Оценка свойств синтетических пенообразователей для пенобетона

Одним из основных компонентов в производстве пенобетона является пенообразователь. Еще несколько лет назад перед потребителем не стоял вопрос, какой пенообразователь выбрать. На рынке было представлено всего два продукта. Сегодня предлагается более 15 марок пенообразователей, как отечественного производства, так и импортных. Так какой же пенообразователь лучше? Какой выбрать?

Как показывает практика общения с производителями пенобетона, для многих чуть ли не единственным критерием оценки качества продукта является устойчивость чистой пены, полученной из водного раствора пенообразователя. Считается, что чем выше устойчивость пены и чем больше время синерезиса, тем лучше пенообразователь.

Рассмотрим, насколько правомерен такой подход. Для этого попробуем разобраться, какие изменения происходят с пеной в те несколько минут, за которые пена превращается в пенобетон.

Первое, что происходит с пеной в процессе смешения ее с цементным тестом, это насыщение водной фазы электролитами, — солями натрия, кальция и других металлов. Соли поливалентных металлов не лучшим образом сказываются на поведении поверхностно-активных веществ (ПАВ), снижая их пенообразующую способность и устойчивость получаемых пен. Изменяется рН водной фазы. Если водный раствор пенообразователя имеет, как правило, нейтральный рН, то после контакта с цементным тестом рН водной фазы быстро становится щелочным. рН тоже влияет на пенообразующую способность и устойчивость получаемых пен.

Начинается сорбция поверхностно-активных веществ на твердой поверхности зерен цемента. Насколько интенсивно будет протекать этот процесс, зависит от свойств конкретных ПАВ, входящих в состав пенообразователя. Но следствием его будет то, что граница раздела фаз жидкость–воздух неизбежно будет обедняться поверхностно-активными веществами. Это тоже скажется как на устойчивости, так и на несущей способности пены.

Наконец, в процессе приготовления пенобетона пена подвергается постоянному перемешиванию, причем в присутствии твердой фазы, способствующей ее разрушению. Таким образом очевидно, что уже через 1-2 минуты после смешения пены с цементным тестом получаемая пенная субстанция имеет мало чего общего с той пеной, которая была получена в пеногенераторе.

Так чем же руководствоваться при оценке качества пенообразователя?

На наш взгляд, полезной может стать модель «черного ящика» с известными входными и выходными параметрами и неизвестным внутренним устройством. Входные параметры – это цемент, наполнитель, пенообразователь, соотношение цемент : наполнитель : вода : пена, концентрация пенообразующего раствора. Выходные параметры – это пенобетон с качественными показателями, задаваемыми (в зависимости от ситуации) ГОСТом, техническими условиями или же самим производителем. А внутреннее устройство черного ящика – это модель получения пенобетона, которая имитирует протекание вышеперечисленных процессов, имеющих место в процессе получения пенобетона. Модель той самой технологии, при помощи которой предполагается получать пенобетон в промышленных объемах. Модель лабораторная или полупроизводственная.

Проведенный анализ технологий производства пенобетона, реализованных в промышленном масштабе, показал, что по способам приготовления пенобетонной массы все технологии можно разделить на три основные группы.

Первая группа объединяет технологии, использующие пеногенерирующие устройства. Общим для этой группы является то, что из концентрированного (1-3%-ного) раствора пенообразователя в чистой воде получают пену достаточно высокой кратности (15-25), которую сразу же смешивают с отдельно приготовленным цементным тестом. Смешение происходит в аппаратах с низкооборотной мешалкой в течение 3-5 минут.

Вторая группа объединяет способы получения пенобетона в установках с предварительным получением пены за счет высокоинтенсивного механического перемешивания. Для процессов этой группы характерно получение пены из разбавленных растворов пенообразователя (рабочая концентрация 0,25-0,4%). Вода, в которую добавляют пенообразователь, как правило, загрязнена остатками цемента от предыдущего замеса. Пену получают невысокой кратности (4-7). Кратность пены определяется объемом аппарата (т.е. вспенивание продолжают до тех пор, пока пена не достигнет горловины аппарата). В полученную пену вводят цемент, наполнители, другие добавки и вновь в течение нескольких минут перемешивают высокооборотной мешалкой до получения однородной массы.

В третью группу входят процессы одностадийного получения пенобетона на высокооборотных миксерах (турбулентного, кавитационного типа). Общим для этих процессов является то, что вода, цемент, наполнитель и пенообразователь смешиваются в одной емкости и с помощью высокооборотной мешалки за счет интенсивного воздухововлечения превращаются в пенобетон заданной плотности.

Таким образом, для всестороннего изучения пенообразователя в нашем распоряжении должно быть как минимум три модели, — для каждой из описанных схем получения пенобетона.

Незаконченная статья…

И.А. Иванов, В.М. Жмыхов. Оценка свойств синтетических пенообразователей для пенобетона // Строительные материалы, №7, 2007, С. ХХ-ХХ.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *