Алюминиевые газообразователи для ячеистых бетонов

Способ газообразования с применением в основном алюминиевых порошков для получения строительных материалов пористой структуры широко распространен во всем мире. Для этих целей за рубежом изготавливают специальные виды алюминиевых газообразователей. У нас алюминиевых порошков, предназначенных специально для поризации материалов, пока не производят хотя только заводы ячеистых бетонов ежегодно потребляют около 2 тыс. т пудры ПАК-3. Последняя выпускается для лакокрасочной промышленности и должна характеризоваться высокой кроющей способностью, для чего процесс размола алюминиевых гранул осуществляют в присутствии стеарина и полученный продукт подвергают специальной операции — полировке. В результате частицы приобретают форму чешуйки с соотношением диаметра к толщине в пределах 120: 1-80: 1. Диаметр частиц при этом колеблется от 1 до 230 мк. Частицы пудры покрыты окисной пленкой и оболочкой стеарина.
Такой газообразователь обладает целым рядом недостатков. Поскольку частицы пудры покрыты окисной пленкой, процесс газообразования замедляется, снижается активность алюминия. Пудра характеризуется полидисперсным составом, что приводит к значительному растягиванию во времени процесса газообразования. При этом тонкодисперсные фракции начинают реагировать еще в процессе перемешивания и образующийся газ бесцельно пропадает, а крупные частицы выделяют газ после схватывания смеси, что нарушает пористую структуру вспучивающейся массы. Стеариновая оболочка не обеспечивает полной защиты пудры от окисления, а с другой стороны, придавая газообразователю гидрофобные свойства, резко ухудшается его гомогенизации в массе, снижает качество поризованной структуры. Полирование пудры увеличивает поверхность, доступную окислению, однако прирост числа контактов площадок при этом незначителен. Чешуйчатая форма частиц резко снижает однородность распределения газообразователя из-за его всплываемости, усиливает агрегацию частиц, ухудшает условия образования мелкопористой однородной структуры.
Заводы ячеистых бетонов имеют возможность в какой-то мере устранить один из перечисленных недостатков, а именно придать пудре гидрофильность. Раньше стеарин с частиц алюминия удаляли прокаливавшем при 200°С, но так как эта операция огнеопасна, от нее отказались. Благодаря исследованиям, проведенным советскими учеными Л. М. Розенфельдом, П. Р. Таубе, Е. Г. Григорьевым и др... В настоящее время на заводах ячеистых бетонов применяется предварительная обработка пудры растворами поверхностно-активных веществ: хозяйственного мыла, сульфанола, отходов производства синтетических моющих средств и др.
Однако, как показали исследования с использованием методов фото- и киносъемки в прозрачной среде, предварительная обработка растворами поверхностно-активных веществ не дает возможности полностью устранить комкование и образование агрегатов частиц в смеси.
В лаборатории цементно-бетонных материалов МИСИ им. В. В. Куйбышева проводились специальные исследования с целью оптимизации свойств алюминиевого газообразователя. Для экспериментов отбирались пробы пудры и гранулята с различных этапов производства на Волгоградском алюминиевом заводе, готовились в заводских и лабораторных условиях специальные помолы пудры, рассеивались на отдельные фракции — стандартные виды пудры.
Установлено, что по форме частицы должны быть близки к шару или к правильному многограннику. Монодисперсный состав порошка должен характеризоваться достаточно узким интервалом распределения по размерам, а частицы - гидрофильной и слабоокисленной поверхностью.
Из исследованных алюминиевых порошков требуемыми свойствами обладает пудра из частиц сферической формы размером менее 10 мк, полученная методом распыления. Она характеризуется удельной поверхностью около 5500 сл5/а и содержанием активного алюминия более 99%.
Для стабильности и сохранности свойств, а также устранения пыления нами предложено смешивать порошок с 20%-ным раствором глицерина в воде. Глицерин, являющийся ингибитором коррозии, сохраняет на алюминии полученную в процессе изготовления защитную окисную пленку, не давая ей уплотняться. Такая паста не изменяет своих свойств в течение полугода и больше.
Паста хорошо смешивается с водой и цементно-песчаной смесью, сразу тонет, не образуя на поверхности воды или ячеистобетоиной массы поризоваиной «шапки» из алюминиевой суспензии. Газобетон, изготовленный на ней, в отличие от газобетона на пудре ПАК-3, имеет пониженную объемную массу, повышенную прочность, однородную пористость и высокий коэффициент конструктивного качества.
Несмотря на явное преимущество пасты, получение в достаточном количестве мелкодисперсных сферических порошков методом распыления на алюминиевых заводах пока еще является проблемой, которая решается технологами порошковой металлургии.
В лабораторных условиях получена гидрофильная паста из алюминиевого порошка типа обычной пудры (частицы чешуйчатой формы). Технология изготовления такого порошка отличается от существующей при производстве ПАК-3 тем, что в процессе размола в шаровую мельницу вместо технического стеарина дозируется гидрофильное поверхностно-активное вещество. Порошок с гидрофильным покрытием характеризуется повышенным содержанием активного алюминия, монодисперсным составом (размер частиц 20-40 мк) и отсутствием всплываемости. Для приготовления гидрофильной пасты его смешивают с водным раствором поверхностно-активных веществ.
По физико-техническим свойствам изготовленный на ней газобетон почти не отличается от газобетона на пасте со сферическим порошком. В смеси после вспучивания непрореагировавшего алюминия не обнаружено. Коэффициент использования газообразователя достаточно высок — 85%.
Производство такой пасты на алюминиевых заводах вполне осуществимо. Для получения пудры однофракшопного состава необходима незначительная реконструкция существующих на заводе сепараторов. Смешивание пудры с растворами поверхностно-активных веществ можно производить в смесителе, заменив им вертикальный барабан. Пасту удобно транспортировать в деревянных и фанерных ящиках и бочках.
С применением специальных алюминиевых газообразователей для производства поризованных строительных материалов отпадает необходимость в оборудовании для приготовления глюминиево-водной суспензий, что упростит технологический процесс. Использование монодисперсных алюминиевых порошков со стабильными свойствами улучшит условия формирования макроструктуры материала и повысит качество изготавливаемых изделий.
МПСМ СССР необходимо поставить перед Министерством цветной металлургии вопрос об организации производства на его заводах алюминиевого порообразователя целевого назначения.
Источник - журнал строительные материалы 1971г