – das Gleiche, am Ende der Tests; 1 - Vibrationsplattform; 2 - zylindrische Form; 3- Betonmischung; 4 - Scheibe mit Löchern; 5-Buchse; b - Stab; 7 - Betonmischung nach Vibration

Je nach Verarbeitbarkeit werden starre und flexible Betonmischungen unterschieden (Tabelle 9.1).

Starre Betonmischungen enthalten im Vergleich zu mobilen Betonmischungen gleicher Festigkeit eine geringe Menge Wasser und dementsprechend eine geringere Menge Zement. Starre Mischungen erfordern eine intensive mechanische Verdichtung: längere Vibration, Vibrationsverdichtung usw. Solche Mischungen werden bei der Herstellung von Fertigteilen verwendet Stahlbetonprodukte unter Fabrikbedingungen (zum Beispiel in Wohnungsbaufabriken); Unter Baubedingungen werden starre Mischungen selten verwendet.

Tabelle 9.1. Klassifizierung von Betonmischungen nach Verarbeitbarkeit

Bewegliche Mischungen zeichnen sich durch einen hohen Verbrauch an Wasser und dementsprechend Zement aus. Bei diesen Mischungen handelt es sich um eine dicke Masse, die sich beim Rütteln leicht verflüssigt. Mischungen der Sorten PZ und P4 sind flüssig; Unter dem Einfluss der Schwerkraft füllen sie die Form ohne nennenswerten mechanischen Aufwand. Bewegliche Gemische können mit Betonpumpen durch Rohrleitungen transportiert werden.

Kohäsion ist die Fähigkeit einer Betonmischung, eine homogene Struktur beizubehalten, das heißt, sich beim Transport, beim Verlegen und beim Verdichten nicht zu lösen. Unter mechanischen Einwirkungen auf die Betonmischung wird durch deren thixotrope Verflüssigung ein Teil des Wassers als leichteste Komponente nach oben gedrückt. Grobe Gesteinskörnungen, deren Dichte in der Regel größer ist als die Dichte des Mörtelteils (eine Mischung aus Zement, Sand und Wasser), sinken ab (leichte Gesteinskörnungen (Blähton usw.) können dagegen schwimmen. All dies macht den Beton heterogen und verringert seine Festigkeit und Frostbeständigkeit.

FESTIGKEIT, GÜTE UND BETONKLASSE

Schwerer Beton- der wichtigste strukturelle Baustoff, daher wird eine Bewertung seiner Festigkeitseigenschaften gegeben großartige Aufmerksamkeit. Die Festigkeitseigenschaften von Beton werden streng nach den Anforderungen der Normen bestimmt. Zur Charakterisierung der Festigkeit von Beton werden mehrere Indikatoren verwendet. Die Heterogenität des Werkstoffs Beton wird im Hauptfestigkeitsmerkmal – der Betonklasse – berücksichtigt.

Stärke. Wie bei allen Steinmaterialien ist die Zugfestigkeit von Beton bei Druck deutlich (10...15-fach) höher als bei Zug und Biegung. Daher arbeitet Beton in Bauwerken in der Regel unter Druck. Wenn man von der Festigkeit von Beton spricht, meint man seine Druckfestigkeit.

Portlandzementbeton gewinnt allmählich an Festigkeit. Bei normalen Temperaturen und konstanter Luftfeuchtigkeit setzt sich das Wachstum der Betonfestigkeit über einen langen Zeitraum fort, die Geschwindigkeit des Festigkeitszuwachses lässt jedoch mit der Zeit nach.

Die Festigkeit von Beton wird üblicherweise anhand des arithmetischen Mittels der Testergebnisse von Proben dieses Betons nach 28 Tagen normaler Aushärtung beurteilt. Hierzu werden Würfelproben mit den Maßen 150 x 150 x 150 mm verwendet, die aus einer Arbeitsbetonmischung hergestellt und bei (20 ± 2) °C an Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 95 % (oder unter anderen Bedingungen, die die Konservierung gewährleisten) ausgehärtet werden Feuchtigkeit im Beton). Methoden zur Bestimmung der Festigkeit von Beton werden durch die Norm geregelt.

Betonmarke. Basierend auf dem arithmetischen Mittelwert der Betonfestigkeit wird seine Qualität bestimmt – der gerundete Festigkeitswert (und die Rundung geht immer nach unten). Für Schwerbeton gelten folgende Druckfestigkeitsklassen: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 und 800 kgf/cm2. Verwenden Sie bei der Bezeichnung einer Marke den Index „M“; Beispielsweise bedeutet die Betonsorte M350, dass ihre durchschnittliche Festigkeit mindestens 35 MPa (jedoch nicht mehr als 40) beträgt.

Eine Besonderheit von Beton ist die große Heterogenität seiner Eigenschaften.

Dies wird durch Schwankungen in der Qualität der Rohstoffe (Sand, grobe Zuschlagstoffe und sogar Zement), Verstöße gegen die Vorschriften für die Herstellung der Betonmischung, ihren Transport und ihre Verlegung erklärt

(Verdichtungsgrad) und Härtungsbedingungen. All dies führt zu Schwankungen in der Festigkeit von Beton derselben Güteklasse. Je höher die Produktionskultur ( Bessere Qualität(Vorbereitung der Materialien, Vorbereitung und Einbau des Betons usw.), desto geringer sind die möglichen Schwankungen in der Festigkeit des Betons. Für den Bauherrn ist es wichtig, Beton nicht nur mit einer vorgegebenen Durchschnittsfestigkeit zu erhalten, sondern auch mit minimalen Abweichungen (insbesondere nach unten) von dieser Festigkeit. Ein Indikator, der mögliche Schwankungen in der Betonqualität berücksichtigt, ist die Betonklasse.

Konkreter Unterricht- Dies ist ein numerisches Merkmal einer seiner Eigenschaften (einschließlich Festigkeit), das mit garantierter Sicherheit akzeptiert wird (normalerweise 0,95). Das bedeutet, dass die durch die Klasse vorgegebene Eigenschaft, beispielsweise die Festigkeit von Beton, in mindestens 95 von 100 Fällen erreicht wird.

Das Konzept der „Betonklasse“ ermöglicht die Zuordnung der Betonfestigkeit unter Berücksichtigung ihrer tatsächlichen oder möglichen Variation. Je geringer die Festigkeitsschwankungen sind, desto höher ist die Betonklasse bei gleicher durchschnittlicher Festigkeit.

GOST 26633-85 legt die folgenden Schwerbetonklassen hinsichtlich der Druckfestigkeit (MPa) fest: 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 25; dreißig; 32,5; 40; 45; 50; 55 und 60. Die Druckfestigkeitsklasse wird mit dem lateinischen Buchstaben B bezeichnet, rechts davon ist die garantierte Festigkeit in MPa angegeben. Somit hat Beton der Klasse B15 eine Druckfestigkeit von mindestens 15 MPa mit einer garantierten Festigkeit von 0,95.

Die Beziehung zwischen Betonklassen und -qualitäten ist nicht eindeutig und hängt von der Homogenität des Betons ab, die anhand des Variationskoeffizienten bewertet wird. Je niedriger der Variationskoeffizient ist, desto homogener ist der Beton. Mit abnehmendem Variationskoeffizienten nimmt die Betonklasse gleicher Güte deutlich zu. Bei einer Betonsorte M300 und einem Variationskoeffizienten von 18 % ergibt sich also die Betonklasse B15 und bei einem Variationskoeffizienten von 5 % B20, also eine ganze Stufe höher. Dies zeigt, wie wichtig es ist, alle technologischen Vorgänge sorgfältig durchzuführen und die Produktionsstandards zu verbessern. Nur in diesem Fall wird bei konstantem Zementverbrauch eine hohe Homogenität des Betons und eine höhere Festigkeitsklasse erreicht.

Bauvorschriften Es wurde ein Standardvariationskoeffizient der Betonfestigkeit von 13,5 % angenommen, der die Technologie charakterisiert konkrete Arbeit als zufriedenstellend.

Die Beziehung zwischen den Betonklassen hinsichtlich der Druckfestigkeit und ihren Qualitäten mit einem Standardvariationskoeffizienten von 13,5 % ist in der Tabelle angegeben. 9.2.

Tabelle 9:2. Die Beziehung zwischen Marken und Klassen von Schwerbeton nach Festigkeit mit einem Variationskoeffizienten von 13,5 %

GRUNDLEGENDE EIGENSCHAFTEN VON SCHWERBETON

Zu den Haupteigenschaften von Schwerbeton gehören neben der Festigkeit: Porosität, Verformbarkeit (E-Modul, Kriechen, Schwinden), Wasserdurchlässigkeit, Frostbeständigkeit, thermophysikalische Eigenschaften usw.

Verformbarkeit Beton. Beton verhält sich unter Belastung nicht wie ein vollkommen elastischer Körper (z. B. Glas), sondern wie ein elastisch-viskoplastischer Körper (Abb. 9.3). Bei geringen Spannungen (nicht mehr als 0,2 der Grenzfestigkeit) verformt sich Beton wie ein elastisches Material. Darüber hinaus hängt sein anfänglicher Elastizitätsmodul von der Porosität und Festigkeit ab und beträgt 10 4 MPa für schweren Beton (2,2...3,5) (für hochporösen Porenbeton beträgt der Elastizitätsmodul etwa 10 4 MPa).

Abb.9.3. Spannungskurve Abb. 9.4. Entwicklung von Betonverformungen

in Koordinaten σ - ε in der Zeit: ε initial - anfängliche Verformung des Betons

im Moment des Ladens; ε p - def. kriechen

Bei hohen Belastungen kommt es zu plastischen (Rest-)Verformungen, die durch das Wachstum von Mikrorissen und plastische Verformungen der Gelkomponente des Zementsteins entstehen.

Kriechen- die Tendenz von Beton, die plastischen Verformungen bei längerer statischer Belastung zu verstärken. Das Kriechen von Beton ist auch mit den plastischen Eigenschaften des Zementgels und der Bildung von Mikrorissen verbunden. Im Laufe der Zeit verfällt es (Abb. 9.4). Die absoluten Kriechwerte hängen von vielen Faktoren ab. Besonders aktiv entwickelt sich das Kriechen, wenn Beton eingefüllt wird junges Alter. Kriechen kann auf zwei Arten bewertet werden: als positiver Prozess, der zur Reduzierung von Spannungen aufgrund von Wärme- und Schrumpfprozessen beiträgt, und als negatives Phänomen, das beispielsweise die Wirkung der Vorspannbewehrung verringert.

Schwindung- der Prozess der Verkleinerung von Betonelementen, wenn diese sich in einem lufttrockenen Zustand befinden. Der Hauptgrund für die Schrumpfung ist die Kompression der Gelkomponente durch Wasserverlust.

Je höher das Volumen des Zementleims im Beton ist, desto höher ist die Schwindung des Betons (Abb. 9.5). Im Durchschnitt beträgt die Schwindung von Schwerbeton 0,3...0,4 mm/m.

Reis. 9.5. Schwindungskurven beim Aushärten an der Luft: 1-Zementstein, 2-Mörtel, 3-Beton

Durch die Schwindung des Betons können in Beton- und Stahlbetonkonstruktionen, also den Elementen, große Schwindspannungen auftreten Fern Mit Schrumpfnähten schneiden, um Risse zu vermeiden. Wenn die Betonschrumpfung in einem 30 m langen Bauwerk 0,3 mm/m beträgt, beträgt die Gesamtschrumpfung 10 mm. Schwindrisse im Beton an der Kontaktstelle zum Zuschlagstoff und im Zementstein selbst können die Frostbeständigkeit verringern und als Quelle für Betonkorrosion dienen.

Porosität. So seltsam es auch erscheinen mag, ein so dicht aussehendes Material weist eine bemerkenswerte Porosität auf. Der Grund für sein Auftreten liegt, wie bereits mehrfach erwähnt, in der überschüssigen Menge an Anmachwasser. Betonmischung danach korrekte Installation ist ein dichter Körper. Beim Aushärten wird ein Teil des Wassers durch die Mineralien des Zementklinkers chemisch gebunden (bei Portlandzement etwa 0,2 Gewichtsprozent Zement), der verbleibende Teil verdunstet nach und nach und hinterlässt Poren. In diesem Fall kann die Porosität von Beton durch die Formel bestimmt werden

P = [(V - ώ C)/1000] 100,

Dabei sind B und C der Verbrauch an Wasser und Zement pro 1 m 3, ώ die Menge an chemisch gebundenem Wasser in Bruchteilen der Zementmasse.

So bindet Zement im Alter von 28 Tagen 17 % seiner Masse an Wasser; Der Wasserverbrauch in diesem Beton beträgt 180 kg und der Zementverbrauch 320 kg. Dann beträgt die Porosität dieses Betons:

P = [(180 – 0,17–320)/1000] 100 = 12,6 %.

Dies ist die Gesamtporosität, einschließlich Gelmikroporen und Kapillarporen (das Volumen der eingeschlossenen Luft wird nicht berücksichtigt). Im Hinblick auf den Einfluss auf die Durchlässigkeit und Frostbeständigkeit von Beton ist die Anzahl der Kapillarporen wichtig. Das relative Volumen solcher Poren kann mit der Formel % berechnet werden:

P k = [(V -2 ώ C)/1000]100

In unserem Fall beträgt die Anzahl der Kapillarporen 7,3 %.

Wasseraufnahme und -durchlässigkeit. Dank seiner kapillarporösen Struktur kann Beton sowohl bei Kontakt mit ihm als auch direkt aus der Luft Feuchtigkeit aufnehmen. Die hygroskopische Feuchtigkeitsaufnahme in Schwerbeton ist unbedeutend, in Leichtbeton (und insbesondere in Porenbeton) kann sie jedoch 7...8 bzw. 20...25 % erreichen. "

Die Wasseraufnahme charakterisiert die Fähigkeit von Beton, Feuchtigkeit im tropfenflüssigen Zustand aufzunehmen; es hängt hauptsächlich von der Beschaffenheit der Poren ab. Je mehr kapillar miteinander verbundene Poren im Beton vorhanden sind, desto größer ist die Wasseraufnahme. Die maximale Wasseraufnahme von Schwerbeton mit dichten Zuschlagstoffen beträgt 4...8 Gew.-% (10...20 Vol.-%). Bei Leicht- und Porenbeton liegt dieser Wert deutlich höher.

Eine hohe Wasseraufnahme wirkt sich negativ auf die Frostbeständigkeit von Beton aus. Um die Wasseraufnahme zu verringern, greifen sie auf die Hydrophobierung von Beton sowie auf die Dampf- und Abdichtung von Bauwerken zurück.

Die Wasserdurchlässigkeit von Beton wird hauptsächlich durch die Durchlässigkeit des Zementsteins und der Kontaktzone „Zementstein – Gesteinskörnung“ bestimmt; Darüber hinaus können Mikrorisse im Zementstein und Mängel in der Haftung der Bewehrung am Beton die Wege für die Flüssigkeitsfiltration durch den Beton sein. Die hohe Wasserdurchlässigkeit von Beton kann zu seiner schnellen Zerstörung durch Korrosion des Zementsteins führen.

Um die Wasserdurchlässigkeit zu verringern, ist es notwendig, Füllstoffe entsprechender Qualität (mit sauberer Oberfläche) sowie spezielle Dichtungszusätze (Flüssigglas, Eisenchlorid) oder expandierende Zemente zu verwenden. Letztere werden zur Betonabdichtung eingesetzt.

Basierend auf der Wasserbeständigkeit wird Beton in die Klassen W2; W4; W6; W8 und W12. Die Markierung gibt den Wasserdruck (kgf/cm2) an, bei dem eine 15 cm hohe Zylinderprobe bei Standardtests kein Wasser durchlässt.

Frostbeständigkeit- der Hauptindikator, der die Haltbarkeit bestimmt konkrete Strukturen in unserem Klima. Die Frostbeständigkeit von Beton wird durch abwechselndes Einfrieren bei minus (18 ± 2) °C und Auftauen in Wasser bei (18 ± 2) °C beurteilt, wobei Proben des geprüften Betons zuvor mit Wasser gesättigt wurden. Die Dauer eines Zyklus beträgt je nach Probengröße 5...10 Stunden.

Als Frostbeständigkeit wird angenommen größte Zahl„Gefrier-Tau-Zyklen“, denen die Proben standhalten können, ohne dass die Druckfestigkeit um mehr als 5 % im Vergleich zur Festigkeit der Kontrollproben zu Beginn der Tests abnimmt. Es wurden folgende Frostbeständigkeitsklassen für Beton festgelegt: F25, F35, F50, F75, F100...1000. Die Norm sieht auch beschleunigte Prüfverfahren in Salzlösung oder Tiefgefrieren auf minus (50 ± 5) °C vor.

Der Grund für die Zerstörung von Beton unter den betrachteten Bedingungen ist die Kapillarporosität (Abb. 12.16). Wasser dringt durch Kapillaren in den Beton ein und zerstört dort beim Gefrieren nach und nach dessen Struktur. Somit ist Beton, dessen Porosität wir höher berechnet haben, gemäß Abb. 12.16 muss eine Frostbeständigkeit von F150...F200 aufweisen.

Um Beton mit hoher Frostbeständigkeit zu erhalten, muss eine Mindestkapillarporosität (nicht mehr als 6 %) erreicht werden. Dies ist möglich, indem der Wassergehalt in der Betonmischung reduziert wird, was wiederum möglich ist durch:

Harte Betonmischungen, die beim Einbau intensiv verdichtet werden;

Plastifizierende Zusätze, die die Verarbeitbarkeit von Betonmischungen ohne Zugabe von Wasser erhöhen.

Thermophysikalische Eigenschaften.

Die wichtigsten davon sind Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität und Temperaturverformung.

Die Wärmeleitfähigkeit von Schwerbeton ist auch im lufttrockenen Zustand hoch – etwa 1,2–1,5 W/(m·K), d. h. 1,5–2-mal höher als die von Ziegeln. Daher kann schwerer Beton nur in Verbindung mit umschließenden Bauwerken verwendet werden effektive Wärmedämmung. Leichtbeton (siehe § 12.7), insbesondere Porenbeton, weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit von 0,1...0,5 W/(m·K) auf und wird vorzugsweise in umschließenden Bauwerken eingesetzt.

Die Wärmekapazität von schwerem Beton liegt wie bei anderen Steinmaterialien im Bereich von 0,75...0,92 J/(kg K); im Durchschnitt - 0,84 J/(kg K).

Temperaturverformungen. Temperaturkoeffizient der Längenausdehnung von Schwerbeton (10...12) Yu DS1. Dies bedeutet, dass bei einer Erhöhung der Betontemperatur um 50 °C die Ausdehnung etwa 0,5 mm/m beträgt. Um Risse zu vermeiden, werden daher Langzeitkonstruktionen mit Dehnungsfugen geschnitten.

Große Temperaturschwankungen können aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von groben Gesteinskörnungen und Zementsteinen zu inneren Rissen im Beton führen.

LEICHTBETON

Erheblicher Nachteil normalerweise schwerer Beton – hohe Dichte (2400...2500 kg/m3). Durch die Reduzierung der Betondichte erreichen Bauherren mindestens zwei positive Resultate: Gewicht nimmt ab Gebäudestrukturen; ihre Wärmedämmeigenschaften nehmen zu.

Leichtbeton (zu Beginn des 20. Jahrhunderts als „Warmbeton“ bezeichnet) – Beton mit einer Dichte von weniger als 1800 kg/m3 – universelles Material für umschließende und tragende Konstruktionen von Wohn- und Industriegebäuden. Die meisten von ihnen bestehen aus Wandpaneele und Blöcke, Platten Dacheindeckungen und Steine ​​zum Mauern. Der Begriff „Leichtbeton“ vereint eine große Gruppe von Betonen mit unterschiedlicher Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften.

Je nach Verwendungszweck wird Leichtbeton unterteilt in:

Strukturell (Festigkeitsklasse - B7,5...B35; Dichte - 1800 kg/m3);

Struktur- und Wärmedämmung (Festigkeitsklasse nicht weniger als ВЗ,0, Dichte -600...1400 kg/m3);

Wärmedämmung - besonders leicht (Dichte< 600 кг/м3).

Je nach Struktur und Art der Erzielung der porösen Struktur wird Leichtbeton unterteilt in die folgenden Typen:

kontinuierlicher Beton mit porösen Zuschlagstoffen;

Porenbeton, der weder grobe noch feine Zuschlagstoffe enthält und dessen Rolle kleine kugelförmige Poren (Zellen) spielen;

großporig, in dem kein feines Aggregat vorhanden ist, wodurch Hohlräume zwischen den Partikeln des groben Aggregats entstehen.

Für Leichtbeton werden folgende Festigkeitsklassen (MPa) festgelegt: von B2 bis B40. Die Festigkeit von Leichtbeton hängt von der Qualität der Zuschlagstoffe, der Marke und der Menge des verwendeten Zements ab. In diesem Fall ändert sich natürlich auch die Dichte des Betons.

Für Leichtbeton sind 19 Dichteklassen (kg/m3) von D200 bis D2000 festgelegt (im Abstand von 100 kg/m3). Eine reduzierte Dichte von Leichtbeton kann durch porösen Zementstein erreicht werden.

Die Wärmeleitfähigkeit von Leichtbeton hängt von seiner Dichte und Feuchtigkeit ab (Tabelle 9.3). Eine Erhöhung der volumetrischen Luftfeuchtigkeit um 1 % erhöht die Wärmeleitfähigkeit von Beton um 0,015...0,035 W/(m·K).

Tabelle 9.3. Durchschnittliche Wärmeleitfähigkeitswerte von Leichtbeton

Frostbeständigkeit von Leichtbeton, wenn dieser porös ist

Silikatmaterialien und autoklavierte Produkte sind künstliche Baukonglomerate auf der Basis von kalkhaltigem, kieselsäurehaltigem (Silikat-)Gestein, die bei der Behandlung im Autoklaven unter Einwirkung von Dampf bei hoher Temperatur und erhöhtem Druck synthetisiert werden. Einer der Hauptbestandteile der Rohstoffmischung, aus der die Produkte hergestellt werden, ist Kalk, der während der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung chemisch stark mit Kieselsäure reagiert. Deshalb ist der zweite Hauptbestandteil der Rohstoffmischung Quarzsand oder andere kieselsäurehaltige mineralische Stoffe wie Schlacke, Asche von Wärmekraftwerken usw. Damit die chemische Wechselwirkung recht intensiv ablaufen kann, wird der Kieselsäureanteil fein zerkleinert Boden. Je feiner der Brechsand ist, desto höher sollte der relative Kalkgehalt in der Mischung sein. Weitere Bestandteile können auch Füllstoffe in Form von ungemahlenem Quarzsand, Schlacke, Blähton, Blähperlit usw. sein. Ein unverzichtbarer Bestandteil aller Mischungen ist Wasser.

Autoklavierte Silikatprodukte umfassen Kalksandstein, große Silikatblöcke, Platten aus schwerem Silikatbeton, Boden- und Wandpaneele, Säulen, Balken usw. Leichte Zuschlagstoffe ermöglichen es, das Gewicht von Wandpaneelen und anderen Elementen zu reduzieren. Silikatprodukte werden massiv oder leichtgewichtig mit durchgehenden oder halbgeschlossenen Hohlräumen hergestellt. Von besonderer Bedeutung sind Silikatporenbetone, die mit gleichmäßig verteilten Luftzellen bzw. Blasen gefüllt sind. Sie können einen strukturellen und wärmeisolierenden Zweck haben, der die Form und Größe der Produkte sowie ihre Qualitätsindikatoren bestimmt.

Die für Baustoffe erforderlichen Eigenschaften erhalten die Produkte nach der Behandlung im Autoklaven, bei der ein neuer kalkhaltiger Kieselzement mit seinen charakteristischen Neubildungen von Calcium- und Magnesiumhydrosilikaten sowie wasserfreien Silikaten entsteht.

Die Möglichkeit der Bildung eines steinähnlichen Produkts in einem Autoklaven wurde festgestellt Ende des 19. Jahrhunderts Jahrhundert, aber zum ersten Mal wurde in unserem Land die Massenproduktion von Silikatprodukten, Teilen und Strukturen, insbesondere Beton, organisiert. Die Technologie für ihre Herstellung ist mechanisiert und weitgehend automatisiert, was im Vergleich zu günstigeren Produkten gewährleistet Zementmaterialien und Produkte. Effektive Forschung in dieser Richtung wurde von P.I. durchgeführt. Bozhenov, A.V. Volzhensky, P.P. Budnikov, Yu.M. Buttom et al. Es wurde gezeigt, dass während der Autoklavenbehandlung die stabilsten niedrigbasischen Hydrosilikate mit einem Ca0:SiO2-Verhältnis im Bereich von 0,8–1,2 gebildet werden, obwohl in Zwischenstadien der Erstarrung auch stärker basische Hydrosilikate möglich sind Chemische Komponenten. PI. Bozhenov weist auf die „technische Synthese“ eines zementären Bindemittels in einem autoklavierten Konglomerat hin, das aus einer Mischung von Hydrosilikaten besteht, und ist der Ansicht, dass chemische Rohstoffe bestimmte Anforderungen erfüllen müssen. Es sollte hochdispers sein mit einer spezifischen Oberfläche des Pulvers im Bereich von 2000–4000 cm 2 /g, möglichst amorph, glasig. Chemisch aktive Rohstoffe sorgen nicht nur für die Bildung eines zementierenden Bindemittels in einem autoklavierten Konglomerat, sondern auch für eine Reihe technologischer Eigenschaften der Rohstoffmischung (Formbarkeit der Produkte, Ebenheit ihrer Oberfläche, Transportfähigkeit usw.). Aber nicht nur chemische und physikalisch-chemische Prozesse beeinflussen die Ausbildung der Struktur und Eigenschaften von Silikatmaterialien während der Autoklavenverarbeitung. EIN V. Volzhensky war der erste, der auf die Veränderung der Wärme- und Feuchtigkeitsbedingungen während der Autoklavenverarbeitung und deren Auswirkungen auf die Qualität der Produkte aufmerksam machte. In diesem Zusammenhang wurde beschlossen, drei Phasen der Autoklavenverarbeitung zu unterscheiden: Befüllen des Autoklaven und der Produkte mit Dampf bis zu einem bestimmten Maximaldruck; Dampfabgabe; Entfernen von Produkten aus dem Autoklaven.

Der gesamte Zyklus der Autoklavenbehandlung ist laut P.I. Bozhenov besteht aus fünf Schritten: Dampfeinlass und Temperatureinstellung auf 100 °C; weitere Erhöhung der Mediumstemperatur und des Dampfdrucks auf das vorgesehene Maximum; isothermes Halten bei konstantem Druck (je höher der Druck, desto kürzer der Autoklavenmodus); eine langsame und allmähliche Erhöhung der Geschwindigkeit der Reduzierung des Dampfdrucks auf Atmosphärendruck und der Temperatur auf 100 °C; Endkühlung der Produkte im Autoklaven oder nach dem Entladen aus dem Autoklaven. Optimaler Modus, d.h. beste Konditionen In Bezug auf Dampfdruck, Temperatur und Dauer aller Verarbeitungsstufen wird er von der Art des Rohstoffs bestimmt, wobei aus wirtschaftlichen Gründen stets ein schneller Druckanstieg und langsamer Druckabfall angestrebt wird.

Die Bildung der Mikro- und Makrostruktur eines Silikatprodukts im Autoklaven erfolgt in verschiedenen Verarbeitungsstufen. Der Mechanismus der Aushärtung von Kalksand-Rohmaterial zu einem steinähnlichen Zustand drückt sich darin aus, dass zunächst eine kalk-silikatische Zementsubstanz als Produkt der chemischen Wechselwirkung der Hauptkomponenten in der Mischung unter Bedingungen erhöhter Drücke entsteht und Temperaturen. Nach einer der Theorien (P.P. Budnikova, Yu.M. Butta usw.) erfolgt die Bildung einer zementartigen Substanz durch die vorläufige Auflösung von Kalk in Wasser. Da die Löslichkeit von Kalk mit steigender Temperatur abnimmt, wird die Lösung allmählich gesättigt. Doch mit steigender Temperatur nimmt die Löslichkeit feindisperser Kieselsäure zu. Beispielsweise erhöht sich bei einer Temperaturerhöhung von 80 auf 120 °C die Löslichkeit von Kieselsäure (nach Kennedy) um fast das Dreifache. Daher interagieren Kalk und Kieselsäure bei einer Temperatur von 120–130 °C in Lösung und bilden gelartige Calciumhydrosilikate. Wenn die Temperatur weiter ansteigt, werden die Neubildungen größer, es bilden sich Keime und eine kristalline Phase, und es kommt zu kristallinen Verwachsungen. Bei einem Überschuss an Kalk entstehen relativ grobkristalline dibasische Calciumhydrosilikate vom Typ C2SH(A) und C2SH2, nach vollständiger Bindung des Kalks und im Zuge der Rekristallisation entstehen stabilere mikrokristalline niedrigbasische Calciumhydrosilikate vom Typ CSH( B) und C5S6H5 (Tobermorit) erscheinen. Die Kristallisation erfolgt um Quarzkörner und im intergranularen Raum; geht mit der Verschmelzung kristalliner Neubildungen zu einem Gerüst mit dessen weiterer Festigung und Verschmutzung einher.

Einer anderen Theorie zufolge erfolgt die Bildung der Mikrostruktur des Bindemittels nicht durch die Auflösung von Kalk und Kieselsäure, sondern in der festen Phase unter dem Einfluss des Prozesses der Selbstdiffusion von Molekülen unter bestimmten Bedingungen aquatische Umgebung und erhöhte Temperatur. Es gibt eine dritte Theorie (A. V. Satalkin, P. G. Komokhov usw.), die die Bildung einer Bindemittelmikrostruktur als Ergebnis von Reaktionen in der flüssigen und festen Phase zulässt.

Von großem Nutzen bei der Gestaltung der Struktur und Eigenschaften von Silikatsteinen und -materialien sind die in Mischungen eingebrachten Zusatzstoffe, die als Beschleuniger für die Bildung von Calcium- oder Magnesiumhydrosilikaten, die Kristallisation neuer Formationen und als Modifikatoren von Eigenschaften und Struktur wirken. Im Allgemeinen wird die Zusammensetzung von Silikatsteinen von niedrigbasischen Calciumhydrosilikaten dominiert, die eine feinnadelige oder schuppige mikrokristalline Struktur (CSH(B)) und Tobermorit (CsSeHs) aufweisen. In kalkhaltigen Gemischen führt die Synthese zur Bildung von Hillebrandit 2CaO Si0 2 H2O (d. h. C 2 SH).

Die optimale Struktur des Silikatmaterials wird mit einer bestimmten Menge an kalkhaltigem Zement und einem minimalen Verhältnis seiner Phasenkomponenten gebildet.

Reis. 9.28. Abhängigkeit der Festigkeit von Silikatstein vom Verhältnis der Massen von Kalkleim (Ig) und gemahlenem Sand (P m) sowie von der Zusammensetzung der Mischung:

1 - 20.80; 2 - 40.60; 3 - 60.40; 4 - 80,20. Der Zähler ist die Menge an Kalk, der Nenner ist die Menge an gemahlenem Sand (gemahlen), bezogen auf das Gewicht

Reis. 9.29.

In einem frisch zubereiteten Konglomerat ist das Dispersionsmedium (c) Kalkpaste (I t) und die gemahlene silikatische (Sand) Komponente (P m) fungiert als feste dispergierte Phase (f). Die Aktivität (Festigkeit) eines Kalk-Silikat-Bindemittels mit optimaler Struktur nach der Autoklavenbehandlung hängt wie andere Eigenschaften des Silikatmaterials vom Wert des Verhältnisses Im: Pm (nach Gewicht) ab. Ergebnisse experimentelle Forschung zeigte, dass die Grenzen der Druckfestigkeit, der Zugfestigkeit beim Biegen, der durchschnittlichen Dichte und anderer Indikatoren für die Eigenschaften von Silikatstein bei einem bestimmten Mindestverhältnis s7f = I^/P m extreme Werte annehmen (Abb. 9.28). In voller Übereinstimmung mit Formel (3.4) ist die Festigkeit des Silikatkonglomerats R c= /G/x, wo R*- Festigkeit des autoklavierten Silikatsteins mit optimaler Struktur; x = It/Pm: I7Pm =

1 - 80:20; 2 - 60:40; 3 - 40:60; 4 - 30:70; 5 - 20:80; 6 - 17:83. Die Kompositionen wurden vorbereitet: 1,2, 3 - Verwendung von Keramik; 4 , 5, 6 - Verwendung von Granitschotter. Die optimalen Strukturkurven 1.11 und III beziehen sich jeweils auf Beton unter Verwendung von Granitschotter, Keramikfliesen und ausschließlich lokalem Steinbruchsand

6/5* – das Verhältnis der durchschnittlichen Dicken der Kalkleimfilme im Bindemittel des Konglomerats und im Bindemittel der optimalen Struktur; P- Exponent, hängt von der Qualität der Ausgangsmaterialien ab.

Die Untersuchungen von Silikatsteinen und Silikatkonglomeraten am Beispiel von fein- und grobkörnigem Beton (Abb. 9.29) zeigten, dass deren Eigenschaften bei optimalen Strukturen vollständig den allgemeinen Gesetzen der ISC unterliegen.

Neben Quarzsand kann auch der Rohstoff in der Produktion verwendet werden Autoklavenprodukte Gängige Arten von Rohstoffen mit niedrigem Quarzgehalt sind Feldspat-, Ton- und Karbonatsande sowie Schlacken und andere industrielle Nebenprodukte. Mineralien aus quarzarmen Rohstoffen werden, nachdem sie sich unter Autoklavierungsbedingungen aufgelöst haben, zu aktiven Bestandteilen, deren Löslichkeit Quarz in nichts nachsteht. Ihre Aktivität hängt von der Größe der Radien der in ihrer Zusammensetzung enthaltenen Anionen und Kationen ab. Im Autoklaven entsteht ein neues Bindemittel (nichtbrennendes Salz-Schlacke-Bindemittel), das über Eigenschaften verfügt, die der kalkhaltig-silikatischen Autoklavhärtung überlegen sind. Es besteht aus niedrigbasischen, schwach kristallisierten Calciumhydrosilikaten und in Gegenwart von Aluminiumionen aus hochbasischen Calciumhydrosilikaten.

AUTOKLAVENHÄRTUNG

7.1 Allgemeine Informationen und Klassifizierung

Silikat sind Kunststeinmaterialien und -produkte, die aus Kalk, silikatischen Bestandteilen und Wasser gewonnen und durch Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung im Autoklaven ausgehärtet werden. Das Wesen der Autoklavenhärtung ist wie folgt. Produkte auf Kalkbasis haben unter normalen Bedingungen eine geringe Festigkeit. Seine Anreicherung erfolgt ausschließlich durch die Aushärtung des Kalks. In einer Umgebung mit gesättigtem Dampf bei einer Temperatur von 174,5–200 °C und einem Druck von 0,8–1,5 MPa wird Kieselsäure aktiv und interagiert mit Kalk nach folgendem Schema:

Ca (OH) 2 SiO 2 + (n – 1) H 2 O → CaO SiO 2 N H2O.

Es entsteht Calciumhydrosilikat – ein Stoff mit hoher Festigkeit und Wasserbeständigkeit. Das Dämpfen der Produkte erfolgt in Autoklaven.

Eine Methode zur Herstellung kleiner Steine ​​aus einer Kalk-Sand-Mischung mit anschließender Autoklavenverarbeitung wurde 1880 vom deutschen Wissenschaftler W. Michaelis vorgeschlagen. P. I. Bozhenov, A. V. Volzhensky und andere Wissenschaftler leisteten einen großen Beitrag zur Entwicklung der Technologie für die Herstellung und Verwendung von Silikatmaterialien.

Die Gruppe der silikatischen Materialien und Produkte umfasst Beton und daraus hergestellte Produkte, Ziegel und Silikatsteine.

7.2 Silikatbetone und daraus hergestellte Produkte

Silikatbetone werden in dichte und leichte Porenbetone unterteilt. Die Hauptrohstoffe für dichten Beton sind Kalk und Quarzsand. Es wird empfohlen, schnell abschreckenden Kalkkalk mit einer Aktivität von mehr als 70 % zu verwenden. Am besten eignet sich Sand mit rauer Oberfläche.

Um die Festigkeit des Betons zu erhöhen, wird ein kalk-silikatisches Bindemittel verwendet, das durch gemeinsames Mahlen von Branntkalk und Quarzsand auf eine spezifische Oberfläche von 3000–5000 cm²/g im Verhältnis 30:70 bis 50:50 gewonnen wird %.

Fein gemahlener Sand hat großen Einfluss auf die Eigenschaften von Beton. Mit zunehmender Dispersion erhöhen sich die Festigkeit und Frostbeständigkeit der Produkte.

Anstelle von Quarzsand können auch Quarzfeldspatsande, Hüttenschlacken, Asche von Wärmekraftwerken, Nephelinschlamm, Abfälle aus der Produktion von Agloporit und Blähton als silikatische Komponente verwendet werden.

Wasser sollte keine schädlichen Verunreinigungen enthalten.

Feinkörniger Silikatbeton kann nur aus Natur- und Brechsand sowie aus großen dichten oder porösen Zuschlagstoffen mit einer Korngröße von nicht mehr als 20 mm hergestellt werden.

Es wird empfohlen, als Füllstoffe Schotter aus Hochofenschlacke, Agloporit-Schotter und -Sand, Blähtonkies und -sand, Schotter und porösen Sand aus Hüttenschlacke zu verwenden. Für Zuschlagstoffe gelten die gleichen Anforderungen wie für Zementbeton.

Produkte aus Silikatbeton werden am häufigsten mit Geräten zur Herstellung von Produkten aus Zement hergestellt.

Die Herstellung der Produkte umfasst die folgenden technologischen Vorgänge: Herstellung des Kalk-Kieselsäure-Bindemittels, der Silikatbetonmischung, Formen der Produkte und deren Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung in Autoklaven.

Kalk mit Sand auf die erforderliche Feinheit mahlen, d.h. Die Herstellung des kalk-silikatischen Bindemittels erfolgt in Kugelmühlen. Die Mischung wird in Zwangsmischbetonmischern hergestellt. Die Hauptmethode zum Formen von Produkten ist Vibration. Die Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung von Silikatprodukten erfolgt in Autoklaven, bei denen es sich um zylindrische horizontale Behälter mit einem Durchmesser von 2,0–3,6 und einer Länge von 19–40 Metern handelt, die mit hermetisch verschlossenen Deckeln verschlossen sind. Entlang der Länge des Autoklaven sind Schienen angebracht, auf denen Wagen mit Produkten beladen werden. Der Autoklav ist mit Leitungen zum Ein- und Austritt von Sattdampf ausgestattet. Nach dem Beladen des Autoklaven werden die Deckel geschlossen und nach einem bestimmten Regime Dampf eingelassen. Die Dampftemperatur beträgt 174,5–200 °C, der Druck beträgt in der Regel 0,8–1,3 MPa. Die Gesamtdauer der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung beträgt 8–17 Stunden.

Dichte Silikatbetone werden nach Druckfestigkeit in die Klassen B5 bis B60 eingeteilt; für Sorten: Frostbeständigkeit von F35 bis F600, Wasserbeständigkeit von W2 bis W10, durchschnittliche Dichte von Pl 1000 bis Pl 2400.

Aus dichtem Silikatbeton werden Stahlbetonplatten zur Abdeckung von Stadtstraßen, Straßenbahnschienen, Gehwegplatten, Seitensteinen und tragenden Stahlkonstruktionen für den Industrie- und Zivilbau hergestellt, die erfolgreich Konstruktionen aus Zementbeton ersetzen. Es liegen Erfahrungen mit der Verwendung von schwerem Silikatbeton für die Herstellung von Schwellen mit vorgespannter Bewehrung und Rohren für Tunnel vor.

Bewehrungsstahl in Bauwerken, die bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von bis zu 60 % betrieben werden, korrodiert nicht. Bei hoher Luftfeuchtigkeit müssen die Armaturen vor Korrosion geschützt werden.

Für die Herstellung von Gebäudehüllen werden Silikatbetone auf Basis poröser Zuschlagstoffe – Blähton, Agloporit, Schlackenbims und andere – verwendet.

Im Straßensektor werden verschiedene Kunststeinbaustoffe für den Bau von Gebäuden und Bauwerken für industrielle und zivile Zwecke verwendet.

Solche Materialien lassen sich in drei Gruppen einteilen: ungefeuert, gefeuert Und Produkte aus Silikatschmelzen.

Nicht gebrannte Baustoffe und Produkte

Zu den nicht gebrannten Baustoffen zählen:

• ? autoklavierte Silikatmaterialien auf Kalkbasis;
• ? Gips und Gipsbetonprodukte;
• ? Asbestzementmaterialien und -produkte;
• ? Mörser.

Autoklavierte Silikatmaterialien auf Kalkbasis

Autoklavierte Silikatmaterialien- Kunststeinmaterialien auf Basis eines Kalk-Kieselsäure-Bindemittels, das bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur aushärtet.

Der Hauptbestandteil der Rohstoffmischung, aus der Silikatmaterialien gewonnen werden, ist Kalk(CaO), das bei verbesserter Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung leicht mit Siliciumdioxid (Si0 2) reagiert. Für die Herstellung von Silikatwerkstoffen empfiehlt sich die Verwendung von schnell abschreckendem Kalk mit einem Gesamtgehalt an aktiven Calcium- und Magnesiumoxiden (Aktivität) von mehr als 70 %, wobei der MgO-Gehalt 5 % nicht überschreiten sollte.

Zusammen mit Limette, in Autoklaven-Technologie Es ist möglich, Portlandzement, Zemente mit Zusatz von gemahlenem Sand und niedrigaktive Belitzemente zu verwenden, die die Frostbeständigkeit von Silikatprodukten erhöhen.

Die zweite Komponente der Rohmischung ist Quarzsand(manchmal Hochofenschlacke, kieselsäurehaltige Brennstoffasche). Quarzsand und andere silikatische Bestandteile werden fein gemahlen (auf eine bestimmte Oberfläche).

1500...3000 cm 2 /g).

Zusätzlich zum Kalk-Kieselsäure-Bindemittel können Zuschlagstoffe in Form von ungemahlenem Quarzsand, Schlacke, Blähton und Blähperlit zu Silikatmaterialien hinzugefügt werden.

Zu den autoklavierten Silikatmaterialien gehören:

• ? Silikatbetone;
• ? Kalksandstein;
• ? Kalk-Schlacke- und Kalk-Asche-Ziegel;
• ? Wandprodukte aus Poren- und Schaumsilikatbeton.

Produkte aus Silikatmaterialien erhalten nach der Behandlung im Autoklaven die erforderlichen Eigenschaften: allmähliche Erhöhung des Dampfdrucks und der Temperatur für 1,5 bis 2 Stunden, isotherme Einwirkung des Produkts in einen Autoklaven bei einer Temperatur von 175 bis 200 °C und a Druck von 0,8...1,6 MPa für 4...8 Stunden und Druckabfall für 2...4 Stunden. Die Gesamtdauer der Behandlung beträgt 8...14 Stunden. Als Ergebnis entsteht ein neuer Kalk-Kieselsäure-Komplex Es entsteht Zement, bestehend aus Calciumhydrosilikaten unterschiedlicher Zusammensetzung.

Beim Autoklavieren kommt es zu einer Reaktion zwischen Calciumhydroxid und der Silica-Komponente:

Als Ergebnis dieser Reaktion wird eine zementierende Substanz synthetisiert – Calciumhydrosilikat, das Sandkörner oder andere Füllstoffe zu einem haltbaren wasserdichten Steinmaterial bindet.

Der Autoklav für die Hydrothermalsynthese ist ein zylindrischer, horizontaler, versiegelter Behälter

Reis. 6.1.

Methisch verschlossen mit kugelförmigen Deckeln (Durchmesser:

2...3,6 m, Länge 19...30 m) (Abb. 6.1).

Silikatbetone,(wie Zement) können sein:

• ? schwer (Füllstoff - Sand und Schotter);
• ? leicht (poröse Füllstoffe - Blähton, Blähperlit, Agloporit);
• ? zellular.

Bei Silikatbeton wird ein kalkhaltiges Bindemittel verwendet, das aus luftigem Kalk und fein gebrochenem Quarzsand (Asche, gemahlene Hochofenschlacke usw.) besteht.

Die Stärke des Kalk-Kieselsäure-Bindemittels hängt ab von:

• ? aus Kalkaktivität;
• ? CaO/SiO 2 -Verhältnis;
• ? Feinheiten des Sandmahlens;
• ? Parameter der Autoklavenverarbeitung.

Die Herstellungstechnologie von Beton- und Stahlbetonprodukten umfasst:

• 1) Herstellung des Kalk-Kieselsäure-Bindemittels;
• 2) Vorbereitung und Mischen der Silikatbetonmischung;
• 3) Formen von Produkten;
• 4) Autoklavenbehandlung.

Schwerer Silikatbeton Mit einer Dichte von 1800...2500 km 3 und einer Festigkeit von 15...18 MPa werden sie zur Herstellung von Fertigbeton und verwendet Stahlbetonkonstruktionen, auch vorgespannte. Hochfester Silikatbeton kann eine Festigkeit von bis zu 80 MPa aufweisen. Die Frostbeständigkeit von Silikatbeton mit Vibrationsverdichtung erreicht 200 Zyklen oder mehr.

Die am häufigsten verwendeten Marken von dichtem Silikatbeton sind: M150; M200; M250; M300; M400 und M500.

Große Wandblöcke aus tragenden Innenwänden, Bodenplatten und tragenden Trennwänden, Platten und anderen Teilen für den Fertigbau, den Industrie-, Zivil- und Agrarbau werden aus dichtem Silikatbeton hergestellt.

Porensilikatbeton hergestellt durch Einbringen eines gasbildenden Zusatzstoffes (Porenbeton) oder Schaums (Schaumbeton) in das Kalk-Kieselsäure-Bindemittel. Als Gasgenerator wird eine wässrige Suspension aus Aluminiumpulver und als Schaumbildner Klebstoffharz, Harz-Saponin und andere Stoffe verwendet.

Die Porenbetonmischung wird in einem hydrodynamischen oder Vibrationsmischer und die Schaumbetonmischung in einem Zweitrommelmischer hergestellt. In einer Trommel wird Schaum hergestellt, in der anderen eine Lösung aus Bindemittel und Wasser. Danach wird der Schaum in ein Fass mit einer Lösung gefüllt und gemischt, dann wird die Silikatbetonmischung in den Abgabetrichter und dann in die Produktformen gegossen.

Porenbeton wird je nach Verwendungszweck unterteilt in:

• ? für strukturelle
• (p 0 = 900... 1200 kg/m 3, # Kompression = 7,5... 15 MPa);
• ? Wärmedämmung und Struktur
• (p 0 = 500...900 kg/m 3, D Kompression = 2,5...7,5 MPa);
• ? Wärmedämmung (S. 0

Kalksandstein ist ein künstliches

ungebrannter Wandbaustoff, der aus einer steifen, angefeuchteten Rohstoffmischung bestehend aus Kalk und Quarzsand durch Pressen und Aushärten im Autoklaven gewonnen wird.

• 6. Kunststeinmaterialien

Reis. 6.2.

• 1 - Kalkofen; 2 - Brecher; 3 - vertikaler Becherförderer; 4 - Förderband; 5,12 - Scheibenzuführer (Spender); 6 - Mühle zum Mahlen von Kalk und Sand; 7 - Schneckenförderer; 8 - Zweikammer-Pneumatikpumpe; 9 - Rührgerät; 10 - umkehrbarer Bandförderer; 11 - Silos (Reaktoren); 13 - Stabmischer; 14 - Drücken Sie; 15 - automatischer Stapler 16 - Wagen; 17 - Autoklav; 18 - elektrischer Transferwagen;
• 19 – Anlage zum Reinigen der Plattform von Autoklavenwagen

Die Rohstoffmischung umfasst:

• ? Kalk (6...8 %, bezogen auf aktives CaO);
• ? Quarzsand (92...94 %);
• ? Wasser (7...9%).

Technologischer Prozess Die Herstellung von Kalksandsteinen umfasst folgende Arbeitsgänge (Abb. 6.2):

• 1) Gewinnung und Lieferung von Sand;
• 2) Zerkleinern und Mahlen von Branntkalk;
• 3) Sand mit gemahlenem Kalk mischen;
• 4) Löschen einer Mischung aus Kalk und Sand;
• 5) zusätzliches Mischen und Befeuchten der Mischung (bis zu 7...9 % Wasser);
• 6) Pressen von Rohziegeln;
• 7) Dämpfen von rohen Ziegeln in einem Autoklaven.

Je nach Art der Löschung von mit Sand vermischtem Kalk werden Silo- und Trommeltypen der Kalksandsteinherstellung unterschieden. Mit weiter verbreiteter Silo-Methode Das gemischte, angefeuchtete Gemisch aus Kalk und Sand wird 8...9 Stunden lang in Silos aufbewahrt. Es kann auch mit Sand vermischter Kalk eingelöscht werden Löschtrommel, das ist ein Metallzylinder, der an den Enden die Form von Kegelstümpfen hat und sich um eine horizontale Achse dreht. Sand wird nach Volumen dosiert, Kalk nach Gewicht. Nach dem Beladen wird die Trommel gedreht, Dampf eingelassen und der Kalk unter einem Druck von 0,3...0,5 MPa gelöscht. Vor dem Pressen wird das Kalk-Sand-Gemisch im Paddelmischer oder auf Kufen gemischt und zusätzlich angefeuchtet (bis zu 7 %).

Die Ziegelpressung erfolgt auf mechanischen Pressen unter einem Druck von 15...20 MPa, danach muss die Festigkeit des Rohziegels mindestens 0,3 MPa betragen.

Die geformten Rohziegel werden in Wagen gelegt, die dem Autoklaven zugeführt werden (siehe Abb. 6.1).

Der aus dem Autoklaven entnommene Ziegel wird aufbewahrt

10.. . 15 Tage in Luft zur Karbonisierung von Kalk, der keine chemische Wechselwirkung mit Kieselsäure eingegangen ist, nach folgendem Schema:

Kalksandstein hat in der Regel eine hellgraue Farbe, kann aber aufgrund der Zugabe alkalibeständiger Pigmente in die Mischung jede beliebige Farbe haben.

Sie produzieren zwei Arten von Ziegeln: einzel(250x120x65) mm und modular(250 x 120 x 88 mm) mit Hohlräumen, wodurch das Gewicht eines Ziegels 4,3 kg nicht überschreitet.

Je nach Druck- und Biegefestigkeit gibt es bei Kalksandsteinen die Güteklassen 100, 125, 150, 200, 250.

Dichte von Kalksandstein (ohne Hohlräume) ca.

1800... 1900 kg/m 3, d.h. Er ist schwerer als gewöhnlicher Tonziegel, die Wärmeleitfähigkeit beträgt 0,70...0,75 W/(m·°C), die Wasseraufnahme von Vormauerziegeln überschreitet nicht 14 %, gewöhnlicher Ziegel - 16 %.

Frostbeständigkeitsgrade für Vormauerziegel: M rz 25, 35, 50; für eine Privatperson - Mrz 15.

Kalksandstein wird wie Tonziegel für den Bau tragender Gebäudewände verwendet. Es wird nicht empfohlen, es für den Bau von Sockeln aufgrund unzureichender Wasserbeständigkeit sowie für die Verlegung von Rohren und Öfen zu verwenden, da Ca(OH) 2 bei hohen Temperaturen dehydriert, CaC0 3 und Calciumhydrosilikate zersetzt werden und bei 573 Quarzsandkörner entstehen °C dehnen sich infolge der polymorphen Umwandlung von Quarz in eine andere Sorte aus, was zu Rissen im Ziegel führt.

Die Herstellung von Kalksandsteinen erfordert weniger Wärme als die Herstellung von Tonziegeln, da keine Trocknung und kein Hochtemperaturbrennen erforderlich ist, und ist daher 30...40 % günstiger.

Kalkschlackenziegel hergestellt aus einer Mischung von Kalk (3...12 Vol.-%) und Hüttensand (88...97 %). Beim Ersetzen von Schlacke durch Asche stellt sich heraus Kalk-Asche-Ziegel. Zusammensetzung der Mischung: 20...25 % Kalk und 75...80 % Asche.

Asche ist wie Schlacke ein billiger Rohstoff, der bei der Herstellung entsteht große Mengen nach der Verbrennung von Brennstoffen (Stein- oder Braunkohle etc.) in Kesselhäusern von Wärmekraftwerken, Landesbezirkskraftwerken etc.

Bei der Verbrennung von pulverisiertem Brennstoff setzt sich ein Teil der Brennrückstände im Feuerraum ab (Ascheschlacke), und die kleinsten Aschepartikel gelangen in die Schornsteine, wo sie von Aschesammlern zurückgehalten und anschließend zu Aschedeponien transportiert werden. Als Asche bezeichnet man die feinstverteilte Asche Flugasche Beim Mischen mit Wasser härtet die Asche nicht aus, bei Zugabe von Kalk oder Portlandzement wird sie jedoch aktiviert und durch Dämpfen der Mischung in Autoklaven können Produkte mit ausreichender Festigkeit erhalten werden.

Kalkschlacke- und Kalkaschesteine ​​werden auf denselben Pressen wie bei der Herstellung von Kalksandsteinen geformt und in Autoklaven gedämpft.

Die Dichte von Schlacke- und Aschesteinen beträgt 1400...1600 kg/m 3, der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient beträgt 0,5...0,6 W/(m·K). Aufgrund ihrer Druckfestigkeit werden Schlacken- und Aschesteine ​​in drei Klassen eingeteilt: 75, 50 und 25. Die Frostbeständigkeit von Kalkschlackesteinen ist die gleiche wie die von Silikatsteinen, die von Kalkaschesteinen ist geringer.

Kalkschlacke- und Kalkaschesteine ​​werden für den Mauerbau von Gebäuden mit einer Höhe von bis zu drei Stockwerken und für die Verlegung der Obergeschosse von mehrstöckigen Gebäuden verwendet.

Produkte aus Schaumsilikat und Silikat-Porenbeton. Schaumsilikat- Kunststeinmaterial mit Zellstruktur. Es entsteht durch die Aushärtung einer plastischen Kalk-Sand-Mischung gemischt mit technischem Schaum. Wird eine solche Mischung mit einem gasbildenden Mittel (Aluminiumpulver, Perhydrol etc.) vermischt, so spricht man von einem Steinmaterial mit Zellstruktur Gassilikat.

Zur Herstellung von Schaumsilikat wird gemahlener Kalk (aktives CaO nicht weniger als 70 %) in einer Menge verwendet

15...20 Gew.-% der Trockenmischung. Als Füllstoffe können neben Quarzsand auch Hüttensand, Flugasche und andere Füllstoffe mit großen Mengen Si0 2 eingesetzt werden.

Die Mahlfeinheit des Kalk-Sand-Gemisches liegt im Bereich von 2900...3200 cm 2 /g.

Der technologische Prozess zur Herstellung von Zellsilikatprodukten besteht aus folgenden Vorgängen (Abb. 6.3):

• 1) Herstellung des Kalk-Sand-Bindemittels (die Sandmenge beträgt 20...50 % des Kalkgewichts);
• 2) Sandmahlen;
• 3) Vorbereitung der Schaum- oder Porenbetonmasse;
• 4) Formen des Produkts in Metallformen;
• 5) Verarbeitung von Produkten im Autoklaven.

Zellsilikatprodukte werden sowohl verstärkt als auch unverstärkt hergestellt. Bei armiertem Silikatbeton sind Stahlbewehrung und eingebettete Teile anfälliger für Korrosion als bei Zementbeton und werden daher beschichtet Schutzverbindungen(Zement-Kasein, Polymer-Zement).

Reis. 6.3.

ICH- Sandlager; 2 - Trocknertrommel; 3 - Bunker für trockenen Sand; 4 - Kalktrichter; 5 - Kugelmühle zum Sandmahlen;

• 6 - Kugelmühle zum gemeinsamen Mahlen von Kalk und Sand;
• 7 - Schneckensystem; 8 - Bunker für Kalk-Sand-Gemisch; 9 - Bunker für gemahlenen Sand; 10 - Zementversorgungsaufzug;

II- Aufzug zur Zufuhr von gemahlenem Kalk; 12 - Zementbunker; 13 - Trichter für gemahlenen Kalk; 14 - Wiegespender; 15 - Wasserspender; 16 - Schaumspender; 17 - Schaumbetonmischer; 18 - ein Lift zum Gießen der Masse in Formen; 19 - Trolleys

mit Formularen; 20 - Autoklav

Silikatprodukte aus Porenbeton werden unterteilt in:

• ? zur Wärmedämmung - mittlere Dichte bis 500 kg/m 3 und Druckfestigkeit bis 2,5 MPa;
• ? Struktur- und Wärmedämmung – mit einer durchschnittlichen Dichte von 500...800 kg/m 3 und einer Druckfestigkeit von 2,5...7,5 MPa;
• ? strukturell – mit einer durchschnittlichen Dichte von 850 kg/m 3 und einer Druckfestigkeit von 7,5... 15,0 MPa.
• 6.1.2. Gips- und Gipsbetonprodukte

Zu diesen Produkten zählen Produkte auf Basis von Gips- und Gipszementbindemitteln.

Die schnelle Aushärtung von Gips und seine guten Formbarkeitseigenschaften ermöglichen die Herstellung vorgefertigter großformatiger Elemente für verschiedene Zwecke: Platten und Wandpaneele für das Gerät interne Partitionen Gebäude, Sockel für Fußböden usw. Da Platten und Platten auf Basis von Gipsbindemitteln recht feuerbeständig sind, werden sie häufig zur feuerhemmenden Verkleidung von Metall- und Holzkonstruktionen verwendet.

Für die Herstellung von Gips und Gipsbetonprodukten wird Bau- und hochfester Gips sowie Gipshüttenzement verwendet, der keine Korrosion der Stahlbewehrung verursacht.

Produkte aus Gips werden in Gips und Gipsbeton unterteilt.

Gipsprodukte Hergestellt aus Gipsteig, manchmal unter Zusatz von gemahlenen organischen oder mineralischen Zuschlagstoffen.

Gipsbetonprodukte Hergestellt aus Gipsmörtel mit leichten und porösen Zuschlagstoffen. Als organischer Füllstoff wird gemahlenes Altpapier verwendet, Sägespäne usw., als Mineralien - Brennstoff- und Hochofenschlacken, Muschelgestein, Bims- und Tuffschotter usw.

Füllstoffe verringern die Festigkeit von Gipsprodukten. Um ihre Festigkeit zu erhöhen, wird daher der Wasserverbrauch reduziert, was jedoch den Einsatz von Vibrationskompression oder Verdichtung erfordert.

Produkte auf Gipsbasis haben eine geringe Dichte: Gips - 800... 1100 kg/m 3, Gipsbeton - 1200... 1500 kg/m 3. Die Festigkeit der Produkte beträgt 2,5...10 MPa. Diese Materialien verfügen über gute Schall- und Wärmedämmeigenschaften, sind leicht zu verarbeiten und leicht zu lackieren.

Technologie zur Herstellung autoklavierter Silikatprodukte

Beim Mischen von Luftkalk mit Quarzsand und Wasser entsteht eine feste Lösung, die unter normalen Bedingungen sehr langsam aushärtet. Da Sand unter normalen Bedingungen chemisch inert ist.

Silikatbetone, wie solche aus Zement, können sein schwer(dichte Zuschlagstoffe – Sand und Schotter oder Sand-Kies-Gemisch), Licht(poröse Füllstoffe - Blähton, Blähperlit, Agloporit usw.) und zellular(Der Füllstoff besteht aus Luftblasen, die gleichmäßig über das gesamte Produktvolumen verteilt sind.)

Das Bindemittel im Silikatbeton ist ein fein gemahlenes Kalk-Kieselsäure-Gemisch – ein Kalk-Kieselsäure-Bindemittel, das beim Mischen mit Wasser bei der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung im Autoklaven einen hochfesten Kunststein bilden kann.

Als silikatische Komponente werden gemahlener Quarzsand, Hüttenschlacke (hauptsächlich Hochofenschlacke) und Asche von Wärmekraftwerken verwendet. Der silikatische Anteil (Feinsand) hat großen Einfluss auf die Ausbildung der Eigenschaften von Silikatbeton. Mit zunehmender Streuung der gemahlenen Sandpartikel nehmen somit Festigkeit und Frostbeständigkeit zu Und andere Eigenschaften von Silikatmaterialien.

Mit zunehmender Feinheit der Sandmahlung steigt der relative Gehalt an CaO in der Bindemittelmischung, bis der Gehalt an aktivem CaO die Möglichkeit gewährleistet, es bei der Autoklavenbehandlung mit dem verfügbaren Sand zu minderwertigen Calciumhydrosilikaten zu binden.

Autoklavenverarbeitung- der letzte und wichtigste Schritt bei der Herstellung von Silikatprodukten. Im Autoklaven finden komplexe Prozesse statt, bei denen die ursprünglich verlegte und verdichtete Silikatbetonmischung in langlebige Produkte unterschiedlicher Dichte, Form und Verwendungszweck umgewandelt wird. Derzeit werden Autoklaven mit einem Durchmesser von 2,6 und 3,6 m und einer Länge von 20...30 und 40 m hergestellt. Wie oben erwähnt, ist ein Autoklav ein zylindrischer horizontaler geschweißter Behälter (Kessel) mit hermetisch verschlossenen Kugeldeckeln an den Enden. Der Kessel verfügt über ein Manometer, das den Dampfdruck anzeigt, und ein Sicherheitsventil, das automatisch öffnet, wenn der Druck im Kessel über den Grenzwert steigt. Am Boden des Autoklaven befinden sich Schienen, auf denen sich Wagen mit in den Autoklaven geladenen Produkten bewegen. Autoklaven sind mit Traversenschienen mit Transferwagen – elektrischen Brücken zum Be- und Entladen von Wagen und Geräten zur automatischen Überwachung und Steuerung des Autoklaven-Verarbeitungsmodus ausgestattet. Um den Wärmeverlust an den umgebenden Raum zu reduzieren, sind die Oberfläche des Autoklaven und alle Dampfleitungen mit einer Wärmedämmschicht bedeckt. Es werden Dead-End- oder Durchflussautoklaven verwendet. Autoklaven sind mit Leitungen zur Freisetzung von gesättigtem Dampf, zur Umleitung von verbrauchtem Dampf in einen anderen Autoklaven, in die Atmosphäre, einer Rückgewinnungseinheit und zur Kondensatentfernung ausgestattet.

Schließen Sie nach dem Beladen des Autoklaven den Deckel und leiten Sie langsam und gleichmäßig gesättigten Dampf in den Autoklaven ein. Die Behandlung im Autoklaven ist das wirksamste Mittel, um die Aushärtung von Beton zu beschleunigen. Durch die Anwesenheit von Wasser im behandelten Beton im tröpfchenflüssigen Zustand entstehen hohe Temperaturen Bevorzugte Umstände für die chemische Wechselwirkung zwischen Calciumoxidhydrat und Kieselsäure zur Bildung der Hauptzementsubstanz – Calciumhydrosilikate.

Der gesamte Zyklus der Autoklavenverarbeitung (nach Prof. P.I. Bo-zhenov) ist herkömmlicherweise in fünf Phasen unterteilt: 1 – vom Beginn der Dampfzufuhr bis zum Erreichen einer Temperatur im Autoklaven von 100 °C; 2 - Erhöhung der Mediumstemperatur und des Dampfdrucks auf das vorgesehene Minimum; 3 - isotherme Belastung bei maximalem Druck und maximaler Temperatur; 4 - Reduzierung des Drucks auf Atmosphärendruck, Temperatur auf 100 °C; 5 – Zeitraum der allmählichen Abkühlung der Produkte von 100 auf 18...20 °C entweder im Autoklaven oder nach dem Entladen aus dem Autoklaven.

Die Druck-, Biege- und Zugfestigkeit des Silikatbetons, die Verformungseigenschaften und die Haftung zur Bewehrung gewährleisten die gleiche Tragfähigkeit von Bauwerken aus Silikat- und Zementbeton bei gleichen Abmessungen und Bewehrungsgraden. Daher kann Silikatbeton für bewehrte und vorgespannte Konstruktionen verwendet werden und ist damit dem Zementbeton ebenbürtig.

Tragende Strukturen für den Wohnungs-, Industrie- und ländlichen Bau werden aus dichtem Silikatbeton hergestellt: Paneele von Innenwänden und Decken, Treppen und Plattformen, Balken, Pfetten und Säulen, Gesimsplatten usw. In letzter Zeit wird schwerer Silikatbeton für die Herstellung hochfester Produkte wie gepresster asbestfreier Schiefer, spannungsbewehrte Silikatbeton-Eisenbahnschwellen und armierte Silikatbetonrohre verwendet für den Ausbau von U-Bahn-Tunneln und für den Minenbau (Beton mit einer Festigkeit von 60 MPa oder mehr).

Die Korrosion der Bewehrung in Silikatbeton hängt von der Dichte des Betons und den Betriebsbedingungen der Bauwerke ab; Während des normalen Betriebs von Bauwerken korrodiert die Bewehrung in dichtem Silikatbeton nicht. Bei nassen und wechselnden Betriebsbedingungen in Bauwerken aus dichtem Silikatbeton muss die Bewehrung durch Korrosionsschutzbeschichtungen geschützt werden.

Silikatbeton mit porösen Zuschlagstoffen ist eine neue Art von Leichtbeton. Es härtet in Autoklaven aus. Die Bindemittel für diese Betone sind die gleichen wie für dichten Silikatbeton und die Füllstoffe sind poröse Zuschlagstoffe: Blähton, Blähperlit, Agloporit, Schlackenbims

Kalksandstein

Kalksandstein unterscheidet sich in Form, Größe und Hauptzweck nicht vom Keramikziegel (siehe Kapitel 3). Die Materialien zur Herstellung von Kalksandsteinen sind Luftkalk und Quarzsand. Kalk wird in Form von gemahlenem Branntkalk, teilweise gelöschtem oder gelöschtem Hydrat verwendet. Kalk sollte schnell löschend sein und nicht mehr als 5 % MgO enthalten. Überbrennen verlangsamt die Geschwindigkeit des Kalklöschens und führt sogar zum Auftreten von Rissen, Schwellungen und anderen Mängeln in den Produkten. Daher sollte Kalk für die Herstellung von autoklavierten Silikatprodukten kein Überbrennen enthalten

Bei der Herstellung von Silikatprodukten wird Quarzsand ungemahlen oder in Form einer Mischung aus ungemahlenem und feingemahlenem sowie grob gemahlenem Quarzsand mit einem Kieselsäuregehalt von mindestens 70 % eingesetzt. Das Vorhandensein von Verunreinigungen im Sand wirkt sich negativ auf die Qualität der Produkte aus: Glimmer verringert die Festigkeit und sein Gehalt im Sand sollte 0,5 % nicht überschreiten; organische Verunreinigungen verursachen Schwellungen und verringern auch die Festigkeit; Der Gehalt an Schwefelverunreinigungen im Sand ist auf 1 % bezogen auf SO 3 begrenzt. Gleichmäßig verteilte Tonverunreinigungen sind in einer Menge von nicht mehr als 10 % zulässig; sie erhöhen sogar geringfügig die Verarbeitbarkeit der Mischung. Große Toneinschlüsse im Sand sind nicht zulässig, da sie die Qualität der Produkte beeinträchtigen. Die Zusammensetzung des Kalk-Sand-Gemischs zur Herstellung von Silikatsteinen ist wie folgt: 92...95 % reiner Quarzsand, 5...8 % Luftkalk und ca. 7 % Wasser.

Die Herstellung von Kalksandsteinen erfolgt auf zwei Arten: Trommel und Silo, die sich in der Herstellung einer Kalk-Sand-Mischung unterscheiden.

Bei Trommelmethode (Abb. 8.6) Sand und fein gemahlener Branntkalk, der durch Mahlen von Stückkalk in einer Kugelmühle gewonnen wird, gelangen in separate Bunker über der Löschtrommel. Aus den Bunkern werden periodisch nach Volumen dosierter Sand und nach Masse dosierter Kalk in die Löschtrommel geladen. Letzterer wird hermetisch verschlossen und die trockenen Materialien werden 3...5 Minuten lang gemischt. Bei Zufuhr von Frischdampf unter einem Druck von 0,15...0,2 MPa wird Kalk mit einer kontinuierlich rotierenden Trommel gelöscht. Der Kalklöschvorgang dauert bis zu 40 Minuten.

Bei Silo-Methode Die vorgemischte und angefeuchtete Masse wird zum Löschen in Silos geschickt. Die Unterdrückung in Silos dauert 7...12 Stunden, d.h. 10...15-mal mehr als in Fässern, was einen erheblichen Nachteil der Silo-Methode darstellt. Die in einer Trommel oder einem Silo gut gelöschte Kalksandmasse wird zur weiteren Befeuchtung und Durchmischung in einen Paddelmischer oder auf Läufer gegeben und anschließend gepresst. Das Pressen der Ziegel erfolgt auf mechanischen Pressen unter einem Druck von bis zu 15...20 MPa, was die Herstellung dichter und haltbarer Ziegel gewährleistet. Das geformte Rohmaterial wird auf einen Wagen gelegt, der zum Aushärten in einen Autoklaven geschickt wird.

Der Autoklav ist ein Stahlzylinder mit einem Durchmesser von 2 m oder mehr, einer Länge von bis zu 20 m, der an den Enden mit Deckeln hermetisch verschlossen ist (Abb. 8.7). Mit steigender Temperatur beschleunigt sich die Reaktion zwischen Kalk und Sand und läuft bei einer Temperatur von 174 °C 8...10 Stunden lang ab. Eine schnelle Aushärtung erfolgt nicht nur bei hohen Temperaturen, sondern auch bei hoher Luftfeuchtigkeit, zu diesem Zweck Dampf wird mit einem Druck von bis zu 0,8 MPa in den Autoklaven entspannt und dieser Druck wird für 6...8 Stunden aufrechterhalten. Der Dampfdruck wird erhöht Und 1,5 Stunden reduzieren lassen. Der Dampfgarvorgang dauert* 10...14 Stunden.

Unter dem Einfluss hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit kommt es zu einer chemischen Reaktion zwischen Kalk und Kieselsäure. Die durch die Reaktion entstehenden Hydrosilikate verwachsen mit Sandkörnern zu einem haltbaren Stein. Allerdings erfolgt die Aushärtung von Silikatballen. Der Pica hört hier nicht auf, sondern geht nach dem Dämpfen weiter. Ein Teil des Kalks, der eine chemische Wechselwirkung mit der Kieselsäure des Sandes eingegangen ist, reagiert mit Kohlendioxid in der Luft und bildet laut Gleichung starkes Calciumcarbonat

Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O

Kalksandstein wird in den Formaten 250 x 120 x 65 mm, Güteklassen 75, 100, 125, 150, 200, 250 und 300, Wasseraufnahme 8... 16 %, Wärmeleitfähigkeit 0,70...0,75 W/(m-) hergestellt. °C), mit einer Dichte von über 1650 kg/m 3 – etwas höher als die Dichte von Keramikziegeln; Frostbeständigkeit F15. Die Wärmedämmeigenschaften von Wänden aus Kalksandstein und Keramik sind nahezu gleich.

Kalksandstein wird wie Keramikziegel verwendet, jedoch mit einigen Einschränkungen. Kalksandstein kann nicht zum Verlegen von Fundamenten und Sockeln verwendet werden, da er weniger wasserbeständig ist, sowie zum Verlegen von Öfen und Schornsteinen, da bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen eine Austrocknung von Calciumhydrosilikat und Oxidhydrat, Calcium, auftritt binden Sandkörner und der Ziegel wird zerstört.

In technischer und wirtschaftlicher Hinsicht ist Kalksandstein dem Keramikziegel überlegen. Seine Produktion erfordert 2-mal weniger Kraftstoff, 3-mal weniger Strom und 2,5-mal weniger Arbeitsintensität; Letztendlich sind die Kosten für Kalksandstein 25 bis 35 % niedriger als für Keramikziegel.