Автоклавная обработка строительных материалов¶

Автоклавная обработка строительных материалов — технологический процесс тепловлажностной обработки изделий из минеральных вяжущих веществ в герметичных сосудах (автоклавах) при повышенных температуре и давлении насыщенного водяного пара. Применяется главным образом в производстве силикатного кирпича, ячеистых бетонов (газобетона, пенобетона), асбестоцементных изделий и плотных силикатных бетонов. Относится к методам ускоренного твердения, при которых гидротермальный синтез обеспечивает формирование прочного камня за часы вместо недель естественного вызревания.

¶Физико-химическая сущность

В основе процесса лежит взаимодействие оксида кремния (кварцевого песка, золы, кремнезёмистых добавок) с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации извести или портландцемента. В нормальных условиях эта реакция идёт крайне медленно, но при температуре 170–200 °C и давлении насыщенного пара 0,8–1,3 МПа резко ускоряется. Образуются гидросиликаты кальция — прежде всего тоберморит и ксонотлит, — которые цементируют зёрна заполнителя и придают материалу прочность, водостойкость и морозостойкость.

Ключевые параметры режима:

¶Технологический цикл

Обработка протекает в несколько последовательных стадий:

1. Загрузка — изделия на вагонетках или этажерках закатывают в автоклав, который представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром 2–3,6 м и длиной до 40 м с герметичными крышками.
2. Подъём давления — пар подаётся постепенно, обычно за 1,5–3 ч; резкий сброс или скачок давления ведёт к растрескиванию сырца.
3. Изотермическая выдержка — при постоянных температуре и давлении завершается синтез гидросиликатов.
4. Спуск давления — постепенное снижение, пар часто отводится в соседний автоклав для экономии энергии.
5. Разгрузка — готовые изделия выкатывают и отправляют на склад или на доработку.

¶Применяемые материалы

Автоклавной обработке подвергают:

• Силикатный кирпич — смесь кварцевого песка (90–92 %) и извести (8–10 %);
• Ячеистые бетоны — газобетон и пенобетон автоклавного твердения с пористой структурой;
• Силикатные бетоны — плотные крупноразмерные блоки и панели;
• Асбестоцементные листы и трубы;
• Известково-зольные и известково-шлаковые композиции с использованием отходов промышленности.

¶Преимущества и ограничения

К достоинствам метода относят высокую скорость набора прочности, стабильность свойств, возможность утилизации зол и шлаков ТЭС, а также отсутствие потребности в цементе в ряде рецептур. Среди ограничений — значительные капитальные затраты на автоклавное хозяйство, энергоёмкость (расход пара), необходимость строгого контроля режима и повышенные требования к технике безопасности при работе с сосудами под давлением.

¶Значение в строительной индустрии

Автоклавная технология лежит в основе массового выпуска силикатного кирпича и автоклавного газобетона — одних из самых распространённых стеновых материалов. Она позволяет получать изделия с нормируемой плотностью, прочностью и теплоизоляционными свойствами, а также вовлекать в производство крупнотоннажные побочные продукты энергетики и металлургии.