Материал: 1790

5.2. Подбор пенообразователя

Ранее проведенные исследования показывают, что для получения пенобетона важно использовать стабильную и мелкодисперсную пену. Свойства пены зависят от свойств пенообразователя и способа его приготовления. Первоначально использовались пенообразователи природного происхождения: белковые гидролизаты, экстракты мыльного корня и т.п. В настоящее время широкое распространение получили синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ). Как известно [18], существуют анионоактивные, неионогенные, катионоактивные, амфотерные ПАВ. С точки зрения химического взаимодействия ПАВ с цементным камнем, наименьшее влияние на процесс его гидратации оказывают неионогенные ПАВ. К таким ПАВ относятся синтанол, сульфанол, синтетические жидкие кислоты (СЖК) фракции С16 – С22, алкилбензолсульфокислота (АБСК).

В СибАДИ проводились исследования по выбору наиболее эффективного пенообразователя, обеспечивающего наилучшие прочностные свойства пенобетона на основе магнезиального цемента [19]. Пену, полученную с помощью различных неионогенных ПАВ, оценивали по стабильности, дисперсности и совместимости с вяжущим и заполнителем. Пену без стабилизаторов применять нельзя, так как она нестабильна, крупнодисперсна и оседает при добавлении вяжущего. Для стабилизации пены использовали различные клеи: костный, казеиновый, обойный КМЦ-Н и МЦ. Клей повышает вязкость раствора, а следовательно, и устойчивость пены. В табл. 20 приведены сведения об использованных ПАВ и клеях.

Для получения пенобетона нужна низкократная пена, не оседающая при добавлении вяжущего и заполнителя. Выявлено, что пенообразователь АБСК дает неудовлетворительные результаты, так как пена, независимо от стабилизатора, получается крупнодисперсной, нетекучей, имеет большие размеры газовых пузырьков, несовместима с вяжущим и заполнителем.

Пена, полученная из раствора сульфанола с костным и казеиновым клеем, оседает через 10 минут, что является недостаточным для производственного процесса. Раствор сульфанола с клеями КМЦ-Н и МЦ дает пену высокой кратности, равной 15.

58

Раствор СЖК с казеиновым клеем полностью не переходит в пену. С костным клеем кратность пены из СЖК низкая, но размеры газовых пузырьков большие. Раствор СЖК с клеем КМЦ-Н дает мелкодисперсную пену с нужной кратностью, но она неустойчива и оседает через 15 минут. Пена, полученная из раствора СЖК с клеем МЦ, имеет необходимую кратность, небольшие по размерам газовые пузырьки, устойчивость, но оседает при добавлении в нее вяжущего. Пены, полученные из раствора синтанола с клеями МЦ-Н, казеинового, костным и МЦ, имеют маленькие размеры газовых пузырьков, устойчивы, но необходимая кратность получается только с клеем МЦ. По результатам проведенных исследований был выбран пенообразователь синтанол со стабилизатором обойным клеем МЦ.

Далее осуществлялся выбор способа получения пены. Сравнительная характеристика различных методов получения пен приведена в табл. 21. Из приведенных данных видно, что наиболее подходящими являются два последних способа получения пены: ручной (в ёмкости с ёршиком) и механический (с вращающимся ёршиком). В этих двух случаях получается устойчивая мелко-дисперсная и низкократная пена, имеется возможность регулирования качества пены изменением числа оборотов вращения ёршика или (при ручном способе) интенсивности взбивания. В дальнейшем раствор пенообразователя готовили не на воде, а на растворе бишофита, при этом был выявлен дополнительный стабилизационный эффект бишофита.

59

Плотность раствора бишофита составляла 1200 кг/м3, концентрация бишофита – 526 кг/м3. Такая концентрация является оптимальной по усадке и трещиностойкости магнезиального бетона. Следует заметить, что плотность пены на растворе бишофита всегда больше, чем пены той же кратности, изготовленной из водного раствора пенообразователя. С ростом концентрации бишофита плотность пены должна увеличиваться. Как показано выше, повышение плотности раствора бишофита с 1120 кг/м3 до 1250 кг/м3 при неизменяемом расходе раствора приводит к росту прочности с 105 до 405 кгс/см2. Но из этого следует, что уменьшение плотности раствора бишофита на 10 % приведет к снижению прочности бетона в 4 раза. Поскольку прочность пенобетона зависит, в первую очередь, от прочности магнезиальной матрицы, следует ожидать резкого снижения прочности пенобетона при уменьшении концентрации бишофита. Это подтверждается ре-

60

зультатами измерения прочности образцов пенобетона почти одинаковой плотности в возрасте 7 суток при расходе раствора пенообразователя 825 л/т ПМК-75, представленными в табл. 22. При уменьшении плотности раствора бишофита на 9 % прочность пенобетона уменьшилась в два раза.

Таблица 22

Зависимость прочности пенобетона на основе магнезиального цемента от плотности раствора синтанола в бишофите

Увеличение объема пены за счет увеличения объёма пенообразователя с бишофитом вынужденно должно сопровождаться введением

впенобетон избыточного бишофита, поэтому была предпринята попытка найти ПАВ, стабилизатор пены и условия ее получения, при которых необходимая достигается кратность пены без перерасхода бишофита. При расходе бишофита порядка 0,6 л на 1 кг ПМК-75

кратность пены перед введением в нее вяжущих и добавок для получения пенобетона плотностью в сухом состоянии 500 – 550 кг/м3, должна быть 6 – 6,5.

Для исследования были отобраны доступные ПАВ, которые рекомендуется использовать в качестве пенообразователей в технологии получения пенобетона на основе портландцемента. Большинство из них (кроме синтанола) являются натриевыми солями сульфоили карбоновых органических кислот. Успешность применения таких ПАВ вызывает сомнение, так как при смешивании этих веществ с бишофитом в осадок выпадают магниевые соли органических кислот. В концентрированном виде такие ПАВ вообще не растворяются

вбишофите, поэтому их требуется предварительно растворять в небольшом объёме воды. После смешивания растворов бишофита, ПАВ

и стабилизатора пены (при необходимости), определяли плотность раствора и корректировали до значения 1200 кг/м3 прибавлением бишофита или воды. Бишофит вводили в виде сухого порошка или концентрированного раствора.

Исследование зависимости кратности пены при механическом взбивании ершом из синтетических нитей при скорости вращения 300 – 500 об/мин от переменной концентрации различных ПАВ в раствор бишофита показало, что обойный клей МЦ, СЖК фракции С16 – С22, смола древесная омыленная (СДО), АБСК (производство Германии), сульфанол, мыло хозяйственное 75 %-ное, суперпластификатор С-3 показали

61

плохую устойчивость пены, комкование, образование осадка. Неудовлетворительные результаты получены и на синтаноле без стабилизатора пены. Хорошая устойчивость пены получена с применением синтанола вместе со стабилизатором – обойным клеем МЦ (табл. 23).

Таблица 23

Зависимость плотности и кратности пены от концентрации синтанола и стабилизатора (клея МЦ)

Эти исследования подтверждают результаты, полученные в предварительных исследованиях. В качестве пенообразователя следует использовать только синтанол, применение в качестве стабилизатора пены клея МЦ обязательно, но при механическом взбивании скоростной мешалкой получить кратность пены больше 5 не удается.

5.3.Способ «сухой» минерализации пены

Вряде экспериментов были определены основные технологические параметры получения пенобетона на основе магнезиального цемента по способу «сухой» минерализации. Для сравнения пену готовили с использованием двух пенообразователей: синтанола и нейтрализованной едким натром технической смеси синтетических жирных кислот. В качестве стабилизатора использовали обойный клей МЦ. Содержание ПАВ в растворе бишофита было 10 г/л, а стабилизатора пены – 2,5 г/л. Были изготовлены образцы размером 40 х 40 х 160 мм. Всего для исследования было изготовлено и испытано более 300 образцов. Результаты определения плотности, прочности при сжатии и изгибе образцов пенобетона, изготовленного на основе магнезиального цемента, разных сроков твердения, приведены в табл. 24. На рис. 18 показано, что зависимость плотности магнезиальной пенобетонной смеси на момент окончания перемешивания от объема раствора,взятогодляприготовленияпены,носитпрактическилинейныйхарактер.

62