Автоклавный газобетон, AAC, Aircrete

Автоклавный газобетон: экологичная альтернатива кладке из глиняного кирпича в виде легкого бетона

Этот тип легкого бетона не имеет в своей смеси крупных заполнителей, и можно отметить, что газобетон представляет собой бетонный раствор, который аэрируется с помощью вдувания газа, а также может аэрироваться с помощью воздухововлекающей добавки. Аэрация бетона с использованием воздухововлекающих добавок более практична в производстве ЖБК. Известно, что мелкими заполнителями, которые можно использовать для производства газобетона, являются кварцевый песок, кварцитовый песок, известь и летучая зола. По способу отверждения газобетон можно разделить на две основные группы: газобетон автоклавного твердения и газобетон неавтоклавного твердения. Отверждение является важным фактором, влияющим на механические и физические свойства бетонов различных категорий. Согласно различным отчетам, газобетон может достигать более высоких значений прочности при меньшей усадке при высыхании по сравнению с неавтоклавным газобетоном (NAAC). Таким образом, можно сделать вывод, что процесс автоклавирования благотворно влияет на набор прочности, а также на усадку газобетона. Автоклавный газобетон (AAC) имеет много преимуществ для конструкций, таких как теплоизоляция, звукоизоляция, огнестойкость и устойчивость к плесени, уменьшенный собственный вес и многое другое. Продукты AAC включают блоки, стеновые панели, панели пола и крыши, а также перемычки. Помимо изоляционных свойств, одним из преимуществ газобетона в строительстве является его быстрая и простая установка, поскольку материал можно фрезеровать, шлифовать и резать по размеру на месте с помощью стандартных ленточных пил из углеродистой стали, ручных пил и дрелей.

Связанные документы

Скачать бесплатный PDF Посмотреть PDF

Это первая глава Книги, недавно выпущенная издательством Оксфордского университета в Нью-Дели. Проектирование железобетонных конструкций предназначено для удовлетворения требований студентов бакалавриата гражданского и структурного строительства. Эта книга также будет бесценным справочником для аспирантов, практикующих инженеров и исследователей. В этой книге подробно описывается проектирование железобетонных конструкций в соответствии с действующими нормами и правилами Индии (IS 456:2000 и IS 13920:1993). Поскольку некоторые положения индийского кодекса устарели, при необходимости используются положения американского кодекса (ACI 318:2011). Кроме того, обсуждается сейсмостойкий дизайн и деталировка, поскольку около 60 процентов территории Индии находится в зонах умеренных и сильных землетрясений. Текст основан на современном расчете предельных состояний и охватывает такие темы, как свойства бетона, конструктивные формы и нагрузки. Кроме того, обсуждение поведения различных конструктивных элементов, таких как элементы, работающие на сжатие и растяжение, балки, плиты, фундаменты, стены и соединения, а также проектирование и деталировка на изгиб, сдвиг, кручение, соединение, растяжение, сжатие, одноосный и двухосный изгиб и взаимодействие. этих сил делают его бесценным руководством для студентов и дизайнеров. Книга также содержит приложения по методу распорок и связей, свойствам грунтов, помощь в проектировании, а также практические советы и эмпирические правила, которые повышают ценность богатого содержания книги. Для заинтересованных читателей в главах предоставлено более 1300 ссылок и многочисленные веб-ссылки для дальнейшего изучения и исследования. Для получения дополнительной информации: http://www.oup.co.in/product/higher-education/engineering-computer-science/civil-engineering/8/design-reinforced-concrete-structures-1e/9780198086949

Скачать бесплатный PDF Посмотреть PDF

Использование строительной кладки получило широкое распространение в строительной отрасли для решения многочисленных проблем, связанных с обожженным глиняным кирпичом. Обычно в качестве ингредиентов КМУ используются цемент, мелкий песок и щебень. Однако отсутствие в местности мелкого песка делает полученный продукт дорогим. С этой целью использование альтернативных материалов вместо мелкого песка долгое время оставалось активной областью исследований. В данной исследовательской работе изучается частичная замена мелкого песка местным песком. 0% – 70% (с шагом 10%) используется замена мелкого песка местным песком. Местный песок промывается в специальной емкости с ситом #200 на выходе. Изготовлено восемь партий бетонных блоков. Каждая партия содержит 6 экземпляров. Размер всех образцов составляет 4″ x 8″ x 12″. При приготовлении КМУ используется бетонная смесь 1:4:8 с водоцементным отношением 0.45. Местный песок добывают из окрестностей Навабшахского района. Образцы готовятся на машине для изготовления бетонных блоков. Отверждение образца проводят в течение 7 и 28 дней. Наконец, прочность на сжатие всех образцов оценивается с помощью универсальной машины для испытаний на нагрузку как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. На основе

Скачать бесплатный PDF Посмотреть PDF

Кирпич является наиболее распространенным строительным материалом для строительства. Выбросы CO2 в процессе производства кирпича влияют на окружающую среду. Поэтому сейчас следует больше сосредоточиться на поиске экологически чистых решений для более экологичной окружающей среды. Анализ традиционных и нетрадиционных материалов по параметрам стоимости, энергопотребления и выбросов углерода помогает выделить подходящие варианты для устойчивого строительства. Блок AAC, экологически чистый материал, дает перспективное решение для строительства зданий. В этой статье была предпринята попытка заменить красный кирпич экологически чистыми блоками AAC. Использование газобетонных блоков снижает стоимость строительства до 20%, так как уменьшение статической нагрузки стены на балку делает ее сравнительно более легкой. Использование газобетонных блоков также снижает потребность в таких материалах, как цемент и песок, до 50%.

Скачать бесплатный PDF Посмотреть PDF

Обожженный глиняный кирпич является преобладающим строительным материалом, используемым в строительстве. Выбросы CO2 в процессе производства кирпича были признаны важным фактором глобального потепления. Поэтому в настоящее время мы должны больше сосредоточиться на поиске экологических решений для более зеленой окружающей среды. Для выполнения этой задачи в строительстве могут использоваться новые строительные материалы. Один из таких материалов, то есть газобетонные блоки, можно использовать в качестве альтернативного материала для строительства. В этой статье освещается сравнительный статистический анализ экономической эффективности использования газобетонных блоков вместо традиционных красных кирпичей. Использование газобетонных блоков дает перспективное решение для строительной отрасли наряду с сохранением окружающей среды. В этой статье была предпринята попытка сравнить газобетонные блоки в качестве материала, заменяющего красный кирпич. Были проведены различные типы испытаний для определения различных свойств блоков AAC по сравнению с другими. Здание толщиной 6 дюймов и 9 дюймов было спроектировано с использованием программного обеспечения Staad pro, и был выполнен расчет стоимости различных составных частей здания. Из экспериментальных результатов видно, что прочность на сжатие газобетонных блоков сравнительно больше, чем у традиционных кирпичей, а плотность газобетонных блоков сравнительно меньше, что помогает снизить статическая нагрузка конструкции. Установлено, что до 15-20% стоимость строительства может быть снижена за счет использования газобетонных блоков.

Автоклавный газобетон (AAC, Aircrete)

Автоклавный газобетон — универсальный легкий строительный материал, обычно используемый в виде блоков. По сравнению с обычным (то есть «плотным» бетоном) газобетон имеет низкую плотность и отличные изоляционные свойства.

Низкая плотность достигается за счет образования воздушных пустот для создания ячеистой структуры. Эти пустоты обычно имеют диаметр 1–5 мм и придают материалу характерный внешний вид. Блоки обычно имеют прочность в диапазоне 3-9 Нмм -2 (при испытании в соответствии с BS EN 771-1:2000). Плотность колеблется примерно от 460 до 750 кг м -3 ; для сравнения, бетонные блоки средней плотности имеют типичный диапазон плотности 1350-1500 кг м -3 , а блоки из плотного бетона – диапазон 2300-2500 кг м -3 .

Рис. 1 Автоклавный газобетонный блок с распиленной поверхностью для демонстрации ячеистой структуры пор (Изображение предоставлено H+H UK Ltd.)

Рис. 2 Детальный вид ячеистой структуры пор в газобетонном блоке.

Автоклавные газобетонные блоки являются отличными теплоизоляторами и обычно используются для формирования внутреннего листа полой стены. Они также используются во внешнем листе, когда они обычно рендерятся, и в основах. Из автоклавного газобетона можно построить практически весь дом, включая стены, полы – с использованием железобетонных балок, перекрытия и крышу. Автоклавный газобетон легко режется до любой необходимой формы.

Aircrete также обладает хорошими акустическими свойствами и долговечен, с хорошей стойкостью к воздействию сульфатов, а также к повреждениям от огня и мороза.

Продакшн

Автоклавный газобетон твердеет в автоклаве – большом сосуде высокого давления. При производстве газобетона автоклав обычно представляет собой стальную трубу диаметром около 3 метров и длиной 45 метров. Пар подают в автоклав под высоким давлением, обычно достигающим давления 800 кПа и температуры 180°С.

Автоклавный газобетон можно производить с использованием широкого спектра цементных материалов, обычно:

Портландцемент, известь и мелкий кварцевый песок. Песок обычно измельчают для достижения достаточной крупности.

Также часто добавляют небольшое количество ангидрита или гипса.

Автоклавный газобетон сильно отличается от плотного бетона (то есть «обычного бетона») как по способу производства, так и по составу конечного продукта.

Плотный бетон обычно представляет собой смесь цемента и воды, часто со шлаком или PFA, а также мелким и крупным заполнителем. Он набирает прочность по мере гидратации цемента, достигая 50% своей окончательной прочности примерно через 2 дня и большую часть своей окончательной прочности через месяц.

Напротив, автоклавный газобетон имеет гораздо меньшую плотность, чем плотный бетон. Химические реакции с образованием продуктов гидратации практически полностью завершаются при автоклавировании, поэтому после извлечения из автоклава и охлаждения блоки готовы к использованию.

Автоклавный газобетон не содержит заполнителей; все основные компоненты смеси являются реакционноспособными, даже молотый песок там, где он используется. Песок, инертный при использовании в плотном бетоне, ведет себя как пуццолан в автоклаве из-за высокой температуры и давления.

Процесс производства автоклавного ячеистого бетона немного отличается на разных заводах, но принципы схожи. Возьмем смесь, содержащую цемент, известь и песок; они смешиваются с образованием суспензии. В суспензии также присутствует мелкий алюминиевый порошок, который добавляется для создания ячеистой структуры. Плотность конечного блока можно варьировать, изменяя количество алюминиевой пудры в смеси.

Суспензию заливают в формы, напоминающие небольшие железнодорожные вагоны с опускающимися бортами. В течение нескольких часов одновременно происходят два процесса:

Цемент обычно гидратируется с образованием гидратов эттрингита и силиката кальция, и смесь постепенно затвердевает, образуя так называемый «зеленый пирог».

Зеленый кек поднимается в форме за счет выделения газообразного водорода, образующегося в результате реакции между мелкими частицами алюминия и щелочной жидкостью. Эти пузырьки газа придают материалу ячеистую структуру.

Рисунок 3. Заливка суспензии в формы (Изображение предоставлено H+H UK Ltd.)

Рис. 4. Зеленый кек поднимается в форме (фото предоставлено H+H UK Ltd.)

Рискуя вызвать гнев производителей газобетона, можно сказать, что существуют параллели между производством автоклавного газобетона и выпечкой хлеба. В хлебе тесто содержит дрожжи и перемешивается, а затем оставляется для подъема, поскольку дрожжи превращают сахара в углекислый газ.

Тесто должно иметь правильную консистенцию; слишком твердое, и пузырьки углекислого газа не могут «растянуть» тесто, чтобы оно поднялось, но если тесто слишком неряшливое, пузырьки углекислого газа поднимаются на поверхность и теряются, и тесто разрушается. При правильной консистенции тесто достаточно эластично, чтобы растягиваться и расширяться, но достаточно прочно, чтобы удерживать газ, чтобы тесто не разрушилось. Поднявшись, тесто помещают в духовку.

Несмотря на то, что это гораздо более сложный процесс, условия производства Aircrete точно контролируются отчасти по схожим причинам. Пропорции смеси и начальная температура смеси должны быть правильными, а алюминиевый порошок должен присутствовать в необходимом количестве и с соответствующей реакционной способностью в щелочной среде. Все материалы должны быть подходящей тонкости. Усложняющим фактором является то, что температура сырого кека повышается из-за экзотермических реакций по мере гидратации извести и цемента, поэтому реакции протекают быстрее.

Когда кекс поднимется на требуемую высоту, форма перемещается по направляющей туда, где кекс нарезается на блоки необходимого размера. В зависимости от фактического производственного процесса торт может быть полностью извлечен из формы на тележку перед разрезанием или может быть разрезан в форме после удаления боковых сторон.

Торт разрезают, пропуская через серию режущих проволок.

Рис. 5. Зеленая лепешка разрезается проволокой (Изображение предоставлено H+H UK Ltd.)

На этапе резки блоки еще зеленые – с момента заливки смеси в форму прошло всего несколько часов, они мягкие и легко повреждаются. Однако, если они слишком мягкие, разрезанные блоки могут либо развалиться, либо слипнуться; если они слишком твердые, провода их не перережут — и здесь процесс приходится тщательно контролировать, чтобы добиться необходимой консистенции.

Затем нарезанные блоки загружаются в автоклав. Автоклаву требуется пара часов, чтобы достичь максимальной температуры и давления, которое выдерживается, возможно, в течение 8-10 часов или дольше для газобетона высокой плотности/высокой прочности.

Рисунок 6. «Зеленые» блоки загружаются в автоклав (Изображение предоставлено H+H UK Ltd.)

После извлечения из автоклава и охлаждения блоки достигают полной прочности и готовы к транспортировке.

Состав газобетона

Суть производства аэробетона заключается в том, что известь из цемента и извести в смеси вступает в реакцию с кремнеземом с образованием тоберморита размером 1.1 нм (рис. 7).

NB: Ниже используются обозначения химического состава цемента. Если вы не знакомы с этим, см. нашу страницу обозначений химии цемента.

Рисунок 7 Компоненты и продукты в производстве газобетона.

Во время сырой стадии цемент гидратируется при нормальных температурах, и продукты гидратации изначально аналогичны продуктам в плотном бетоне – CSH, CH и эттрингит и/или моносульфат. После автоклавирования тоберморит обычно является основным конечным продуктом реакции из-за высокой температуры и давления.

В конечном продукте также будут присутствовать небольшие количества других гидратированных фаз. Кроме того, в автоклаве в качестве промежуточных продуктов образуются гидратированные фазы, в основном CSH(I). Это более кристаллическая форма гидрата силиката кальция, чем в плотном бетоне; он может иметь отношение кальция к кремнию (0.8

Таким образом, составы продуктов гидратации в аэробетоне сильно отличаются от составов в плотном бетоне, отвержденном при нормальных температурах (т. е.: гидрат силиката кальция (CSH), гидроксид кальция (CH), эттрингит и моносульфат. Дополнительную информацию см. на странице «гидратация» ).

Если посмотреть на это более подробно, когда зеленые блоки попадают в автоклав, основные реакции, которые происходят, в целом следующие:

Примерно через 2 часа по мере повышения давления и температуры нормальные продукты гидратации цемента, образовавшиеся в сыром состоянии, постепенно исчезают, и песок становится реактивным.
CSH(I) образуется частично из кремнезема, полученного из песка.
По мере того, как вступает в реакцию больше песка, гидроксид кальция из извести и гидратации цемента постепенно расходуется за счет продолжающегося образования CSH(I).
При продолжении автоклавирования из CSH(I) начинает кристаллизоваться тоберморит размером 1.1 нм; общая доля CSH(I) снижается, а доля тоберморита размером 1.1 нм постепенно увеличивается. Таким образом, CSH(I) в основном является промежуточным соединением.

Конечными продуктами гидратации являются в основном:

1.1нм тоберморита
Возможно, некоторый остаточный CSH(I)
Гидрогранат

Непрореагировавший песок, скорее всего, останется в конечном продукте. Также может быть некоторое количество остаточного гидроксида кальция, если прореагировало недостаточно кремнезема, и некоторое количество остаточного ангидрита и/или гидроксилеллестадита, если в смеси присутствовал ангидрит.

Рис. 8 СЭМ-изображение полированного шлифа, показывающее деталь — стенку ячейки — блока, изготовленного из смеси цемента, извести и песка.

На рис. 8 остаются некоторые остаточные непрореагировавшие частицы песка (примеры показаны стрелками), часто с ободками продукта гидратации, показывающими размер исходных частиц. Большая часть матрицы состоит из тоберморита. Черные области вверху слева и внизу справа — это эпоксидная смола, использованная при подготовке полированного шлифа, заполняющего воздушные пустоты (воздушные ячейки).

Цель состоит в том, чтобы прореагировать достаточное количество кремнезема из песка для образования тоберморита из доступной извести, поставляемой известью и цементом. Это будет зависеть от ряда факторов, включая присущую материалам реакционную способность, их крупность (особенно песок), а также температуру и давление. Если время автоклавирования слишком короткое, содержание тоберморита не будет максимальным, останется некоторое количество непрореагировавшего гидроксида кальция, и тогда прочность блоков будет ниже оптимальной. Если время автоклавирования слишком велико, могут образоваться другие продукты гидратации, которые также могут отрицательно сказаться на прочности и привести к ненужным затратам энергии.

Существуют разные формы тоберморита: тоберморит 1.1 нм и тоберморит 1.4 нм. Кроме того, существуют разные типы тоберморита размером 1.1 нм, и они по-разному ведут себя при нагревании. Их кристаллическая структура представляет собой слоистую пластинчатую структуру с молекулами воды между слоями – при нагревании межслойная вода теряется; в результате некоторые тобермориты размером 1.1 нм сжимаются (процесс, известный как усадка решетки), а некоторые нет.

1.4 нм тоберморит (C₅S₆H₉) – образуется при комнатной температуре и встречается в виде природного минерала. Он разлагается при 55 ° C до тоберморита размером 1.1 нм и поэтому не обнаружен в AAC.

Составы гидрата силиката кальция в AAC

1.1 нм тоберморит (C₅S₆H₅) обычно является основным продуктом гидратации в AAC, где используются цемент, известь и песок.
CSH(I) – более кристаллический, чем CSH в плотном бетоне, обычно 0.8
Ксонотлит (С₆S₆H) – формы с более длительным временем автоклавирования или более высокими температурами

гиролит (С₂S₃H₂) – обычно не встречается в AAC
Дженнит (К₉S₆H₁₁) встречается как природный минерал; не нашел в ААКе
CSH(II) – Ca/Si≈ 2.0. Не встречается в ААС
C₂SH (α-C₂S гидрат) может встречаться в автоклавированных продуктах, но нежелательно
Гидроксилеллестадит (C₁₀S₃.3SO₃.H₂O) – можно найти в AAC; также происходит на более холодном конце цементных печей

Экологические преимущества автоклавного газобетона

Использование автоклавного газобетона имеет ряд экологических преимуществ:

Изоляция: наиболее очевидно, что изоляционные свойства газобетона снизят расходы на отопление зданий, построенных из ячеистого бетона автоклавного твердения, с последующей экономией топлива в течение всего срока службы здания.

Материалы по теме: известь является одним из основных компонентов смеси и требует меньше энергии для производства, чем портландцемент, который обжигается при более высоких температурах. Песок требует только измельчения перед использованием, а не нагревания, а PFA является побочным продуктом производства электроэнергии. NB: для производства извести может потребоваться меньше энергии по сравнению с портландцементом, но при этом образуется больше CO 2 на тонну (примерно 800-900 кг CO 2 на тонну цемента по сравнению с известью при 1000 кг CO 2 на тонну).

Карбонизация: менее очевидно, что ячеистая структура газобетона придает ему очень большую площадь поверхности. Со временем большая часть материала, вероятно, карбонатизируется, что в значительной степени компенсирует выброс углекислого газа, образующегося при производстве извести и цемента из-за кальцинирования известняка.

Получите лучшее представление о цементе

Подобные статьи могут дать много полезного материала. Однако чтение одной или двух статей — не лучший способ получить четкое представление о таком сложном материале, как цемент. Чтобы получить более полное и комплексное представление о цементе и бетоне, ознакомьтесь с книгой «Понимание цемента» или электронной книгой.

Эта легкая для чтения и краткая книга содержит гораздо больше подробностей о химии бетона и вредных процессах в бетоне по сравнению с веб-сайтом.

Например, его примерно в два с половиной раза больше при ASR, в полтора раза больше при сульфатной атаке и почти в три раза больше при карбонизации. В нем есть разделы по щелочно-карбонатной реакции, морозостойкости (замораживанию-оттаиванию), коррозии стали, выщелачиванию и высолам на кирпичной кладке. Он также имеет примерно в четыре с половиной раза больше гидратации цемента (сравнения основаны на количестве слов).