Главная > Пена в строительстве > Природа пены в разработках пенобетонов

Природа пены в разработках пенобетонов

14 июля 2014

А. В. Хитров, к. т. н.

ПРИРОДА ПЕНЫ В Разработках ПЕНОБЕТОНОВ

Одна из главных особенностей пенобетонов как ячеистых материалов состоит в том, что в их состав заходит конкретно пена, потому нами высказано предположение, что должна быть связь меж природой строительной пены и технологическими особенностями получения материалов на ее базе. При таковой постановке первым появляется вопрос о классификационных признаках пены. В качестве базы систематизации были выбраны природа пенообразующих ПАВ, величина молярной массы М, г/моль, число атомов углерода в цепи n, а также поверхностное натяжение и концентрация ионов водорода смесей в единицах рН [1]. Все известные пенообразующие добавки, выставленные ионными смесями ПАВ, условно были разбиты на 5 групп (табл. 1).

Анализируя таблицу 1 можно узреть, что молярная масса является важной чертой, определяющей такие характеристики пенообразователей (ПО), как поверхностная активность и пенообразующая способность. Как надо из таблицы 1, тенденцией к огромным молекулярным массам владеют синтетические ПО, представляющие I и II группы, наименьшим — на базе гидролизатов белка, относящиеся к V группе. Были определены оптимальные концентрации более используемых в производстве пенобетона пенообразователей с целью исследования их технологических параметров: плотности пены, интервала рН пенообразования и коэффициента использования пены в растворе (табл. 2). Анализ приобретенных данных показал, что причины, обуславливающие поведение строительной пены на разных стадиях технологического процесса, можно поделить по трем главным признакам: механическому, определяющему устойчивость пены в пенобетонной консистенции и способность смешиваться с растворной частью; хим, характеризующемуся вероятным взаимодействием пены с цементом и совместимостью её с разными добавками; температурному, связанному с поведением пены в зависимости от конфигурации температуры.

Эти положения были применены в прогнозировании и разработке технологий производства пенобетонов, при всем этом начальным положением была связь воздействия природы ПАВ и молярных масс на режим получения пеноматериала.

Выбор пенообразователя при разработке автоклавной резательной технологии проводился в согласовании с рассмотренной связью воздействия технологических признаков на температурные режимы получения пенобетона с учетом предложенной систематизации строительной пены (таблица 1). Автоклавная разработка отличается от технологии твердения при атмосферном давлении тем, что подразумевает тонкое измельчение сырьевых компонент, обеспечивающее огромную суммарную поверхность зернышек.

Было высказано предположение, что пены, имеющие более высшую молярную массу и, соответственно, структурную вязкость, сложнее смешиваются с растворной частью, содержащей тонкомолотые составляющие. Это разъясняется тем, что процесс образования пенобетонной структуры идет через стадию разрушения старенькых связей, и при всем этом затрачивается определенная энергия. Так как более высочайшая молярная масса увеличивает вязкость системы, то в случае увеличения удельной поверхности песка, нужных для автоклавных процессов, увеличивается энергия активации ?G, вследствие чего не достигается образования новейшей однородной системы, т. е. группы пенообразователей I и II возможно окажутся неприменимыми для автоклавной резательной технологии получения пенобетона.

Проведенные опыты проявили, что пены с большенными молекулярными массами нецелесообразно использовать для автоклавной резательной технологии из-за нехороший смешиваемости с тонкомолотыми компонентами и ограничениями по срокам созревания. Наилучшими же в этой связи являются пенообразователи на базе белка.

Таблица 1

Систематизация строй пен

Группа по систематизации

Заглавие группы

Основной хим компонент

Хим формула

Число атомов углерода в углеводородном радикале n

Молекулярная масса М, г/моль

рН

раствор

Поверхностное натяжение ? 103, Дж/м2

Относительная пенообразующая способность

I

Алтисульфаты

Первичный алкилсульфат натрия

Вторичный

алкилсульфат натрия

CnH2n+1OSONa

CnH2n+1CH(CH3)OSO3Na

10—18

6—16

387—499

232—373

7

26—32

2,3

2,1

II

Сульфонаты

Алкилбензосуьфонат

натрия

Алкилбензосульфонат триэтаноламината

CnH2n+1-

CnH2n+1-

10—14

10—14

320—376

447—503

7

28—35

2,1

1,7

III

Производные карбоновых кислот

Стеарат калия

Стеарат натрия

Пальминат натрия

CnH2n+1COOK

CnH2n+1COONa

CnH2n+1COONa

17

17

15

323

306

278

7

42—51

1,4

1,2

1.1

IV

Производные смоляных

кислот

Абиетатнатрия

19

300—304

7

42—45

1,2

V

Гидролизаты

белков

Киратиновый гидролизат

Гидролизат крови

HSCH2CN(NH2)COOH

2

121

7

52—54

1,0

Таблица 2

Главные характеристики исследуемых пенообразователей

Группа по классифи-

кации

Заглавие

группы

Наименование

Предельная

концентрация

Спр.,

мак. %

Рациональная

концентрация

Ср

мак. %

Поверхно-

стное

на-

тяжение

??103 Дж/м2

Интервал рН

пенообразования

Плотность

пены

d, г/л

Коэффициент использования пены К

I

Алкильсульфаты

ПО № 1

2.6

3.0

26.0

2—9

35.0

0.95

Прогресс

1.7

2.0

28.0

35.0

0.95

ОП-6К

2.2

2.5

32.0

45.0

0.95

II

Сульфонаты

Сульфанол-40

2.2

2.5

30.5

2—10

40.0

0.9

Пеностром

2.6

3.0

35.0

50.0

0.95

ОС

2.2

2.5

37.0

50.0

1.0

III

Производные

карбоновых

кислот

Квин

6.5

7.0

49.0

6—12

100.0

0.55

IV

Производные

смоляных

кислот

СДО

9.0

10.0

43.0

6—12

80.0

0.8

Клеекани-

фольный ПО

5.5

6.0

45.0

65.0

0.9

V

Гидролизаты

кислот

Неопор

2.4

2.5

54.0

6—12

75.0

0.9

Унипор

2.8

3.0

54.0

75.0

0.9

SB 31

2.9

3.0

53.0

80.0

0.9

ГК

2.5

3.0

53.0

80.0

0.9

Выбор пенообразователей при твердении пенобетона в критериях пониженных и отрицательных температур выполнялся в согласовании с предложенной систематизацией и на основании температурного и хим технологических признаков, исходя из чего было изготовлено предложение о том, что при ведении пенобетонных работ при пониженных и отрицательных температурах устойчивость пены к температурному воздействию может быть связана с молярной массой пенообразователя и величиной n, которая по систематизации определяет число атомов углерода в гидрофобной части молекул. При всем этом большая устойчивость должна быть у ПАВ с большенными молярными массами и наибольшим числом n.

Также было изготовлено предположение, что устойчивость пены может быть связана с природой ПАВ и интервалом рН пенообразования, определяющим ее сопоставимость с солями противоморозных добавок. Общая рекомендация в этом случае связана с уровнем рН раствора вводимой добавки — он должен быть как можно поближе к уровню рН пенообразователя и не содержать брутальных для пены ионов. Нами, вместе с Петровым С. Д. [2] разрабатывались три метода ускоренного твердения цельного пенобетона при пониженных и отрицательных температурах с внедрением узнаваемых пенообразователей: — способ «термоса» с подготовительным обогревом пенобетонной консистенции, электропрогрев греющими проводами и с применением противоморозных добавок. При укладке пенобетона способом «термоса» особенного внимания просит вопрос сохранения пены при обогреве консистенции. Температурные ограничения обогрева связаны с природой пенообразователей, применяемых для изготовления пенобетона. В согласовании с предложенной создателем систематизацией был введен дополнительный аспект, нареченный Тпр — предельная температура под которой понимается предельная температура существования пены, и вместе с Петровым С. Д. [2] было установлено, что на разрушение пены на базе гидролизата белков происходит при температурах выше +30°C, пены на синтетических и на клееканифольных пенообразователях, имеющих высочайшее число n, разрушаются при температуре нагрева более высочайшей, до 80°C, что позволяет советовать клееканифольный и синтетические пенообразователи как лучшие при твердении при пониженных и отрицательных температурах.

Результаты исследования неких противоморозных добавок на сопоставимость с пенообразователями (таблица 4) проявили избирательность взаимодействия пенообразователей и солей противоморозных добавок; видно, что более универсальным является нитрит натрия NaNO2, который может быть рекомендован для всех применяемых в данной работе пенообразователей.

Пена в строительстве , ,

Комментирование отключено.