Состав газоблоки: состав, виды, характеристики, плюсы и минусы

Содержание

Автоклавный газобетон: состав, применение и производство

Газоблоки, получаемые путем обработки в автоклавных печах, завоевали популярность и заняли достойное место в промышленном и жилищном строительстве. Материал имеет массу преимуществ перед традиционными, в том числе и природными, строительными материалами. Автоматизация технологии производства газоблоков позволяет получать изделия с заданными управляемыми характеристиками. В первую очередь речь идет о высокой прочности продукции и ее низкой теплопроводности, что особенно актуально на фоне постоянного удорожания энергоресурсов.

Состав

Газобетон получает свои удивительные свойства благодаря: известняку, портландцементу, силикату кальция, алюминиевым пастам (суспензиям), хлоридам кальция, воде и пр., которые входят в его состав в строго определенном процентном отношении друг с другом (для формирования продукции с заданными характеристиками по плотности и пр.). Расчет компонентов идет в килограммах для получения 1 м3 готовой смеси. Вяжущим веществом могут быть известь, цемент, шлак, гипс как сами по себе, так и в различных смесях. Самая распространенная основа — цемент с частями извести. Дополнительные присадки позволяют производить блоки разного цвета и придают продукции специфические свойства.

Вернуться к оглавлению

Достоинства материала

Автоклавный газобетон обладает рядом технологических, эксплуатационных и производственных преимуществ. Блоки имеют небольшой вес, что удобно при возведении стен. Одна единица изделия может заменить до 20 кирпичей кладки, что ускоряет строительство. Заводская продукция имеет высокую точность изготовления, что сокращает расход растворов, обеспечивает формирование ровных поверхностей.

Низкая теплопроводность газобетона обеспечивает сохранение тепла в зданиях без дополнительной теплоизоляции. Обеспечивает шумоизоляцию и имеет нужную степень газопроницаемости (аналогично древесине). Материал при нагреве не выделяет опасные для здоровья газы, имеет высокую пожаростойкость. Также он является нейтральной средой для микроорганизмов. Блоки легко сверлятся и распиливаются даже ручной ножовкой.

Обработка материала осуществляется любым инструментом. Продукция с конструкционно-теплоизоляционной плотностью вещества (от 500 кг/м3) предназначена для возведения стен зданий от 3-х этажей и выше. Долговечность изделий составляет десятки лет. Стоимость строительства ниже, чем из других материалов.

Вернуться к оглавлению

Недостатки

Высокотехнологичный материал (блоки) обладает способностью впитывать влагу из окружающей среды и прямых осадков, поэтому ему необходима дополнительная гидроизоляция. После монтажа конструкция стен из газоблоков имеет уже более низкую теплоизоляцию из-за мостиков холода, которые создаются скрепляющими растворами, армопоясами, металлическими закладными, кладочными швами, перемычками и пр. Блоки внезаводского производства не имеют стандартных характеристик для этого материала.

Вернуться к оглавлению

Области применения

Автоклавный газобетон широко используется в строительстве производственных зданий, жилой и коммерческой недвижимости. Из автоклавных газоблоков возводятся наружные стены, которые могут быть однослойные, комбинированные и двухслойные. Такие внутренние стены предназначены брать на себя нагрузку верхних этажей.

Важно положить первый ряд идеально ровно.

Автоклавные блоки могут сформировать перегородки и стены противопожарных помещений, а также быть наполнителем каркасов из стали или бетона. Отдельная сфера использования — формирование плит перекрытий (плотность автоклавного газобетона 800-1000 кг/м3) в сооружениях. Материал с меньшей плотностью (плиты) применяется для теплоизоляции подвалов, чердаков и т. д.

Автоклавному газобетону найдено применение при производстве стеновых панелей жилых, общественных и производственных построек. Это относится к армированным панелям полосовой разрезки. Для типовых проектов крупнопанельных зданий такие панели состоят из нескольких типовых секций.

Вернуться к оглавлению

Производство

Качественный автоклавный газобетон изготавливается в условиях промышленных предприятий. Все процессы на участках производства автоматизированы, что позволяет формировать газобетонные изделия разной рецептуры с требуемыми характеристиками. Производство легко переналаживается на изготовление продукции по заявкам заказчиков.

Вернуться к оглавлению

Подготовка компонентов

Для производства автоклавного газобетона используется не сам кварцевый песок, а продукт его переработки, получаемый путем мокрого измельчения в шаровых мельницах. Далее шлам песка дополнительно обрабатывается до нужной консистенции в шламовых бассейнах. Уплотненный материал насосами подается в установки, формирующие нужные весовые пропорции компонентов.

Вернуться к оглавлению

Дозировка и перемешивание

Для этого задействуются специальные автоматизированные модули, имеющие производительность до 40 метров кубических продукции в смену. Достаточно широкий диапазон пропорций смешиваемых исходных материалов позволяет формировать автоклавный газобетон с заданными характеристиками. Дозированные составляющие будущей продукции по заданной программе перемешиваются с водой, алюминиевой суспензией и известью (портландцементом и пр. ) в смесителе.

Формы со смесью транспортируются в камеру для созревания и предварительного отвердения.

Добавка гипса замедляет процесс загустения массы. После достижения смесью плотности льющейся сметаны ее разливают в формы до половины уровня. Регулирование количества и соотношения алюминия и извести определяют объем выделенного газообразного водорода и, как следствие, различную плотность газобетонов. Ударные нагрузки на формы ускоряют химические процессы замещения в газобетоне водорода в пустотах воздухом, увеличения объема материала и заполнения им форм. Происходит первичное вызревание и твердение материала.

Вернуться к оглавлению

Нарезка на блоки

Примерно через 1-2 ч. после разливки масса начинает держать форму и приобретает прочность, достаточную для резки. Структуру материала уже до 85% объема составляют закупоренные воздушные пустоты. Порезка производится проволочными пилами автоматизированного оборудования. На поворотных столах массив, освобожденный от опалубки, устанавливают вертикально и разрезают в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Операция формирует торцы изделий и, при необходимости, торцевые зацепы, карманы для ручной переноски, пазы, гребни. Верхний и нижний слои массива отправляют на вторичную переработку для производства газоблоков.

Вернуться к оглавлению

Автоклавная обработка

Автоклавная обработка – бетон приобретает дополнительную жесткость и высушивается.

Газобетон автоклавного твердения формируется при повышенной температуре и давлении, неавтоклавный — твердеет при нормальном атмосферном давлении или в условиях нагревания. Разрезанный массив загружается в специальную печь — автоклав – на 12 часов. Температура 180 градусов и давление 14 бар ускоренным образом завершают образование структуры искусственного камня и окончательное отвердевание изделий. Для автоклавной технологии характерно формирование анизотропных свойств готовых изделий.

Вернуться к оглавлению

Сортировка и упаковка

На автоматизированном участке блоки отделяют друг от друга по ранее выполненным швам и селектируют по качеству. Специальное устройство перемещает готовые изделия партиями на поддоны. Процесс упаковки заключается в гидроизоляции паллет термоусадочной пленкой и крепежной лентой.

Вернуться к оглавлению

Армировать или нет?

Автоклавный газобетон марок D500 и выше является конструкционно-теплоизоляционным материалом самостоятельного применения. Решение об армировании сооружений формируется на этапе проектирования. Для высотных построек оно обязательно. Усиливают конструкцию арматурными прутьями, укладываемыми в созданные в материале штробы. Непременно дополнительно армируют перемычки широких дверных и оконных проемов.

Вернуться к оглавлению

Выводы

Продукция предприятий, производящих автоклавные газоблоки, отличается превосходными эксплуатационными, санитарными и технологическими характеристиками. Качество изделий проложило дорогу в специальное и жилищное строительство. Продукция является самостоятельным строительным конструкционно-теплоизоляционным материалом, отвечающим самым высоким требованиям.

состав материала, классификация, плюсы и минусы

Строительство построек жилого и нежилого типа требует определенных знаний и умений. Недавно выбор строительных материалов был не так уж и велик. Сегодня же рынок может предложить широкий ассортимент стройматериалов различной цены и характеристик. Но даже из такого огромного выбора большим спросом пользуются изделия, имеющие низкую стоимость, но при этом обладающие рядом преимуществ. К таким материалам относятся газобетонные блоки.

Описание и состав

Газобетонный блок является искусственным камнем, в состав которого входят в основном кварцевый песок, цемент и вода. Некоторые производители могут добавлять известь, золу, гипс, шлаки и другие промышленные отходы. А также обязательным компонентом является алюминиевая пудра, которая при соединении с водой и известью начинает выделять водород. Именно благодаря этой химической реакции в бетонной массе возникает большое количество пор. В некоторых марках таких пустот может быть около 80% от общего объема материала.

Здесь стоит обратить внимание на то, что чем больше пустот в материале, тем меньше его прочность и теплопроводимость. Поэтому после затвердевания блоки подвергаются дополнительной обработке давлением и высокой температурной. При использовании такой технологии бетонные изделия получатся той плотности, которая будет подходить для строительства помещений жилого типа.

Классификация блоков из газобетона

Размеры газобетонных блоков для строительства дома могут существенно отличаться из-за того. Высота варьируется от 20 до 30 сантиметров. А ширина зависит от того, для каких целей необходим стройматериал, поэтому может быть от 7,5 до 50 см. Из-за разных габаритов, форм и плотности изделий вес газобетонных блоков не имеет стандартов и может сильно отличаться, поэтому блоки классифицируются по нескольким признакам.

Класс плотности

Классификация блоков по плотности позволяет узнать прочность и теплопроводимость изделия. А чтобы было проще, производители указывают на стеновых газобетонных блоках марки (D 300- D 1200):

  • Теплоизоляционные (D 300-D 500) — такие блоки обладают самой низкой прочностью и теплопроводимостью, поэтому их рекомендуют использовать для возведения межкомнатных перегородок.
  • Конструкционно-теплоизоляционные (D 500-D 900) — по структуре средней прочности, поэтому специалисты советуют использовать их при строительстве домов в три этажа, но не более.
  • Конструкционные (D 900-D 1200) — такими марками отмечают высокопрочные изделия, подходящие для строительства многоэтажных зданий.

Разделение по маркам показывает, что чем выше значение, тем больше и плотность газобетонного изделия. А значит, и теплопроводимость у таких блоков будет значительно лучше. Но в любом случае необходимо выбрать правильную марку для конкретного строения.

Разделение по форме

Помимо класса прочности, газобетон разделяют по форме, от которой также зависит размер блока:

  • Прямоугольная — классическая форма блоков.
  • Т-образная — используется для перекрытий.
  • U-образная — предназначена для возведения оконных и дверных проемов.
  • Прочие формы (дугообразные, с барельефами и другие).

Классифицируются они и по месту применения:

  • Ячеистые — такие блоки не только соответствуют всем необходимым показателям СТО, но и обладают высокой устойчивостью к внешним природным факторам, поэтому они подходят для возведения несущих конструкций.
  • Автоклавного твердения — обработка таким способом подразумевает использование специальной камеры, в которой под воздействием давления в 10 Атм и температуры 200 ⁰C газобетон получает высокие теплоизоляционные качества и хорошую устойчивость к морозам. Но стоимость таких изделий значительно выше из-за автоклавной обработки.
  • Перегородочные — такие изделия изготавливают специально для строительства межкомнатных стен, так как в ширину блоки не превышают 15 сантиметров.

Часто при строительстве используют неавтоклавные блоки, так как их стоимость намного меньше, но стоит помнить, что у такого материала снижаются некоторые важные параметры, такие как прочность. Но это не значит, что газобетон неавтоклавного твердения вовсе нельзя использовать. Такое изделие можно применять для строительства одноэтажного знания либо для возведения внутренних перегородок.

Особенности прочности

Показатель прочности обязательно стоит учитывать, так как именно он показывает, какое осевое давление может выдержать изделие. Чем больше класс, тем выше здание можно построить из такого блока:

  • B2,0 — подходит для возведения двухэтажных зданий.
  • B2,5 — для трехэтажных строений.
  • B3,5 — рекомендован для строительства трехэтажных и четырехэтажных строений.

При размере газобетонных блоков для наружных стен 20x30x60 сантиметров и потребности построить здание до 20 метров потребуется материал с классом прочности не менее B2,5. Это обеспечит хорошую звуко- и теплоизоляцию.

Основные достоинства и недостатки материала

Сооружения из газобетона сейчас пользуются огромной популярностью, их можно встретить довольно часто. Это говорит о том, что у материала много плюсов:

  • Газобетон имеет хорошую звукоизоляцию (60 ДБ) при толщине изделия 60 см.
  • Материал хорошо поддается обработке, поэтому его можно легко распилить даже обыкновенной ножовкой по дереву.
  • Несмотря на свои большие габариты, изделие весит в 5 раз меньше обычного бетона. Такой большой размер и легкий вес существенно уменьшают время строительных работ.
  • Газобетон считается экологически чистым материалом, так как в его состав входят натуральные вещества, которые не выделяют вредные элементы.
  • Высокий уровень теплосбережения помогает сэкономить на отоплении в зимний период, а летом это свойство защищает от перегрева.
  • Минеральные вещества, входящие в состав, придают материалу устойчивость к возгоранию.

Несмотря на многочисленные достоинства, у газобетона также есть и некоторые недостатки, которые следует знать. Существенных минусов у изделия всего два:

  • Низкая прочность материала.
  • Высокое влагопоглощение.

В любом случае если при строительстве будут соблюдены все технические требования, то низкая прочность блока не окажет никакого влияния на здание. А вот высокое поглощение влаги может сильно сказаться не только на сроке эксплуатации, который существенно снизится, но и на технических характеристиках газоблока. В регионах с повышенной влажностью от такого материала лучше отказаться.

Советы специалистов

Конечно же, технические характеристики материала, его плюсы и минусы следует знать и учитывать при строительстве. Но не стоит забывать, что мнение профессионалов при этом тоже очень важно. Необходимо знать некоторые рекомендации специалистов:

  • Перед началом строительных работ на фундамент нужно положить специальную прокладку для гидроизоляции.
  • Монтаж газоблоков лучше всего проводить специальным клеем.
  • Во время кладки обязательно нужно использовать строительный уровень для того, чтобы поверхность получилась ровной и в дальнейшем не деформировалась.
  • Кладку не следует начинать делать одновременно с двух углов.

Конечно же, учитывать мнения специалистов или нет — это дело каждого. Газобетон обладает многими достоинствами, да и цена на него не так высока, как на многие другие стройматериалы.

плюсы и минусы достоинства недостатки

Функциональные, прочные и легкие в обработке материалы наиболее предпочтительны в строительной сфере. К сожалению, добиться такого сочетания эксплуатационных свойств непросто. Ячеистый бетон и в частности газобетонные блоки можно рассматривать как наиболее приближенный к таким требованиям стройматериал.

Его уникальная пористая структура позволяет сооружать теплые дома, которые при этом обладают высоким запасом прочности. Есть у ячеистых бетонов и минусы, поэтому в выборе такого средства строительства необходимо ознакомиться со всеми нюансами эксплуатации.

На современном рынке немало предложений по газобетону разных марок, что позволяет принять оптимальное решение при покупке.

Общие сведения о газобетоне

Как уже отмечалось, блоки из газобетона входят в группу ячеистых бетонов. Материал представляет собой готовые элементы для кладки стен и других конструкций

.

Особенностью блоков является наличие в структуре пор, диаметр которых достигает 3 мм. Именно ячеистая структура определила одно из главных положительных качеств газобетона – эффективную теплоизоляционную функцию.

В основе блоков присутствуют такие компоненты как цемент, известь, гипс и кварцевый песок. Отдельно добавляются газообразователи, от которых во многом зависит качество газобетонных блоков, так как в процессе их действия и происходит формирование ячеистой структуры. Некоторые изготовители также вносят промышленные отходы, среди которых шлаки и зола.

Вернуться к содержанию

Технология изготовления

На первом этапе производится смешивание компонентов базового состава с водой. Таким образом готовится первичный раствор, который в дальнейшем заливается в специальные формы.

Далее следуют реакции с выделением водорода. Ее провоцирует внесенный газообразователь и гидроксид кальция. Так происходит вспучивание массы, в результате чего увеличивается ее объем. Когда смесь достаточно затвердеет, ее вынимают из формы и обрабатывают механическим способом.

На этой стадии из монолитной основы получают те самые газобетонные блоки или панели. В дальнейшем технологии изготовления предполагают разные операции – например, блоки могут обрабатываться водяными парами или проходить сушку в специальных камерах.

Завершающая обработка может производиться по автоклавной или неавтоклавной методике. В сущности это разновидности способов отвердевания.

Российские компании выпускают автоклавные газобетонные блоки на основе извести, а неавтоклавные – из цемента. Отличия между технологиями обеспечения твердения заключаются в том, что автоклавные материалы проходят этот процесс в камерах-автоклавах при повышенном давлении и температуре. Неавтоклавные блоки не подвергаются обработке от специальных сред и затвердевают в естественных условиях, но при тепловлажностном воздействии.

Вернуться к содержанию

Где применяется?

Блоки из газобетона используются практически во всех сферах строительства. Другое дело, что его физико-технические качества накладывают определенные ограничения в процессе монтажа. Так или иначе, материал используют в строительстве жилых домов, зданий коммерческого назначения, промышленных и производственных объектов.

В строительстве многоэтажных жилых домов из газобетона сооружают несущие комбинированные стены и внутренние перегородки. К слову, податливость в обработке позволяет разнообразить архитектурные идеи при строительстве стен.

В малоэтажном строительстве газобетонные блоки плюсы и минусы которых были правильно рассчитаны, могут использоваться и как материал для наружных стен. Как правило, это одно- и двухэтажные постройки, но если речь идет о каркасно-монолитных проектах, то этажность неограничена – в таких случаях из газобетона формируются перегородки и фасады.

Исходя из вышесказанного, можно резюмировать, что блоки из газобетона в основном применяются как основа для стен.

Однако в зависимости от конструкционного исполнения и типоразмера этот материал может выступать как теплоизоляционный барьер в отделке тех же стен и перегородок.

Вернуться к содержанию

Разновидности газобетона

Одно из ключевых разделений по видам газобетона обусловлено технологией производства. Это уже отмеченные автоклавные и неактоклавные блоки. Отличаются данные стройматериалы двумя качествами: теплопроводность и прочность на сжатие. Метод автоклавной постобработки является усовершенствованным и позволяет получить материал с повышенной теплоизоляцией и долговечностью.

Не менее значима и

классификация по назначению, от которой следует отталкиваться в первую очередь при выборе материала для определенных целей.

Блоки из газобетона бывают конструкционными, теплоизоляционными и комбинированными, в которых совмещены первые две функции. Соответственно, конструкционные используются для кладки стен, комбинированные – для формирования стен и перегородок с утеплением, а теплоизоляционные рассчитаны сугубо на решение задач утепления строительных конструкций.

Следующая классификация предполагает более углубленный анализ характеристик газобетона. В данном случае рассматриваются

свойства вяжущего компонента, который используется в процессе создания блоков. В качестве этой добавки может применяться известь-кипелка, гипс, шлаки, цемент с определенной долей портландцемента, зольные и кремнеземистые элементы.

Вернуться к содержанию

Марки блоков из газобетона

Среди наиболее популярных марок стоит выделить D350, D400, D500 и D600. Материал под маркой D350 является довольно редким, так как его эксплуатационные характеристики могут обеспечить и многие другие стройматериалы. Тем не менее, его легкость, низкая теплопроводность и доступность в обработке позволяют использовать блоки в качестве неплохого теплоизолятора.

Марка D400 располагает более высокими показателями прочности (до 1,5 МПа), что позволяет использовать такой материал при кладке стен с небольшими нагрузками. Функция теплоизолятора в таких блоках также сохранена, поэтому с их помощью можно создать прочную защиту от теплопотерь.

Наибольшей популярностью в строительстве пользуются марки газобетонных блоков с обозначением D500. Такие блоки обладают оптимальными для своего класса характеристиками прочности, огнеупорности и морозостойкости. В частности, прочность на сжатие до 3 МПа позволяет возводить перекрытия в монолитных домах и внешние стены в малоэтажных постройках.

По сравнению с маркой 350, такой газобетон также отличается повышенной шумоизоляцией, хотя в плане теплопроводности незначительно уступает более легкому аналогу.

Газобетонные блоки с маркировкой D600 демонстрируют прочность до 4,5 МПа. Этот показатель позволяет непросто использовать блоки в сооружении стен и перегородок жилых домов разной высотности, но и предусматривать более высокие нагрузки. В частности, к стенам из материала этой марки можно крепить вентилируемый фасад.

Вернуться к содержанию

Преимущества газобетонных блоков

Газобетонный материал является весьма привлекательным и в плане удобства монтажа, и в отношении эксплуатационных качеств. Этому способствуют следующие качества:

  • Теплоемкость. Газобетон хорош не только при эксплуатации в качестве теплоизолятора, но и в целом как энергосберегающий материал. Именно пористая структура позволяет обеспечивать теплосбережение, которое в несколько раз превышает аналогичные качества традиционного бетона и кирпича;
  • Небольшая масса при высокой прочности. Конечно, по сравнению с камнем и кирпичом газобетонный блок не так прочен, однако, в своей области применения этих показателей достаточно. Средняя плотность, которая обусловлена пористой структурой, наделяет материал скромной массой. В итоге
    облегчается транспортировка
    и работа строителей;
  • Паропроницаемость. Материал регулирует влажностный режим в помещениях, рационально впитывая и отдавая влагу;
  • Огнестойкость. Неорганическое происхождение газобетона делает его негорючим стройматериалом. Как и металлические конструкции, он может применяться в строительстве жилых домов и промышленных объектов с повышенными требованиями к пожаробезопасности;
  • Звукоизоляционные качества
    . Опять же, пористая структура формирует эффективный барьер, оказывающий сопротивляемость шуму и звукам;
  • Легкость кладки. Процесс монтажа облегчается благодаря нескольким факторам. Во-первых, блоки имеют точную форму и геометрию, не требуя особых манипуляций с выравниванием кладки. Во-вторых, работы упрощаются и благодаря небольшому весу газобетона как такового. И в-третьих, материал укладывается не на бетонный раствор, а на специальный клей;
  • Легкость в обработке. В этой характеристике строители иногда сравнивают газобетон с древесиной. Блоки и плиты без труда поддаются резке обычным слесарным инструментом, при этом операции выполняются практически без отходов;
  • Сейсмостойкость. Небольшая масса газобетонных блоков в комбинации с оптимальными показателями прочности в целом нивелируют действия оказываемых нагрузок. Маленький вес и надежность таких стен делают дома из газобетона стойкими не только перед землетрясениями, но и перед другими катастрофическими природными явлениями. Кстати, если регион изначально предрасположен к сейсмическим угрозам, то следует при строительстве дома из таких блоков предусмотреть и включение армирующих элементов;
  • Морозоустойчивость. В этом случае многое зависит от технологии производства. Например, газобетонные блоки изготовление которых осуществлялось с применением автоклавного оборудования, в меньшей степени подвержены заполнению водой своей полости. Сама структура пор не позволяет им наполняться жидкостью. Следовательно, и циклы замораживания не оказывают серьезных нагрузок на материал;
  • Экологичность. В рецептуре для производства газобетонных блоков присутствуют в основном минеральные экологически чистые компоненты. В их числе песок, вода, известь, цемент, различные шлаки и т.д. Среди искусственных элементов можно отметить только связующие компоненты, но их процент незначителен с точки зрения нанесения вреда человеку. Особенно в этом плане безопасны автоклавные блоки, так как процедура принудительного твердения позволяет избавить материал от вредных примесей.

Вернуться к содержанию

Недостатки газобетонных блоков

Учитывая все вышеописанные достоинства можно сделать вывод, что ячеистый бетон и вовсе не имеет аналогов на современном рынке стройматериалов. Однако, газобетонные блоки плюсы и минусы которых делают их довольно специфическим материалом, имеют и серьезные ограничения в применении. Это обусловлено, пусть немногочисленными, но серьезными недостатками, в числе которых следующие:

  • Низкая влагостойкость. Несмотря на то, что поры автоклавных блоков не заполняются водой, это не исключает вредного воздействия последней на структуру материала. В результате дома, стены и перегородки из газоблоков нуждаются в качественной самостоятельной гидроизоляции;
  • Подверженность усадке. Процессы усадки свойственны практически всем материалам, которые закладываются в основу зданий любого типа. Но в случае с газобетонными блоками важно учитывать последствия усадки в виде образования трещин. Производители стремятся минимизировать их, но небольшие смещения до 3 мм все же имеют место. Избавиться от усадки можно только с помощью грамотной сушки блоков перед их использованием.

Вернуться к содержанию

Вывод

Газобетонные блоки можно отнести к неоднозначным стройматериалам. Это значит, что такие блоки имеют довольно весомые преимущества, но при неправильном использовании могут свести на нет все усилия строителей.

С другой стороны, это легкий и экономичный материал. Например, отделка газобетонных блоков необязательна, что снижает расходы, как и в случае с транспортировкой материала.

Из-за недостаточной прочности даже незначительная усадка может спровоцировать образование трещин в блоках. Поэтому обязательным мероприятием в ходе проектирования должен стать скрупулезный расчет характеристик ячеистых блоков и, что особенно важно, оценка их прочностных показателей.

Не нашли ответов в статье? Больше информации по теме:

Виды газобетона: характеристики и марки газобетонных блоков

Каких видов бывают газобетонные блоки

20 out of 5

Простота изготовления

20 out of 5

Трудоемкость при использовании

20 out of 5

Экологичность

В последние годы часто встречаются дачные поселки, полностью застроенные домами из газобетонных блоков. Из этого легкого, красивого, очень прочного и доступного материала строят «под ключ» различные дома и коттеджи. Какие газобетонные блоки выбирать, чем они отличаются друг от друга – эти вопросы волнуют многих людей.

Газобетон был изобретен давно, но с разработкой новых современных производственных технологий, стали выпускаться усовершенствованные газобетонные блоки различных конструкций и видов. При возведении зданий используют несколько видов различных блоков.

Как газобетон классифицируется по маркам

Плотность газобетонных материалов прямо пропорциональна марке, чем она больше, тем выше плотность.

У каждой марки есть свои недостатки и достоинства, и предназначены они для разных целей, поэтому утверждения, что одна марка хуже, а другая лучше, беспочвенны.

Какую марку газобетона выбрать:

  • D600. Идеально подходит для строительства зданий с вентилируемыми фасадами. Имеет высочайшую прочность;
  • D500. Используется при возведении стен зданий монолитного типа;
  • D400. Применяется для обустройства теплоизоляции и при закладке проемов. Имеет более высокую прочность;
  • D350. Используется только как утеплитель. Данный материал очень хрупкий. Это очень редкая марка.

Газобетонные блоки делятся на три вида:

  • конструкционные;
  • конструкционно-теплоизоляционные;
  • теплоизоляционные.

Блоки конструкционные очень тяжелые, но прочные. Они имеют марки плотности от «Д900» до «Д1200».

Конструкционно-теплоизоляционные имеют марки плотности от «Д500» до «Д900». Это также прочные блоки, из которых можно построить даже трехэтажные здания с однослойными стенами. Теплопроводные характеристики этого материала позволяют не утеплять дополнительно стены.

Теплоизоляционные имеют плотность от «Д400» до «Д500». Они очень популярны при обустройстве внутренних перегородок.

Газобетонные блоки также различаются по форме:

  • Несущие внешние стены и перегородки делают из прямоугольных блоков.
  • Для потолков используют балки из армированного газобетона. Блоки перекрытий
  • делают из балок Т-образной формы, имеющих размеры 60х25х20 см. Для монтажа дверных оконных проемов используют U-образные блоки, благодаря ним ускоряются работы и снижаются трудозатраты.
  • Для облегчения процесса строительства можно приобрести специальные газобетонные блоки дугообразной формы и перемычки.

На картинке показаны основные различия блоков по формам и применению:

Основные особенности газобетонных блоков:

  • не подвержены гниению, не старятся;
  • изготовлены из экологичного природного сырья;
  • имеют легкую пористую структуру, благодаря которой стены получаются «дышащими» и одновременно теплыми;
  • не поддаются деформации, огнестойкие;
  • низкая теплопроводность газобетона позволяет экономично расходовать энергоресурсы;
  • материал легко поддается обработке;
  • технология строительства производится без привлечения специального оборудования, что позволяет возводить дом самостоятельно.

Разновидности газобетона

В современном строительстве домов из газобетона используются различные разновидности блоков, в том числе:

перегородочные

Для строительства межкомнатных перегородок применяют специальные тонкие блоки, имеющие толщину до 15 см. Они выпускаются больших размеров, но имеют маленький вес. С их помощью быстро и экономично возводят перегородки.

На один квадратный метр внутренней стены достаточно около пяти газобетонных блоков. Они легко обрабатываются, поэтому можно сделать конструкции любой конфигурации и обустраивать инженерные коммуникации.

ячеистые

Обратите внимание

Конструкционные ячеистые блоки имеют высокие показатели прочности. Из них строят наружные стены домов. Они соответствуют всем нормам современного строительства, сейсмоустойчивы.

автоклавного твердения

Блоки подвергнутые автоклавной обработке очень прочные, морозостойкие, имеют низкую теплопроводность. Такие свойства они приобретают благодаря специальному процессу обработки. Автоклавным процессом управляют автоматически, поэтому можно заранее задать необходимые свойства блоков.

Для такой технологии требуются дополнительные трудовые и энергетические ресурсы, поэтому стоимость изделий автоклавного твердения достаточно высокая. Неавтоклавные блоки, цена на которые намного меньше, затвердевают в естественных условиях, из-за чего их прочность ниже.

блоки с пазами, паз гребень

Система «паз-гребень» (пзсп) является высокотехнологичной модификацией газобетонных блоков. Такие блоки имеют пазогребневые торцевые соединения. Работать с ними очень удобно, так как захваты торцов соединяются в замок.

Если в последующем кладка будет шпаклеваться или оштукатуриваться с двух сторон, швы вертикального направления можно не заполнять клеем. Но если такие работы не предвидятся, то лучше нанести клей на вертикальные швы.

Данная система позволяет ускорить работу, уменьшить расход клея и сделать дом теплее. Такие материалы удобно переносить по строительной площадке.

U-образные блоки

U-образные блоки применяют для скрытых строительных элементов, во время устройства монолитных поясов жесткости. Внутреннее пространство удлиненных U-блоков заполняется арматурой и монолитным бетоном.

Блоки вида hh

Блоки НН применяют для опалубки по наружному контуру стен. В пространство между перегородочными плитами прокладывают слой теплоизоляции из экструдированного пенополистирола.

В продаже можно встретить различные газобетонные блоки. Крупные фирмы, производящие газобетонные блоки, выпускают различные изделия из этого материала. Они могут быть не только стандартных типоразмеров, но и с дополнительными элементами, которые помогают облегчить процесс возведения домов своими руками.

Для возведения наружных и несущих стен рекомендуется использовать только автоклавные газобетонные блоки марок D500 и D600. Материал используют в любых климатических условиях. Чтобы обеспечить нормальную температуру дома, внешние стены отапливаемого здания должны быть сделаны толщиной не менее 3,75 сантиметров.

Для ненесущих стен можно использовать блоки из неавтоклавного газобетона любой марки.

Важно

Для строительства несущих конструкций применяют блоки марки D500 или 600, так как они имеет повышенную плотность. Для кладки внутренних стен подходят блоки D400, которые хорошо удерживают тепло, но они очень хрупкие.

Газобетонные блоки имеют следующие преимущества:

  • Очень легкие.
  • Экономят объем помещения, благодаря своей тонкой структуре.
  • Высокая теплопроводность. Пористая структура материала создает отличный теплоизоляционный эффект. Из этих плит создают «теплые стены», благодаря которым затраты на отопление дома снижаются примерно на 30%.
  • Отличная звукоизоляция, в десять раз выше кирпичных домов.
  • Паропроницаемость. Газобетонные блоки «дышат», при этом вредные соединения совместно с паром выходят наружу, а внутрь дома поступает насыщенный кислородом, свежий воздух. В этих домах всегда бывает комфортная атмосфера.
  • Пожаробезопасность. Дома, построенные из газобетона, имеют высший показатель пожаробезопасности.
  • Особая прочность блоков, подверженных автоклавной обработке, делает газобетон одним из самых прочных материалов.

Разнообразие и особенности, а также рекомендации специалистов по выбору газобетонных блоков — вы найдете на видео:

Источник: http://stroyres.net/kamennye-materialy/stenovye-bloki-i-kamni/gazobetonnye/kakih-vidov-byivayut.html

Виды и свойства газобетона: характеристики для строительства дома

Строительная сфера развивается высочайшими темпами. Для реализации инновационных проектов разрабатываются современные материалы, практичные, долговечные, экономичные.

Производители предлагают материалы нового уровня, существенно превосходящие прежние по всем характеристикам. Это благотворно сказывается на качестве возводимых объектов, на временных и материальных затратах.

Примером такого передового и востребованного материала могут служить различные виды газобетона.

Многие производители утверждают, что современный рынок не способен предложить лучшего материала для возведения различных объектов.

Возможно, в этом утверждении есть доля лукавства, ведь если бы вдруг был изобретён идеальный строительный материал, то все прочие виды просто оказались бы невостребованными.

На самом деле, этот материал обладает существенными преимуществами, которые делают его оптимальным для применения в определённых случаях.

Сильные стороны газобетона:

  • Отличные теплоизоляционные характеристики:
  • Уровень теплоизоляции, который обеспечивает газобетон, можно сравнивать с уровнем, обеспечиваемым кирпичными стенами. Но при этом стоимость стены из газобетона будет существенно ниже.
  • А также нельзя не сказать о крупных размерах блоков и точности их размеров. Всё это существенно упрощает процесс возведения, а также позволяет сэкономить на отделочных работах. Особые элементы, оснащённые пазами, позволяют создавать стены без зазоров и других дефектов.
  • А также отмечают хорошие показатели воздухо- и паропроницаемости. Производители настаивают на том, что в помещениях, выполненных из газобетона, создаётся микроклимат, схожий с атмосферой в деревянных постройках. Там сохраняется оптимальная влажность и температура.
  • Газобетон является огнеупорным материалом, что существенно расширяет сферу его применения. А также он не повержен гниению и воздействию негативных факторов окружающей среды.
  • А также нельзя не упомянуть о простоте его обработке, относительно небольшом весе, что позволяет экономить на создании фундамента, экологической чистоте.

Иными словами, положительных свойств у этого материала очень много.

К ним же можно отнести и разнообразие видов, которое царит на современном рынке. О том, какие виды газобетона существуют и как оптимально их использовать, пойдёт речь в этой статье.

Особенности производственной технологии

Газобетон изобрёл учёный из Чехии по фамилии Гофман ещё в XIX веке. Он же запатентовал технологию. Её особенность и уникальность заключалась в том, что к обычному раствору бетона добавлялись хлоросодержащие и углекислые соли. Добавление этих ингредиентов приводило к тому, что готовые блоки получались пористыми.

Однако массово газобетон стал производиться совсем не в Чехии, а в США. Известные предприниматели Дайер и Аулсворт несколько изменили рецепт, используя смесь алюминиевого порошка и извести. Эти компоненты реагировали между собой, в результате реакции выделялся водород, который и придавал материалу соответствующую пористую структуру.

Современная производственная технология во многом напоминает ту, по которой газобетон производили эти предприимчивые американцы. В частности, материал Аэрок и сегодня получают практически тем же способом.

Хотя основные принципы производства этого материала остались практически неизменны, годы работы с газобетоном внесли свои коррективы и усовершенствования. Современный рынок предлагает разнообразные виды, типы и марки газобетона, оптимизированные для конкретных нужд.

Классификация по степени прочности

Основное различие современных видов газобетона заключается в разной степени плотности и, соответственно, прочности блоков. Чем ниже содержание воздуха в готовом блоке, тем больше номер его марки.

Но это вовсе не означает, что блоки D350 имеют гораздо более низкое качество, чем, например, блоки D600.

Это всего лишь обозначения марок, и каждая из них наилучшим образом подходит для решения определённого круга задач.

Рассмотрим подробнее виды и свойства газобетона:

  • Марка D600. Обладает высокими прочностными характеристиками. За счёт этого показывает отличные теплосохраняющие свойства. Основная сфера применения – возведение фасадов объектов различного назначения;
  • Марка D500. Обладает оптимальными качествами для применения в монолитном и блочном строительстве;
  • Марка D400. В отличие от двух предыдущих марок, имеет более низкую плотность и прочность. Но при этом его теплоизоляционные свойства по-прежнему на высоте. Нашёл широкое применение при возведении внутренних стен и улучшении теплоизоляционных свойств конструкций;
  • Марка D350. Отличается высокой хрупкостью, но отлично сохраняет тепло. Основное использование – в качестве утеплителя. На сегодняшний день эта марка является довольно редкой.

Всё разнообразие готовых газобетонных блоков, представленных на современном рынке, можно разделить на три основные группы:

  • Материал для строительства стен и прочих сооружений;
  • Материал комбинированного типа, подходящий и для возведения, и для утепления;
  • Материал для выполнения теплоизоляции.

Первый тип материалов отличается высокими прочностными характеристиками и большим весом. К ним относятся марки от D900 до D1200.

Комбинированные материалы – оптимальный выбор для малоэтажного строительства. Их можно смело использовать для возведения сооружений, высотой до трёх этажей. При этом конструкция не будет требовать дополнительного утепления. Такой газобетон часто выбирают в качестве основного материала при самостоятельном строительстве загородных домов. К этому типу относятся марки от D500 до D900.

И третий тип – газобетон для создания перегородок. В соответствии со строительными нормами для межкомнатных перегородок можно применять газобетон, толщиной от 75 до 200 мм. Этот тип материала обладает оптимальными характеристиками для решения этой задачи. К нему относятся марки от D350 до D500.

Классификация по форме

Изменения коснулись не только состава газобетона, но и формы блоков. Стремление к оптимизации строительного процесса, экономии времени и ресурсов привели к появлению новых форм, оптимально отвечающих задачам современного строительства. Разнообразные формы газобетонных блоков призваны повысить прочность возводимых объектов, улучшить их теплоизоляционные и другие характеристики.

Как правило, при маркировке блоков различной формы используют латинские буквы, очертания которых и напоминает та или иная марка газобетона. Так, марка Н Н при взгляде на блок сбоку напоминает латинскую Н.

Наиболее популярными и востребованными формами блоков являются:

  • Паз-гребень. Этот вид можно отнести к самым передовым и технологичным. Его особенность состоит в том, что каждый блок имеет с одной стороны паз, а с другой – гребень. При укладке такие блоки надёжно соединяются между собой. Соединение паз-гребень обеспечивает высокую прочность, надёжность, точность. Прочность такой кладки настолько высокая, что перед оштукатуриванием стен внутри или снаружи на боковые швы не наносится клей. Если используется любой другой тип блоков, то этой процедуры не избежать, потому что через необработанные швы уходит много тепла;
  • U-образная форма. Основная сфера применения – создание скрытых элементов конструкции. Например, из таких блоков выполняют усиливающие пояса для монолитных объектов. Пустоты в блоках заполняются арматурой и бетоном;
  • H H форма. Чаще всего такой газобетон можно встретить на опалубках вокруг стен. При работе с этим типом материала не забывайте, что его теплоизоляционные свойства довольно низкие, поэтому пустоты в блоках необходимо заполнять пенополистиролом, чтобы без труда поддерживать в здании комфортную температуру.

Классификация по особенностям производства

Существует две основные современные технологии, по которым производятся все виды газобетона, характеристики которых и определяются способом изготовления:

  • Автоклавный. Заключается в том, что сырьё для газобетона застывает в специальных автоклавных печах при 190-200ºС и10-12 бар;
  • Не автоклавный. Сырьё застывает естественным образом в специальных формах.

Газобетон, полученный в результате застывания в автоклавной печи, имеет более высокие прочностные характеристики и более низкие характеристики по теплопроводности. Особенности производственной технологии позволяют добиться равномерного распределения воздушных пузырьков по всему объёму блоков.

Также преимущество автоклавной технологии состоит в том, что все процессы контролируются автоматически, что служит гарантией соблюдения всех предписанных норм. Но все эти достоинства отражаются на стоимости автоклавного газобетона.

Несмотря на высокую цену, иногда бывает целесообразным и единственно правильным приобрести более дорогостоящий материал. Так, вы сможете быть уверены в его высоком качестве и соответствии существующим нормам. А это напрямую отразится на качестве и надёжности вашей постройки.

Классификация по размерам

Самый тонкий газобетонный блок, который можно найти сегодня на рынке, имеет толщину 75 мм. Конечно, он не предназначен для возведения несущих конструкций, как и все прочие блоки, толщина которых не достигает 200 мм. Все они предназначены для строительства перегородок. А вот блоки толще 200 мм уже можно применять для стен.

При расчёте материала для возведения непременно внимательно продумайте необходимую толщину блоков, так как разница в стоимости тонких и толстых блоков весьма ощутима.

Поэтому грамотно выбирая толщину, вы сможете оптимизировать свои расходы. Стандартным выбором для возведения конструкций являются блоки 240 и 300 мм.

Совет

Если учесть, что по характеристикам эти виды блоков практически идентичны, то стоит выбрать блоки толщиной 240 мм, так как они обойдутся дешевле.

Это определяет и толщину стен, которые возводятся из газобетона: 24 – одинарный, 48 – двойной блок.

Неблочный газобетон

Газобетон сегодня предлагается не только в блоках. Можно приобрести и так называемый «растущий» газобетон. Его используют для возведения монолитов, укрепляемых арматурой. Его производство осуществляется непосредственно на месте использования, так как он начинает твердеть за считаные минуты.

Изготовить «растущий» газобетон можно двумя методами:

  • Приобрести полуфабрикат, который нужно только разбавить водой;
  • Использовать песчано-цементную смесь и пенообразователи.

Этот материал требует осторожного обращения. После приготовления и заливки состава нельзя оказывать на него механические воздействия, потому что они могут привести к опаданию пены, в результате чего весь рабочий состав будет испорчен.

Недостатком работы с «растущим» газобетоном можно считать длительные сроки строительства. Следующую партию состава можно заливать только после окончательного застывания предыдущей партии, а застывает газобетон довольно долго.

Заключение

Газобетон – качественный современный материал. Но его использование должно быть обоснованным. Выбирать его в качестве строительного материала можно только после подробного изучения его свойств и характеристик. Среди широкого разнообразия видов всегда можно подобрать оптимальный вариант для решения конкретных задач.

(Пока оценок нет)
Загрузка…

Источник: https://pochtidoma.ru/materialy/gazobeton/vidy-gazobetona/

Типы газобетонных блоков

Газобетонные блоки сейчас используются все чаще. Их популярность объясняется множеством преимуществ, среди которых низкая теплопроводность, хорошая паропроницаемость и экологичность, поскольку изготавливается газобетон из натуральных материалов: песок, цемент, известь, вода, алюминиевая пудра.

С популярностью газобетонных блоков растет и их ассортимент, и сейчас уже можно выбрать такой материал, который будет максимально отвечать вашим запросам. Но сначала нужно разобраться, какими же могут быть газобетонные блоки, и какие основные параметры их классификации.

Газобетонные блоки по назначению

Теплоизоляционные газобетонные блоки

Благодаря своим характеристикам газобетон может использоваться и как утеплитель и выступать достойной альтернативой минеральной вате и керамическому кирпичу. Кроме того, что он задерживает теплоту в помещении, он еще и не увлажняется в период эксплуатации. Но газобетонные блоки в качестве теплоизоляции можно использовать, если их плотность составляет до 400 кг/м3.

Конструкционные газобетонные блоки

В качестве конструкционного материала газобетон используют чаще всего, и тому есть множество причин, кроящихся в свойствах этого материала. Для построения стен подходят газобетонные блоки с плотностью не ниже 1000 кг/м3.

Некоторые специалисты считают, что использование таких блоков позволяет не использовать изоляционные материалы, хотя это спорный вопрос. Но в любом случае строительство из таких блоков проходит просто и быстро ввиду их параметров.

Есть еще и конструкционно-теплоизоляционные блоки, которые могут использоваться для выполнения широкого спектра задач, а их плотность лежит где-то между этих двух блоков.

Специальные газобетонные блоки

В состав газобетонных блоков могут входить не только традиционные компоненты, но и некоторые специальные, благодаря которым можно получить материал с нужными свойствами. Поэтому на рынке строительных материалов можно найти, например, жаростойкий газобетон, или газобетон со звукоизоляционными свойствами и т.д., которые могут понадобиться в определенных случаях.

Газобетонные блоки по технологии производства

Автоклавный газобетон

Газобетонные блоки, которые производятся таким способом, проходят обработку в автоклаве при температуре около 200 градусов и высоком давлении. Сначала формируется смесь из извести, песка, воды и цемента, а потом в нее под давлением добавляется алюминиевая пудра.

Эту смесь перемешивают и заливают в форму, оставляя на несколько часов, чтобы она немного схватилась. После этого форму ставят в автоклав, где происходит реакция между алюминием и известью, и выделяются газы, благодаря которым и образуются поры.

Когда блок готов и остужен, его можно резать на меньшие блоки определенного четко заданного размера.

Такой способ является более предпочтительным, чем неавтоклавный, поскольку блоки получаются более мощными и имеют более низкую теплопроводность. Это объясняется тем, что поры в материале распределяются равномерно, а сам процесс изготовления можно легко регулировать и получать материал, который будет соответствовать заранее определенным свойствам.

Неавтоклавный газобетон

Неавтоклавный газобетон в производс

Технология кладки газобетонных блоков — подробное описание

На данный момент газобетон является вторым по популярности строительным материалом в России. На первом месте по-прежнему остается дерево, то есть брус и бревно. Этот материал предпочитают другим не просто так. Он имеет множество привлекательных свойств. Во-первых, это его цена. Построить дом из газобетона, примерно на 30% дешевле, чем из кирпича. Такая экономия достигается за счёт меньшей стоимости материала, более легкого фундамента, меньшего количества рабочих часов, а также разгрузочно-погрузочных работ.

Вторая причина, по которой газовые блоки являются очень популярными — это их приличный срок службы. При правильной технологии укладки блоков, дом может простоять несколько десятков лет. Секрет газобетона в малом весе и высокой плотности. Он имеет высокую теплопроводность и стоек к морозам. В нем не накапливаются грибки, влага и бактерии, поэтому он меньше подвержен разрушению.

Сегодня будем говорить о кладке газобетона, ее особенностях, необходимых материалах и инструментах, а также об этапах возведения стен.

Инструменты, необходимые при кладке газобетона

Первое, с чего следует начинать строительство — это подготовка инструментов для работы. На самом деле их список не очень большой, но все они являются необходимыми. Вот что потребуется для работы с газобетоном:

  • рулетка;
  • уровень;
  • дрель;
  • ведра или тазы для клея;
  • штроборезы, для укладки арматуры;
  • резиновый молоток или киянка;
  • каретка с зубчатым краем, либо мастерок зубчатый шпатель;
  • уголок;
  • насадка на дрель (миксер), чтобы можно было готовить смесь;
  • терка;
  • ножовка.

Как видите ничего особенного в этом наборе нет. Для тех, кто занимается строительством, эти инструменты хорошо знакомы.

Какие материалы понадобятся для строительства?

В первую очередь это сам газобетон. Его нужно заказать заранее, исходя из расчетов блоков, которые вы проводили совместно с архитектором или заказчиком. Расчеты производятся исходя из периметра объекта, наличия в нем перегородок, выполняемых из газобетона, а также из этажности строения.

Помимо блоков, нам потребуется также сырье для раствора. Чаще всего для газобетона используется специальный клей. Он позволяет делать швы очень тонкими — до 3 мм, и при этом имеет отличные адгезивные свойства, дающие возможность делать надежную кладку.

Объем смеси для укладки блоков указывается производителем газобетона. В среднем расход клея составляет около 1 мешка на кубометр блока. Учтите, что на практике расход будет больше. Поэтому нужно брать клея с запасом, рассчитывая, что расход будет примерно на 10% больше того, что указан на упаковке.

Помимо этого потребуется также гидроизоляция, на которую будет укладываться первый ряд блока. В качестве такого материала хорошо подойдет рубероид в рулонах. Он укладывается поверх фундамента, и блок кладется прямо на него.

Дополнительно, нам потребуется арматура. Это должны быть прутки около 8 мм диаметром. На первом, и каждом третьем ряде блоков, арматура укладывается в штробы.

На последнем ряду, а также если предстоит возведение второго этажа, делается армопояс из арматурного каркаса, скрепленного хомутами. Для этого блок выпиливается изнутри, чтобы в него можно было вложить арматуру. Это нужно будет проделывать по всему периметру объекта.

Подготовка к кладке газобетона

На этом этапе проводятся последние приготовления перед началом кладки блоков. Нам нужно заготовить клеевую смесь, на которую мы будем класть газобетон. Необходимо подготовить все инструменты, которые пригодятся нам для работы. Все должно быть под рукой, чтобы можно было на месте корректировать ошибки или проблемы в кладке. Самыми главными инструментами в этом плане являются — уровень, киянка и рулетка.

Другой момент — это выполнение качественной гидроизоляции фундамента. Рубероид нужно правильно уложить. В противном случае первый ряд блоков, а затем и весь дом, пострадает от влаги, которая с течение времени передастся через фундамент на стены.

Также необходимо подготовить все для армирования первого ряда газобетонных блоков. Это очень ответственный момент. Первый ряд должен быть выложен идеально. От него будет зависеть качество и надежность всей постройки.

Кладка газобетона поэтапно

Кладка стен включает несколько этапов, которые мы сейчас рассмотрим.

Первый ряд

К первому ряду нужно отнестись очень внимательно. От него будет зависеть качество и надежность всего дома. Основание, на которое укладываются блоки должно быть ровным. Для первого ряда лучше всего использовать обычный раствор. Он обеспечит наилучшее сцепление и позволит выровнять поверхность.

Первым делом кладутся блоки по углам. Это нужно для того, чтобы иметь ориентиры при кладке. От одного угла к другому натягивается нить или шнур, по которому вы будете ориентироваться при укладке остальных блоков.

После заведения углов и установки ориентиров, можно полностью закладывать первый ряд.

Последующие ряды

Второй и все последующие ряды, кладутся на специальный клей. Его толщина не должна превышать 3 мм. Кладка производится с перевязкой, как при обычной кирпичной кладке.

Клей нужно наносить единый слоем без разрыва. Удобнее всего это делать при помощи каретки. Смесь лучше всего класть на увлажненный блок. Для увлажнения можно использовать простой веник и ведро с водой. Блоки немного сбрызгиваются, затем на них наносится клей. Этот способ особенно актуален, если стройка ведется в жаркое время, так как при высокой температуре, смесь будет слишком быстро подсыхать.

Ровность и посадка блока корректируется при помощи строительного уровня и резинового молотка (киянки).

В зависимости от типа газобетона, который вы заказали, вам могут попасться блоки с замками. Замки выпирают на торцевой части блоки. На некоторых рядах, в том числе на первом, от них нужно будет избавиться, чтобы постройка была ровной.

Благодаря тому, что газобетон является мягким материалом, это можно сделать при помощи обычной ножовки. Ей можно легко срезать лишние части и неровности.

Помимо лишних, выпирающих частей, потребуется также затирать поверхности уложенных блоков, чтобы на них хорошо ложился раствор, и чтобы ряды получались ровными.

Дверные и оконные проемы

Двери и оконные проемы закладываются при помощи железобетонных, перемычек. Делать их самостоятельно не обязательно. Их можно заказать. Установка перемычек производится с помощью специальной техники. Перемычка кладется заподлицо со стеной на цементный раствор.

Поверх установленной перемычки укладывается газобетонный блок. В некоторых случаях может потребоваться корректировка размеров блока, для выравнивания поверхности ряда.

Для больших оконных или дверных проемов, может потребоваться не одна, а сразу две бетонные перемычки. Они укладываются заподлицо со стеной, с небольшим расстоянием между друг другом. Промежуток заливается раствором.

Армирование

Как мы уже говорили выше, на первом и каждом 3-4 ряду производится армирование. Для этого в блоках делается по две штробы размером примерно 25х25 мм. Они должны располагаться на одинаковом удалении от края.

Штробы выполняются при помощи штроборезов, либо при помощи болгарки со специальным диском.

Полученные по всему ряду штробы, заполняются смесью, на которые кладутся блоки, а затем в них помещается арматура.

Пруты не должны выпирать над поверхностью. Желательно чтобы они шли вровень с ней. Тогда у вас не будет проблем с укладкой блоков на армированный ряд.

Последний ряд

Последний ряд газобетона также является очень ответственным. Он отличается от всех остальных тем, что в нем будет прокладываться армопояс. Для этого потребуется собрать каркас из арматуры на хомутах. Он будет похож на те, которые делаются при заливке фундамента.

Арматурный каркас закладывается в блоки, а затем заливается цементным раствором.

Производители газобетона часто делают специальные блоки, в которых уже предусмотрена полость для армопояса. Если таких блоков у вас нет, последний ряд можно выложить из доборных блоков. Внешняя часть должна быть вдвое толще внутренней. К примеру, 10 и 5 см.

Рекомендации по кладке

Во время стройки может возникать много моментов, когда бывает сложно сориентироваться и разобраться что нужно делать. Давайте пройдемся по самым важным рекомендациям, которые могут помочь как неопытным строителям, так и мастерам с большим стажем:

  • После выкладки строительного материала на площадку, его нужно защитить от воздействия влаги. Особенно это актуально, если строительство ведется в сезон дождей. На всякий случай нужно иметь на объекте пленку, которой можно накрыть блоки. То же самое касается и уже уложенных рядов, если начинается дождь, нужно накрыть хотя бы верхние ряды.
  • Укладка второго ряда может производиться через 2-3 часа после укладки первого. За это время раствор подсохнет и хорошо возьмется. Второй ряд легко подгоняется по причалке, которую вы сделаете по углам.
  • Каждый уложенный блок нужно очищать от пыли и грязи, а поверхность нужно затирать теркой. Отдельное внимание нужно уделять стыкам. Между ними не должно быть никаких перепадов.
  • После укладки каждого блока, его следует проверять уровнем по разным плоскостям. Также необходимо ориентироваться по вертикальному шву.
  • При помощи обычной ножовки, можно делать разные формы внутренних проемов — арки, “ступени” и т. д.

Возможные ошибки, которых следует избегать

Главными ошибками, которых следует избегать, является нарушение правил работы с материалом. Очень часто при возведении домов из газобетонов наблюдается несоблюдение перевязки, сильное смещение вертикальных швов, а также появление трещин из-за отсутствия армировки.

При работе с таким материалом, необходимо придерживаться четкого плана. Бригадир всегда должен знать, на каком этапе сейчас идет стройка, чтобы иметь возможность контролировать процесс, и следить за выполнением всех необходимых мероприятий.

Сложности могут возникать, если не были должны образом зачищены поверхности блоков, и самое главное стыки. Перепады высоты могут впоследствии стать причиной появления трещин и перекосов.

Перед укладкой блока, нужно хорошо очищать поверхность от пыли. Это можно делать с помощью веника или щетки. В противном случае пыль, оставшаяся после выравнивания блока, соединится с клеем, и он потеряет свои свойства.

Большую роль в укладке блока играет консистенция клея. Он не должен быть сильно густым, но и не сильно жидким. В этом случае вы сможете легко скорректировать положение установленного блока, и раствор будет быстро схватываться.

Заключение

Газобетон является очень популярным материалом для строительства. Он обходится дешевле кирпича, а работать с ним гораздо легче. При укладке газоблока, нужно соблюдать множество правил. В противном случае, построить качественный и надежный дом не получится.

В строительстве газобетонных домов существуют свои нормы, правила, а также технология, при которых получится сделать качественный объект, имеющий долгий срок службы.

 

Состав газобетона неавтоклавного и автоклавного на 1 м3

Казалось бы, такой современный и популярный стройматериал как газобетон имеет довольно долгую историю. Методика его изготовления была впервые предложена в 30-х годах прошлого века, но только технологические открытия последнего времени смогли значительно улучшить свойства и состав газобетона, а также значительно увеличить сферу его применения. Этот ячеистый бетон является искусственным каменным материалом, с расположенными внутри, равномерно распределенными порами округлой формы, диаметр которых не превышает 3 мм.

Из чего его делают?

Этот вид ячеистого бетона получают в процессе смешивания, в определенных пропорциях, таких ингредиентов как: цемент, известь, гипс, вода, кварцевый песок и порообразователь, в большинстве случаев, это алюминиевая пудра. Состав газобетонных блоков может включать небольшое количество таких промышленных материалов как зола и шлак.

Каким бывает?

Существует множество вариантов классификации. Прежде всего, его подразделяют по способу использования, на конструкционный, теплоизоляционный и конструкционно — теплоизоляционный. По условиям твердения газобетон бывает:

  • синтезного затвердевания (автоклавный), приобретающий нужные характеристики при высоком давлении в насыщенной парами среде, создаваемых посредством специального оборудования;
  • гидратационного твердения (неавтоклавный), который затвердевает при прогреве электричеством, либо в насыщенной парами среде, с давлением равным атмосферному.

Еще одна классификация основывается на видах кремнеземистых и вяжущих компонентов, входящих в его состав.

По виду кремнеземистых элементов:

  • на природных натуральных материалах, таких, как тонко перемолотые пески различного состава;
  • побочные и вторичные продукты различных производств, такие как разнообразные золы или шлаки.

В зависимости от преобладания того или иного вяжущего ингредиента, этот ячеистый бетон бывает: цементным, известковым, шлаковым, зольным, либо смешанным.

Состав, в зависимости от типа затвердевания

Гидратационный

Состав неавтоклавного газобетона должен соответствовать требованиям ГОСТов 21520-89 и 25485-89, а также СНиПу 277-80. Он включает в себя воду, среднюю или мягкую по жесткости, подогретую до температуры +40 — +60 °C, портландцемент М400-М500.

Согласно регламентирующей документации, для него рекомендованы следующие соотношения компонентов:

1. От 35 до 49% портландцемента.

2. Известняк – 12-26%.

3. Силикаты кальция, в пределах 2,6%.

4. Хлорид кальция – от 0,18 до 0,25%.

5. Алюминиевая пудра – 0,06 – 0,1%.

6. Вода, до получения 100% объема.

Автоклавный

Процентное соотношение ингредиентов и состав автоклавного газобетона определяется опытным путем и может варьироваться в широком диапазоне. В зависимости от необходимой прочности и условий затвердевания, устанавливается пропорция между цементом и вяжущими компонентами. Колебания этого значения по весу, обычно составляет от 1:0 до 1:4.

Сколько нужно?

Для того чтобы получить на основании смешанного вяжущего состав газобетона на 1 м3, с объемным весом в 600-650 кг/м3, потребуется:

  • портландцемент — 90 кг;
  • тонко перемолотый песок – 375 кг;
  • силикаты кальция с активностью около 70% — приблизительно 35 кг;
  • несоленая вода – 300 литров;
  • пудра алюминиевая – 1/2кг.

Сколько стоит?

В зависимости от того, какой состав стены из газобетона вы выберете, зависит, насколько много вам предстоит потратить. Так как эксплуатационные и технологические характеристики у гидратационного бетона более скромные чем у автоклавного, то, и соответственно, цена стройматериалов из последнего несколько выше.

Сегодня приобрести бетон автоклавного затвердевания довольно просто. На территории РФ, особенно в центральной ее части, работает множество предприятий, таких как ЗАО «Кселла-Аэроблок — Центр-Можайск» в Московском регионе, ЗАО «Аэробел» в Белгородской области, а также заводы в Старом Осколе, Липецке, Самаре, Ижевске, Ульяновске и многих других российских городах.

В каждом регионе, если там нет подобного производства, есть представительство изготовителя, либо его официальные дилеры. В среднем по России цена на автоклавные блоки держится в пределах 3 400 – 3 700 за 1м3.



Воздух — состав и молекулярный вес

Компоненты в сухом воздухе

Воздух представляет собой смесь нескольких газов, где двумя наиболее доминирующими компонентами в сухом воздухе являются 21 об.% Кислорода и 78 об.% азот . Кислород имеет молярную массу 15,9994 г / моль, а азот имеет молярную массу 14,0067 г / моль. Поскольку оба эти элемента являются двухатомными в воздухе — O 2 и N 2 , молярная масса газообразного кислорода составляет 32 г / моль, а молярная масса газообразного азота составляет 28 г / моль.

Средняя молярная масса равна сумме мольных долей каждого газа, умноженной на молярную массу этого конкретного газа:

M смесь = (x 1 * M 1 + … … + x n * M n ) (1)

, где

x i = мольные доли каждого газа
M i = молярная масса каждого газа

Молярная масса сухого воздуха 28.9647 г / моль. Состав и содержание каждого газа в воздухе показано на рисунках и в таблице ниже.

См. Также Воздух Плотность при переменном давлении, Плотность и удельный вес при переменной температуре, Коэффициенты диффузии газов в воздухе, Динамическая (абсолютная) и кинематическая вязкость, Число Прандтля, Удельная теплоемкость при переменной температуре и Удельная теплоемкость при переменном давлении, теплопроводности, теплопроводности, свойствах в условиях газожидкостного равновесия и свойствах воздуха, для других свойств воздуха

Воздух обычно моделируется как однородный (без изменений или флуктуаций) газ со свойствами, усредненными из отдельные компоненты.

Для полного стола — повернуть экран!

99 -452 Метан
Компоненты в сухом воздухе Объемное соотношение = Молярное соотношение
по сравнению с сухим воздухом
Молярная масса Молярная масса в воздухе Атмосферная точка кипения
Название Формула [моль / моль воздух ] [об.%] [г / моль],
[кг / кмоль]
[ г / моль воздух ],
[кг / кмоль воздух ]
[мас.%] [K] [° C] [° F]
Азот N 2 0.78084 78,084 28,013 21,872266 75,511 77,4 -195,8 -320,4
Кислород O 2 0,20946 20,946 31,946 90,2 -183,0-297,3
Аргон Ar 0,00934 0,934 39,948 0.373025 1,29 87,3 -185,8 -302,5
Двуокись углерода 1) CO 2 0,000412 0,0412 44,010 0,018132 0,018132 0,018132 0,010 -78,5 -109,2
Neon Ne 0,00001818 0,001818 20,180 0,000367 0.0013 27,2 -246,0 -410,7
Гелий He 0,00000524 0,000524 4,003 0,000021 0,00007 4,2-269,1
CH 4 0,00000179 0,000179 16,042 0,000029 0,00010 111,7 -161.5 -258,7
Криптон Kr 0,0000010 0,0001 83,798 0,000084 0,00029 119,8 -153,4 -244,0
H Водород H 0,0000005 0,00005 2,016 0,000001 0,000003 20,3 -252,9 -423,1
Ксенон Xe 0.00000009 0,000009 131,293 0,000012 0,00004 165,1 -108,1 -162,5
Средняя молярная масса воздуха 28,9647

93 28,9647

93 По данным NASA CO , уровень 2 в 1960 ок. 320 частей на миллион, 1970 ок. 328 частей на миллион, ок. 1980 г. 341 частей на миллион, прибл. 356 частей на миллион, 2000 прибл. 372 частей на миллион, прибл. 390 ppm и прибл.412 ppm

Вернуться к началу

  • Содержание воды или пара в воздухе варьируется. Максимальная влагоемкость воздуха зависит в первую очередь от температуры
  • Состав воздуха не меняется до отметки примерно 10.000 м
  • Средняя температура воздуха снижается со скоростью 0,6 o C на каждые 100 м. вертикальная высота
  • «Одна стандартная атмосфера» определяется как давление, эквивалентное давлению, которое оказывает столб ртути размером 760 мм на уровне моря 0 o C и при стандартной гравитации ( 32.174 фут / с 2 )

Другие компоненты в воздухе

  • Диоксид серы — SO 2 — 1,0 частей / миллион (ppm)
  • Закись азота — N 2 O — 0,5 частей / миллион (ppm)
  • Озон — O 3 — от 0 до 0,07 частей / миллион (ppm)
  • Двуокись азота — NO 2 — 0,02 частей / миллион (ppm)
  • Йод — I 2 — 0.01 частей / миллион (ppm)
  • Окись углерода — CO — 0 для отслеживания (ppm)
  • Аммиак — NH 3 — 0 для отслеживания (ppm)

Стандартные единицы измерения давления, часто используемые в качестве альтернативы к « одна атмосфера»

  • 76 сантиметров (760 мм) ртутного столба
  • 29,921 дюйма ртутного столба
  • 10,332 метра водяного столба
  • 406,78 дюйма водяного столба
  • 33.899 футов воды
  • 14,696 фунт-сила на квадратный дюйм
  • 2116,2 фунт-сила на квадратный фут
  • 1,033 Килограмм-сила на квадратный сантиметр
  • 101,33 килопаскаль

См. Также Воздух Плотность при переменном давлении, Плотность и удельный вес при переменной температуре, Коэффициенты диффузии газов в воздухе, Динамическая (абсолютная) и кинематическая вязкость, Число Прандтля, Удельная теплоемкость при различной температуре и Удельная теплоемкость при переменном давлении, Теплопроводность, Температурная диффузия , Свойства в условиях газожидкостного равновесия и Свойства воздуха, для других свойств воздуха

2.2 Теория газификации

2.2 Теория газификации



2.2.1 Прогнозирование состава газа
2.2.2 КПД газификатора


Вещество твердого топлива обычно состоит из элементов углерода, водорода и кислорода. Кроме того, могут присутствовать азот и сера, но поскольку они присутствуют только в небольших количествах, они не будут учитываться в следующем обсуждении.

В рассматриваемых типах газификаторов твердое топливо нагревается за счет сгорания части топлива. Затем количество дымовых газов уменьшается, проходя через слой топлива при высокой температуре.

При полном сгорании диоксид углерода получается из углерода, а вода — из водорода. Кислород из топлива, конечно, будет включаться в продукты сгорания, тем самым уменьшая количество необходимого воздуха для горения.

Окисление или горение описывается следующими формулами химической реакции:

— 401.9 кДж / моль
— 241,1 кДж / моль

Эти формулы означают, что при сжигании 1 грамма атома, то есть 12,00 г углерода, до диоксида, выделяется количество тепла 401,9 кДж, а количество тепла 241,1 кДж возникает в результате окисления 1 грамма молекулы, то есть 2,016 г водород в водяной пар.

Во всех типах газификаторов диоксид углерода (CO 2 ) и водяной пар (H 2 O) в максимально возможной степени превращаются (восстанавливаются) в оксид углерода, водород и метан, которые являются основными горючими компонентами. генераторного газа.

Наиболее важные реакции, которые происходят в зоне восстановления газификатора между различными газообразными и твердыми реагентами, приведены ниже. Знак минус указывает на то, что в реакции выделяется тепло, положительный знак того, что для реакции требуется тепло.

а)

+ 164,9 кДж / кмоль

б)

+ 122.6 кДж / кмоль

в)

+ 42,3 кДж / кмоль

г)

0

д)

— 205,9 кДж / кмоль

Уравнения (a) и (b), которые являются основными реакциями восстановления, показывают, что восстановление требует тепла.Поэтому во время восстановления температура газа будет снижаться.

Реакция (c) описывает так называемое водно-газовое равновесие. Для каждой температуры теоретически соотношение между произведением концентрации окиси углерода (CO) и водяного пара (H 2 O) и произведением концентраций двуокиси углерода (CO 2 ) и водорода (H 2 ) фиксируется значением константы равновесия водяного газа (K WE ). На практике равновесный состав газа будет достигнут только в тех случаях, когда скорость реакции и время реакции достаточны.

Скорость реакции снижается с понижением температуры. В случае равновесия вода-газ скорость реакции становится настолько низкой ниже 700 ° C, что равновесие считается «замороженным». При этом состав газа остается неизменным. Значения K WE для различных температур приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Температурная зависимость константы равновесия вода-газ.

Температура (° C)

ср

600

0.38

700

0,62

800

0,92

900

1,27

1000

1,60

Введение концепции равновесия вода-газ дает возможность теоретически рассчитать состав газа по газификатору, который достиг равновесия при заданной температуре, как было показано Тоблером и Шлепфером (34).

Процедура заключается в получении баланса масс четырех основных входящих элементов (углерода, водорода, кислорода и азота), баланса энергии по системе и соотношения, определяемого равновесием вода-газ. Если дополнительно предположить, что количества метана в генераторном газе на кг сухого топлива постоянны (как более или менее в случае газификаторов при нормальных условиях эксплуатации), становится доступным набор соотношений, позволяющих рассчитывать составы газа для широкого диапазона входных параметров (влажность топлива) и характеристик системы (потери тепла за счет конвекции, излучения и явного тепла в газе).Теоретически рассчитанные составы газов приведены на рисунках с 2.4 по 2.6. В целом обнаруживается достаточно хорошее согласие с экспериментальными результатами.

В таблице 2.3 приведены типичные составы газов, полученные из коммерческих древесных и угольных газификаторов с пониженной тягой, работающих на топливе с низким и средним содержанием влаги (древесина 20 процентов, древесный уголь 7 процентов).

Таблица 2.3 Состав газа из газификаторов товарной древесины и угля.

Компонент

Древесный газ (т.%)

Древесный уголь, газ (об.%)

Азот

50–54

55-65

Окись углерода

17–22

28-32

Двуокись углерода

9–15

1–3

Водород

12-20

4-10

Метан

2–3

0–2

Теплотворная способность газа кДж / м³

5000–5900

4500–5600

Важным фактором, определяющим фактическую техническую эксплуатацию, а также экономическую целесообразность использования системы газификации, является эффективность газификации.

Полезное определение эффективности газификации, если газ используется в двигателях:

(%)

В котором:

ч м = эффективность газификации (%) (механическая)
H г = теплотворная способность газа (кДж / м³), (см. Таблицу 2.1 г или 2.3)
Q г = объемный расход газа (м³ / с)
H с = нижняя теплотворная способность топлива для газификатора (кДж / кг) (см. раздел 2.6)
M с = расход твердого топлива для газификатора (кг / с)

Если газ используется для прямого сжигания, эффективность газификации иногда определяется как:

%

В котором:

h th = эффективность газификации (%) (термическая)
r г = плотность газа (кг / м³)
C p = удельная теплоемкость газа (кДж / кг · ° K)
DT = разница температур между газом на входе в горелку и топливом, поступающим в газификатор (° K).

В зависимости от типа и конструкции газификатора, а также от характеристик топлива Am может варьироваться от 60 до 75 процентов. В случае термических применений значение h th может достигать 93 процентов.

Рисунок 2.4 Зависимость состава древесного газа от содержания влаги в древесине (потери тепла 15%)

Рисунок 2.5 Расчетное изменение состава древесного газа в зависимости от потерь за счет конвекции и излучения

Рисунок 2.6 Расчетное изменение состава древесного газа в зависимости от температуры газа на выходе (потери за счет явного тепла)


5.1.5. Состав синтез-газа | netl.doe.gov

5.1.5. Состав синтез-газа

На рисунке реакций и превращений газификации проиллюстрирована концепция газификации угля и отмечен полученный состав синтез-газа.Это может значительно варьироваться в зависимости от исходного сырья и вовлеченного процесса газификации; однако обычно синтез-газ содержит от 30 до 60% окиси углерода (CO), от 25 до 30% водорода (H 2 ), от 0 до 5% метана (CH 4 ), от 5 до 15% двуокиси углерода (CO 2 ). , плюс большее или меньшее количество водяного пара, меньшие количества сероводорода (H 2 S), карбонилсульфида (COS) и, наконец, некоторое количество аммиака и других микропримесей.

Состав синтез-газа реки Вабаш
В следующей таблице показан эксплуатационный состав синтез-газа для проекта по газификации угля на реке Вабаш в течение четырехлетнего демонстрационного периода с 1996 по 1999 год.

Год 1996 1997 1998 1999
Концентрация Низкая Высокая Низкая Высокая Низкая Высокая Низкая Высокая
Водород,% 32,87 34,21 32,90 34,40 32,71 33.82 32,31 33,44
Углекислый газ,% 14,89 17,13 16.60 16,90 14,92 16,06 15,25 16,22
Окись углерода,% 42,34 46,03 42,20 46,70 44,25 46,73 44,44 46.31
Метан,% 1,26 1,99 1.04 2,02 1,90 2,09 1.88 2,17
Сероводород, ppmv 17,28 83,36 43.08 106,50 23,48 107,2 86,32 106,0
Карбонилсульфид, ppmv 36.26 162,13 22,59 111,80 9,03 36,63 11,36 24,22
Теплота сгорания, BTU / sef (HHV) 256 280 254 283 268 284 267 280

Завод в Вабаше, использующий технологию газификации E-Gas ™, в течение этого периода работал на различных видах топлива, включая два разных типа угля и нефтяного кокса.Состав синтез-газа оставался относительно постоянным, несмотря на изменения в составе угля. Несмотря на то, что газификатор может работать с широким диапазоном исходного сырья, отклонения от угля, используемого в качестве проектной основы для системы, могут снизить производство синтез-газа и пара (различия в производительности будут зависеть от подаваемого угля и от того, насколько он отличается от расчетного) . Внезапные изменения в сырье также могут вызвать сбои в других производственных процессах. Отношение синтез-газа H 2 : CO относительно высокое (> 0.7), что типично для шламовой газификации. Высокие уровни COS в первые годы эксплуатации были результатом проблем с установкой COS-гидролиза (в частности, отравления катализатора следами металлов и хлоридов и деградации площади поверхности из-за перегрева). Эти проблемы были устранены в ходе выполнения проекта 1 .

Изменчивость состава синтез-газа
В связанной таблице обобщены данные нескольких демонстраций, анализов и отчетов по составу синтез-газа в различных газификаторах и типах угольного сырья, демонстрируя возникающие широкие вариации.Следует проявлять осторожность при изучении этой таблицы, так как многие факторы могут отсутствовать, которые существенно влияют на производимый синтез-газ. Например, для точной детализации воздействия на состав синтез-газа потребуется подробный отчет об используемом угле (окончательный и приблизительный анализ). Также необходимо указать режим работы газификатора, рабочие условия и т. Д. (Например, газификатор GE может работать в трех различных режимах: полное охлаждение; радиантное и конвективное охлаждение; радиант, за которым следует p

Natural Gas | National Geographic Общество

Природный газ — это ископаемое топливо.Как и другие ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, природный газ образуется из растений, животных и микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад.

Существует несколько различных теорий, объясняющих, как образуются ископаемые виды топлива. Наиболее распространенная теория заключается в том, что они образуются под землей в интенсивных условиях. По мере разложения растений, животных и микроорганизмов они постепенно покрываются слоями почвы, отложений, а иногда и горных пород. За миллионы лет органическое вещество сжимается.По мере того как органическое вещество продвигается глубже в земную кору, оно сталкивается с все более высокими температурами.

Сочетание сжатия и высокой температуры вызывает разрушение углеродных связей в органическом веществе. В результате этого молекулярного распада образуется термогенный метан — природный газ. Метан, вероятно, самое распространенное органическое соединение на Земле, состоит из углерода и водорода (Глава 5).

Месторождения природного газа часто находятся рядом с нефтяными месторождениями. Месторождения природного газа вблизи поверхности Земли обычно затмеваются близлежащими месторождениями нефти.Более глубокие месторождения, образующиеся при более высоких температурах и более высоком давлении, содержат больше природного газа, чем нефти. Самые глубокие месторождения могут состоять из чистого природного газа.

Однако природный газ необязательно формировать глубоко под землей. Он также может быть образован крошечными микроорганизмами, называемыми метаногенами. Метаногены обитают в кишечнике животных (в том числе человека) и в районах с низким содержанием кислорода у поверхности Земли. Например, свалки полны разлагающегося вещества, которое метаногены распадаются на метан, называемый биогенным метаном.Процесс образования метаногенов природного газа (метана) называется метаногенезом.

Хотя большая часть биогенного метана улетучивается в атмосферу, создаются новые технологии для удержания и сбора этого потенциального источника энергии.

Термогенный метан — природный газ, образующийся глубоко под поверхностью Земли — также может улетучиваться в атмосферу. Часть газа может подниматься через проницаемые вещества, такие как пористые породы, и в конечном итоге рассеиваться в атмосфере.

Однако большая часть термогенного метана, поднимающегося к поверхности, встречает геологические образования, которые слишком непроницаемы для его выхода. Эти скальные образования называются осадочными бассейнами.

Осадочные бассейны улавливают огромные резервуары природного газа. Чтобы получить доступ к этим резервуарам природного газа, в породе необходимо пробурить отверстие (иногда называемое скважиной), чтобы газ мог выйти и быть собран.

Осадочные бассейны, богатые природным газом, встречаются по всему миру.Пустыни Саудовской Аравии, влажные тропики Венесуэлы и ледяная Арктика американского штата Аляска — все это источники природного газа. В Соединенных Штатах за пределами Аляски бассейны в основном расположены вокруг штатов, граничащих с Мексиканским заливом, включая Техас и Луизиану. Недавно в северных штатах Северная Дакота, Южная Дакота и Монтана были созданы значительные буровые установки в осадочных бассейнах.

Типы природного газа

Природный газ, который экономичен в добыче и легкодоступен, считается «традиционным».«Обычный газ задерживается в проницаемом материале под непроницаемой породой.

Природный газ, обнаруженный в других геологических условиях, не всегда так просто и практично добыть. Этот газ называют «нетрадиционным». Постоянно разрабатываются новые технологии и процессы, чтобы сделать этот нетрадиционный газ более доступным и экономически выгодным. Со временем газ, считавшийся «нетрадиционным», может стать обычным.

Биогаз — это газ, который образуется при разложении органических веществ в отсутствие кислорода.Этот процесс называется анаэробным разложением и происходит на свалках или там, где разлагаются органические материалы, такие как отходы животноводства, сточные воды или побочные продукты производства.

Биогаз — это биологическое вещество, которое поступает от растений или животных, которые могут быть живыми или неживыми. Этот материал, такой как лесные остатки, можно сжигать для создания возобновляемого источника энергии.

Биогаз содержит меньше метана, чем природный газ, но его можно очищать и использовать в качестве источника энергии.

Deep Natural Gas
Deep Natural Gas — нетрадиционный газ.В то время как большинство обычных газов можно найти на глубине всего несколько тысяч метров, природный газ находится на глубине не менее 4500 метров (15000 футов) ниже поверхности Земли. Бурение глубокого природного газа не всегда экономически целесообразно, хотя методы его добычи были разработаны и усовершенствованы.

Сланцы
Сланцевый газ — еще один тип нетрадиционных месторождений. Сланец — это мелкозернистая осадочная порода, не разрушающаяся в воде.Некоторые ученые говорят, что сланец настолько непроницаем, что мрамор по сравнению с ним считается «губчатым». Толстые листы этой непроницаемой породы могут «прослоить» между собой слой природного газа.

Сланцевый газ считается нетрадиционным источником из-за сложных процессов, необходимых для доступа к нему: гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв) и горизонтальное бурение. Фрекинг — это процедура, при которой открытая порода раскалывается струей воды под высоким давлением, а затем «подпирается» крошечными песчинками, стеклом или кремнеземом.Это позволяет газу более свободно вытекать из скважины. Горизонтальное бурение — это процесс бурения прямо в землю, а затем бурение сбоку или параллельно поверхности Земли.

Плотный газ
Плотный газ — это нетрадиционный природный газ, уловленный под землей в непроницаемой горной породе, что делает его чрезвычайно трудным для добычи. Для извлечения газа из «плотных» горных пород обычно требуются дорогие и сложные методы, такие как гидроразрыв и кислотная обработка.

Окисление аналогично гидроразрыву. Кислота (обычно соляная кислота) закачивается в скважину с природным газом. Кислота растворяет плотную породу, которая блокирует поток газа.

Метан угольных пластов
Метан угольных пластов — еще один вид нетрадиционного природного газа. Как следует из названия, метан угольных пластов обычно находится в угольных пластах, которые проходят под землей. Исторически сложилось так, что при добыче угля природный газ намеренно выпускался из шахты в атмосферу как отходы.Сегодня метан угольных пластов собирается и является популярным источником энергии.

Газ в зонах с повышенным давлением
Еще одним источником нетрадиционного природного газа являются зоны с геодинамическим давлением. Зоны с избыточным давлением составляют 3 000–7 600 метров (10 000–25 000 футов) ниже поверхности Земли.

Эти зоны образуются, когда слои глины быстро накапливаются и уплотняются поверх более пористого материала, такого как песок или ил. Поскольку природный газ вытесняется из сжатой глины, он откладывается под очень высоким давлением в песке, иле или другом абсорбирующем материале под ним.

Зоны с избыточным давлением очень трудно добывать, но они могут содержать очень большое количество природного газа. В Соединенных Штатах наибольшее количество зон с повышенным давлением обнаружено в районе побережья Мексиканского залива.

Гидраты метана
Гидраты метана — еще один вид нетрадиционного природного газа. Метаногидраты были обнаружены совсем недавно в океанских отложениях и в районах вечной мерзлоты Арктики. Гидраты метана образуются при низких температурах (около 0 ° C или 32 ° F) и под высоким давлением.При изменении условий окружающей среды гидраты метана выбрасываются в атмосферу.

По оценкам Геологической службы США (USGS), гидраты метана могут содержать в два раза больше углерода, чем весь уголь, нефть и обычный природный газ в мире вместе взятые.

В океанских отложениях гидраты метана образуются на континентальном склоне, когда бактерии и другие микроорганизмы опускаются на дно океана и разлагаются в иле. Метан, заключенный в отложениях, имеет способность «цементировать» рыхлые отложения на месте и поддерживать стабильность континентального шельфа.Однако, если вода становится теплее, гидраты метана разрушаются. Это вызывает подводные оползни и выделяет природный газ.

В экосистемах вечной мерзлоты гидраты метана образуются при замерзании водоемов, и молекулы воды создают индивидуальные «клетки» вокруг каждой молекулы метана. Газ, заключенный в замороженной решетке воды, имеет гораздо более высокую плотность, чем в газообразном состоянии. Когда ледяные клетки тают, метан улетучивается.

Глобальное потепление, текущий период изменения климата, влияет на высвобождение гидратов метана как из слоев вечной мерзлоты, так и из слоев океанических отложений.

В гидратах метана хранится огромное количество потенциальной энергии. Однако, поскольку они являются такими хрупкими геологическими образованиями, способными разрушать и нарушать условия окружающей среды вокруг них, методы их извлечения разрабатываются с особой осторожностью.

Бурение и транспортировка

Природный газ измеряется в кубических метрах или стандартных кубических футах. В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что доказанные мировые запасы природного газа составляют около 6 289 триллионов кубических футов (триллионов кубических футов).

Большая часть запасов находится на Ближнем Востоке, 2 686 триллионов кубических футов в 2011 году, или 40 процентов от общих мировых запасов. Россия занимает второе место по размеру доказанных запасов, составив в 2011 году 1 680 трлн куб. Футов. В Соединенных Штатах сосредоточено чуть более 4 процентов мировых запасов природного газа. <

По данным EIA, общее мировое потребление сухого природного газа в 2010 году составило 112 920 миллиардов кубических футов (bcf). В том году Соединенные Штаты потребили немногим более 24 000 млрд куб. Футов — больше, чем любая другая страна.

Природный газ чаще всего добывается вертикальным бурением от поверхности Земли. От одиночного вертикального бурения скважина ограничивается обнаруженными запасами газа.

Гидравлический разрыв пласта, горизонтальное бурение и кислотная обработка — это процессы, позволяющие увеличить объем газа, к которому скважина может получить доступ, и, таким образом, повысить ее производительность. Однако такая практика может иметь негативные экологические последствия.

Гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв пласта — это процесс, при котором открытые горные породы разделяются потоками воды, химикатов и песка под высоким давлением.Песочные подпорки открывают скалы, что позволяет газу выходить и храниться или транспортироваться. Однако для гидроразрыва требуется огромное количество воды, что может радикально снизить уровень грунтовых вод в районе и отрицательно повлиять на водную среду обитания. В результате этого процесса образуются высокотоксичные и часто радиоактивные сточные воды, которые при неправильном управлении могут протекать и загрязнять подземные источники воды, используемые для питья, гигиены, промышленного и сельскохозяйственного использования.

Кроме того, гидроразрыв может вызывать микроземлетрясения.Большинство этих землетрясений слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности, но некоторые геологи и защитники окружающей среды предупреждают, что землетрясения могут вызвать структурные повреждения зданий или подземных сетей труб и кабелей.

Из-за этого негативного воздействия на окружающую среду гидроразрыв был подвергнут критике и запрещен в некоторых областях. В других областях гидроразрыв — это прибыльная экономическая возможность и надежный источник энергии.

Горизонтальное бурение — это способ увеличения площади скважины без создания множества дорогостоящих и экологически чистых буровых площадок.После бурения прямо с поверхности Земли, бурение можно направить в сторону — горизонтально. Это увеличивает продуктивность скважины, не требуя нескольких буровых площадок на поверхности.

Подкисление — это процесс растворения кислотных компонентов и их помещения в скважину с природным газом, при котором растворяется порода, которая может блокировать поток газа.

После добычи природного газа он чаще всего транспортируется по трубопроводам диаметром от 2 до 60 дюймов.

В континентальной части Соединенных Штатов имеется более 210 трубопроводных систем, состоящих из 490 850 километров (305 000 миль) магистральных трубопроводов, по которым газ транспортируется во все 48 штатов. Для этой системы требуется более 1400 компрессорных станций, чтобы газ продолжал свой путь, 400 подземных хранилищ, 11000 мест для доставки газа и 5000 мест для приема газа.

Природный газ также можно охладить до температуры около -162 ° C (-260 ° F) и преобразовать в сжиженный природный газ или СПГ.В жидкой форме природный газ занимает лишь 1/600 объема своего газообразного состояния. Его легко хранить и транспортировать в места, где нет трубопроводов.

СПГ транспортируется в специализированном изотермическом танкере, в котором СПГ поддерживается при температуре кипения. Если какой-либо из СПГ испаряется, он сбрасывается из зоны хранения и используется для питания транспортного судна. Соединенные Штаты импортируют СПГ из других стран, включая Тринидад и Тобаго и Катар. Однако в настоящее время США наращивают внутреннее производство СПГ.

Потребление природного газа

Несмотря на то, что на разработку природного газа уходит миллионы лет, его энергия использовалась только в течение последних нескольких тысяч лет. Около 500 г. до н.э. китайские инженеры использовали природный газ, выходящий из Земли, построив бамбуковые трубопроводы. Эти трубы транспортируют газ для нагрева воды. В конце 1700-х годов британские компании поставляли природный газ для освещения уличных фонарей и домов.

Сегодня природный газ используется бесчисленными способами в промышленных, коммерческих, жилых и транспортных целях.По оценкам Министерства энергетики США (DOE), природный газ может быть на 68 процентов дешевле, чем электричество.

В жилых домах природный газ наиболее часто используется для отопления и приготовления пищи. Он используется для питания бытовой техники, такой как печи, кондиционеры, обогреватели, наружное освещение, обогреватели для гаражей и сушилки для одежды.

Природный газ также используется в более крупных масштабах. В коммерческих помещениях, таких как рестораны и торговые центры, это чрезвычайно эффективный и экономичный способ питания водонагревателей, обогревателей, сушилок и плит.

Природный газ также используется для обогрева, охлаждения и приготовления пищи в промышленных условиях. Однако он также используется в различных процессах, таких как обработка отходов, пищевая промышленность и очистка металлов, камня, глины и нефти.

Природный газ также можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей, автобусов, грузовиков и других транспортных средств. В настоящее время в мире насчитывается более 5 миллионов автомобилей, работающих на природном газе (NGV), и более 150 000 автомобилей в США.

Хотя изначально газомоторные автомобили стоят дороже, чем автомобили, работающие на газе, их дешевле заправлять топливом и они являются самыми экологически чистыми автомобилями в мире.Транспортные средства с бензиновыми и дизельными двигателями выделяют вредные и токсичные вещества, включая мышьяк, никель и оксиды азота. Напротив, газовые двигатели могут выделять незначительное количество пропана или бутана, но выделять в атмосферу на 70 процентов меньше окиси углерода.

Используя новую технологию топливных элементов, энергия природного газа также используется для производства электроэнергии. Вместо сжигания природного газа для получения энергии топливные элементы вырабатывают электричество с помощью электрохимических реакций. Эти реакции производят воду, тепло и электричество без каких-либо других побочных продуктов или выбросов.Ученые все еще исследуют этот метод производства электричества, чтобы по доступной цене применять его в электрических изделиях.

Природный газ и окружающая среда

Природный газ обычно необходимо обработать, прежде чем его можно будет использовать. При добыче природный газ может содержать множество элементов и соединений, кроме метана. Вода, этан, бутан, пропан, пентаны, сероводород, диоксид углерода, водяной пар и иногда гелий и азот могут присутствовать в скважине с природным газом.Чтобы использовать его для получения энергии, метан обрабатывается и отделяется от других компонентов. Газ, который используется для получения энергии в наших домах, представляет собой почти чистый метан.

Как и другие ископаемые виды топлива, природный газ можно сжигать для получения энергии. Фактически, это топливо с наиболее чистым сгоранием, что означает, что оно выделяет очень мало побочных продуктов.

При сжигании ископаемого топлива они могут выделять (или выделять) различные элементы, соединения и твердые частицы. Уголь и нефть — это ископаемое топливо с очень сложными молекулярными образованиями, содержащими большое количество углерода, азота и серы.При сжигании они выделяют большое количество вредных выбросов, включая оксиды азота, диоксид серы и частицы, которые уносятся в атмосферу и способствуют загрязнению воздуха.

Напротив, метан в природном газе имеет простой молекулярный состав: Ch5. При горении выделяет только углекислый газ и водяной пар. Когда мы дышим, люди выдыхают те же два компонента.

Двуокись углерода и водяной пар, а также другие газы, такие как озон и закись азота, известны как парниковые газы.Увеличение количества парниковых газов в атмосфере связано с глобальным потеплением и может иметь катастрофические экологические последствия.

Хотя при сжигании природного газа по-прежнему выделяются парниковые газы, он выделяет почти на 30 процентов меньше CO2, чем нефть, и на 45 процентов меньше, чем уголь.

Безопасность

Как и при любой другой добывающей деятельности, бурение на природный газ может привести к утечкам. Если буровая установка попадает в неожиданный карман с высоким давлением природного газа, или если скважина повреждена или разрывается, утечка может быть немедленно опасной.

Поскольку природный газ так быстро рассеивается в воздухе, он не всегда вызывает взрыв или возгорание. Однако утечки представляют собой опасность для окружающей среды, которая также приводит к утечке грязи и масла в окружающие области.

Если гидроразрыв пласта использовался для расширения скважины, химические вещества, полученные в результате этого процесса, могут загрязнить местные водные среды обитания и питьевую воду высокорадиоактивными материалами. Выбрасываемый в воздух неконтролируемый метан также может вынудить людей временно покинуть территорию.

Утечки также могут происходить медленно. До 1950-х годов чугун был популярным выбором для распределительных трубопроводов, но он позволял выходить большому количеству природного газа. Чугунные трубы становятся негерметичными после многих лет циклов замерзания-оттаивания, интенсивного движения по воздуху и нагрузок, вызванных естественным смещением почвы. Утечки метана из этих распределительных трубопроводов составляют более 30 процентов выбросов метана в секторе распределения природного газа США. Сегодня трубопроводы изготавливаются из различных металлов и пластмасс, чтобы уменьшить утечки.

Текущие достижения в области термохимического преобразования биомассы в топливо и химические вещества

1. Введение

Биомасса всегда считалась одним из основных источников энергии в мире. Биомассу можно определить как растительные материалы и отходы животноводства, хотя в контексте возобновляемых источников энергии используются более широкие определения, которые включают другие формы углеродистых отходов. Основным источником биомассы на Земле является растительное вещество, которое растет в процессе фотосинтеза. Углерод, хранящийся в биомассе, образуется из двуокиси углерода, потребляемой во время фотосинтеза, и в конечном итоге превращается обратно в двуокись углерода во время любых процессов выработки энергии.Как хорошо известно, процессы, основанные на биомассе, часто являются углеродно-нейтральными, то есть не добавляют дополнительного диоксида углерода в атмосферу или имеют очень низкий углеродный след. По этим причинам биомасса является крупнейшим и наиболее распространенным источником углерода для производства возобновляемой энергии и относительно свободна от проблем колебаний, присущих ветровой и солнечной энергии. Исчерпывающий перечень ресурсов биомассы в Соединенных Штатах, потенциально доступных для производства энергии, доступен в качестве так называемого «исследования на миллиард тонн», проведенного U.С. Министерство энергетики [1].

Самый старый процесс преобразования энергии, используемый людьми, — это сжигание биомассы на открытом воздухе для получения тепла. Сжигание биомассы по-прежнему является доминирующим процессом во многих частях мира, а термохимическое преобразование биомассы в энергию имеет долгую научную историю. С тех пор были разработаны различные термохимические процессы преобразования биомассы, чтобы преодолеть основное ограничение горения; вместе с дымовыми газами он производит только тепловую энергию. Термохимическое преобразование биомассы в газообразное и жидкое топливо изучается и практикуется на протяжении веков.Производство ряда химических соединений из биомассы также является важным приложением термохимического процесса. Первый такой пример — производство древесного угля из древесины около 4000 г. до н. Э.

По сравнению с углем, который является наиболее широко используемым обычным твердым топливом для производства энергии, биомасса обычно содержит более высокое содержание кислорода и летучих веществ и более низкую золу [2]. Такое высокое содержание кислорода делает биомассу хорошим топливом, хотя сам кислород не влияет на энергетическую ценность топлива.Более высокое содержание кислорода приводит к снижению потребности в воздухе (кислороде) во время реакции горения. В таблице 1 приведены значения нижней теплотворной способности (НТС) различных видов топлива. Уголь имеет более высокую НТС, чем биомасса на единицу массы топлива. Однако если учесть объем воздуха, необходимый для полного сгорания (НТС на массу воздушной смеси), ценность биомассы выше, чем у угля, и даже сравнима с метаном.

LHV Метан Битуминозный уголь Биомасса Водород
МДж / кг топлива [3] 47 900 47 900
МДж / кг топливно-воздушной смеси 2.62 2,44 2,60 3,36

Таблица 1.

Сравнение значений LHV метана, угля, биомассы и водорода.

Около 80% углерода в биомассе обычно считается «органическим», то есть связанным с водородом или кислородом. Органический углерод очень летуч по сравнению с элементарным углеродом, что приводит к повышенной реакционной способности и, таким образом, делает биомассу привлекательным сырьем для термохимического производства топлива и химикатов, особенно с точки зрения конверсии.Таблица 2 суммирует типичное содержание кислорода и летучих веществ в угле и биомассе. Преобразование летучей части сырья биомассы в газообразные вещества начинается при температуре от 225 до 300 ° C и в основном завершается при температуре от 500 до 600 ° C [4]. Хотя элементарный нелетучий углерод разлагается при температурах выше 800 ° C, желательны гораздо более высокие температуры (> 1200 ° C), чтобы избежать потенциальных проблем, связанных с размягчением золы [5]. Таким образом, термохимическое преобразование биомассы может выполняться при гораздо более низких температурах, чем это необходимо для угля, с более высокой эффективностью преобразования.

Компоненты Битуминозный уголь Биомасса
Кислород (мас.%, Без золы, daf) 14 43
мас.% Летучих daf) 42 82

Таблица 2.

Содержание кислорода и летучих веществ в угле и биомассе.

С термодинамической точки зрения, при типичной температуре преобразования биомассы 800 ° C в газообразном продукте обычно более высокие концентрации более ценных разновидностей C 2+ .В таблице 3 показан состав газообразного продукта газификатора биомассы, эксплуатируемого в рамках проекта Милена [6], хорошо известного демонстрационного проекта газификации биомассы в Европе, а также состав газа типичного газификатора угля, работающего при более высоких температурах (1400 ° C). что более точно представляет значения термодинамического равновесия.

9093 значение

093

Молярная доля,% H 2 CO CO 2 CH 4 C 2+ 51 45 3 1 0
Измерено (газификатор Milena FB) [6] 25 33 18 15 6
9 3.

Сравнение состава газообразного продукта в условиях равновесия с составом газогенератора биомассы.

Он также показывает, что у получаемого газа более низкое соотношение синтез-газа (синтез-газ или синтез-газ представляет собой смесь водорода и монооксида углерода, а соотношение синтез-газа — это молярное отношение водорода к CO), что обычно обеспечивает большую гибкость при использовании в последующих процессах, требующих удельные соотношения синтез-газа. Соотношение синтез-газа можно увеличить, используя хорошо известный, коммерчески отработанный процесс конверсии водяного газа.Уменьшение соотношения синтез-газа достигается с помощью таких методов, как мембранное разделение, и представляет собой ряд технических проблем [7]. Более высокое содержание CH 4 также выгодно, поскольку полученный газ часто используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания или котлах. C 2+ , то есть газообразные частицы углерода с более высоким числом атомов углерода, потенциально могут быть использованы в качестве сырья в химическом производстве. Такие ценные побочные продукты часто обеспечивают дополнительный поток доходов, улучшая общую экономику установки для газификации биомассы.

В заключение, биомасса — единственный концентрированный возобновляемый источник углерода, который можно преобразовать в топливо и химические вещества с нулевым или очень низким углеродным следом. В отличие от биологических процессов, которые преобразуют только часть биомассы, термохимические процессы обычно могут преобразовать весь углерод в сырье. Биомасса является реактивным, желательным сырьем для термохимических процессов из-за более высокого содержания кислорода по сравнению с углем. Термохимическое преобразование биомассы обеспечивает значительную универсальность, поскольку получаемый газ может быть преобразован в заменяемое жидкое топливо, тем самым предлагая путь для снижения углеродоемкости транспортного сектора.Газообразный продукт большинства термохимических процессов также может быть преобразован в ценные химические вещества, такие как этилен и БТК (бензол, толуол и ксилол).

Некоторые термохимические процессы, такие как мгновенный пиролиз и гидротермальное сжижение, производят непосредственно жидкий продукт. Термохимические процессы могут также обрабатывать промежуточные продукты и отходы биомассы от процессов биологической конверсии [8]. Производство ценных химикатов из биомассы с использованием энергии в качестве основного побочного продукта может стать путем к экономической жизнеспособности в ближайшем будущем.

В этой главе представлен обзор различных термохимических процессов, которые преобразуют биомассу в газообразный или жидкий продукт с высоким содержанием энергии и / или дополнительную тепловую энергию. Также предоставляется обсуждение уникальных аспектов различных технологий с разных точек зрения, включая хранение и транспортировку энергии.

2. Классификация процессов термохимического преобразования биомассы

Биомасса — единственный возобновляемый ресурс, который может быть напрямую преобразован в концентрированные энергетические продукты с использованием термохимического преобразования [9].Биомасса состоит из органических и неорганических веществ и часто значительного количества влаги. Органические вещества в биомассе влияют на ее теплотворную способность. Органические вещества можно разделить на целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин. Неорганическое вещество обычно называют золой. По сравнению с обычным топливом содержание кислорода в биомассе обычно очень высокое, примерно от 20 до 50% по весу. Содержание влаги играет очень важную роль при выборе подходящего процесса термохимической конверсии.Теплотворная способность биомассы сильно зависит от содержания влаги. Значение LHV отрицательно для биомассы с высоким содержанием влаги (80%), поскольку тепла, выделяемого в процессе сгорания, недостаточно для испарения всей воды [10]. Поэтому биомассу обычно сушат под солнечным светом или другими способами, например, используя рециркулируемую тепловую энергию как часть подготовки корма. Солнечная и воздушная сушка на производстве является предпочтительным методом сушки, в первую очередь из-за более низкой стоимости.Однако существует несколько способов конверсии, в которых используется сырье из влажной биомассы без необходимости сушки. Использование в процессе конверсии влажной или сухой биомассы в качестве сырья является важным критерием для классификации процессов конверсии биомассы. Технология классифицируется как процесс с влажной биомассой в зависимости от того, играет ли влага в исходном сырье важную роль в процессе, либо как основной реагент, либо как физическая среда для поддержания реакционной среды. Другими словами, процессы с влажной биомассой не получают преимущества от сушки сырья и часто требуют, чтобы сырье содержало определенное количество влаги.В Таблице 4 перечислены процессы производства влажной и сухой биомассы, и эти процессы подробно обсуждаются в оставшейся части главы.

40
Сырье Технология Характеристики
Влажная биомасса Биологическое * Анаэробное сбраживание или производство спирта из сахаров путем гидролиза и ферментации биомассы Преобразование под высоким давлением в гидрофобное масло.Часто включает в себя дальнейшую каталитическую конверсию в метан, жидкое топливо или химические вещества
Сверхкритическая газификация Конверсия происходит в сверхкритических условиях
Гидрогазификация паром Использование водорода и пара в качестве газифицирующих агентов
Сухая биомасса Нефть экстракция из семян * Трансэтерификация или гидрогенизация растительного масла из масличных семян для производства биодизеля
Прямое сжигание Выработка тепла или электроэнергии путем прямого сжигания биомассы
Медленный пиролиз Нагревание биомасса в отсутствие воздуха (или кислорода) с медленными скоростями нагрева для производства биоугля и газообразных продуктов
Быстрый пиролиз Чрезвычайно быстрый пиролиз биомассы с очень высокими скоростями нагрева, приводящий к сырой нефти, подобной бионефти и газообразным продуктам
Гаси fication Биомасса преобразуется в синтез-газ или замещенный природный газ (Bio-SNG) с использованием воздуха, кислорода или водорода в качестве газифицирующего агента

Таблица 4.

Классификация процессов конверсии биомассы.

*

Эти процессы выходят за рамки данной главы и не рассматриваются.


В последнее время концепция биопереработки стала важной опцией. Биоперерабатывающий завод объединяет несколько процессов преобразования и восстановления ресурсов с целью максимизации эффективности процесса, минимизации отходов и увеличения прибыли [9]. Интегрированный биоочистительный завод может использовать дополнительное сырье помимо биомассы и будет производить несколько продуктов, включая топливо, химические вещества, тепловую или электрическую энергию.Концепция биоперерабатывающего завода все еще развивается и потенциально может стать важным вариантом использования биомассы в будущем, который включает широкий спектр вариантов, включая биологические и термохимические процессы, для преодоления ограничений конкретных технологий.

3. Процессы переработки влажной биомассы

3.1. Процесс гидротермальной конверсии

Гидротермальная конверсия изучается более 100 лет. Фридрих Бергиус, который позже получил Нобелевскую премию 1931 года по химии вместе с Карлом Бошем, разработал процесс Бергиуса, который позволяет производить жидкое топливо путем гидрогенизации сырой нефти, полученной в результате гидротермальной обработки угля.Технология применялась также к торфу и растительному сырью [11]. Гидротермальная конверсия превращает биомассу в «биологическую нефть» посредством термической деполимеризации при высоких давлениях и умеренных температурах, и с тех пор она изучалась несколькими исследовательскими группами. Исчерпывающий обзор процесса гидротермального преобразования биомассы представлен Peterson et al. [12].

Гидротермальные процессы могут преобразовывать все типы биомассы, включая влажную органическую биомассу, и обычно включают использование катализатора для повышения эффективности преобразования.Исследование гидротермального ожижения, проведенное Янгом и др., Показывает, что этот процесс дает большее количество нефтепродуктов по сравнению с другими методами [12]. Жидкое топливо легко отделить, поскольку после охлаждения до комнатной температуры газообразный продукт выделяется очень быстро [13]. Неочищенный продукт может быть переработан в высококачественное дизельное топливо или керосин. Процесс быстрого пиролиза, обсуждаемый ниже, представляет собой процесс сухой конверсии, при котором производится бионефть (или бионефть) из сухого сырья биомассы.Процесс гидротермальной конверсии имеет более низкую эффективность из-за значительных затрат энергии на испарение воды.

Процессы гидротермальной конверсии можно разделить на сверхкритические гидротермальные и докритические процессы конверсии. Процесс сверхкритической гидротермальной конверсии, разработанный Университетом Ольборга и коммерциализированный компанией Steeper Energy под названием «Гидрофракция», превращает органические отходы в неочищенное биологическое сырье в сверхкритических условиях в присутствии катализатора K 2 CO 3 [14].В другом процессе, называемом «Catliq», используется циркониевый катализатор в сверхкритических условиях для производства бионефти с содержанием кислорода менее 6% [15].

Исследовательская группа Shell продемонстрировала подкритический процесс под названием Hydro Thermal Upgrading (HTU), который превращает биомассу в био-сырую нефть с катализатором и без него [16]. Исследования показали, что в присутствии катализатора с адекватной активностью конверсия может осуществляться в условиях, менее суровых, чем сверхкритические.Ряд катализаторов, включая катализаторы на основе Ru, углерода и Ni, был предложен с конечной целью разработки оптимального процесса гидротермальной конверсии в субкритических условиях [17].

3.2. Сверхкритическая газификация

Сверхкритические условия для воды — это сочетание T> 374 ° C и P> 218 атм. В этих условиях не существует отдельных жидкой и паровой фаз, а вода существует как однофазный флюид [18]. Основная причина использования сверхкритических условий для влажного сырья — минимизировать потери энергии, связанные с испарением воды.Исследование, проведенное Демирбасом [19] и Гадхе и Гуптой [20], показывает, что сверхкритическая вода ведет себя как органический растворитель и проявляет исключительную растворимость по отношению к органическим соединениям, содержащим большие неполярные группы и большинство постоянных газов. Переход жидкой воды в газовую фазу (пар) требует большого количества тепла, так называемого «тепла испарения», которое теоретически может быть рекуперировано, но требует очень эффективной конструкции теплообменника. При проведении процесса конверсии в сверхкритических условиях можно ожидать равномерного температурного профиля вдоль реактора без образования многофазной воды (жидкая вода, пар и / или перегретый пар), что, в свою очередь, приводит к эффективной передаче тепла между продуктом. вход газа и питания газификатора.

Сверхкритические газификаторы биомассы обычно работают при температуре от 500 до 750 ° C без катализатора или при температурах ниже 500 ° C в присутствии катализатора. Присутствие сверхкритической воды приводит к быстрому гидролизу биомассы и высокой растворимости промежуточных продуктов реакции, включая газообразные частицы. Эти особенности делают сверхкритическую газификацию отличным инструментом для конверсии очень влажного сырья биомассы, такого как водные виды и осадок сточных вод (также известные как твердые биологические вещества), которые обычно требуют значительной осушки, прежде чем их можно будет газифицировать экономически.Сверхкритическая газификация также дает продукт-газ под высоким давлением, тем самым устраняя необходимость в сжатии продукта-газа, требуемой для большинства последующих процессов. Подробное обсуждение эффективности процесса и других аспектов сверхкритической газификации доступно в статье [21]. Например, эффективность газификации сырья биомассы с содержанием воды 80% с использованием обычной реакции парового риформинга составляет всего 10%, в то время как эффективность сверхкритической газификации может достигать 70%.Основными продуктами являются H 2 и CO 2 , а водород производится при очень высоком давлении, которое находится в условиях хранения и снижает стоимость хранения. Кроме того, реактор работает при высокой температуре реакции, малом времени пребывания и низкой концентрации биомассы.

Однако существует несколько технологических проблем, которые необходимо преодолеть, чтобы сверхкритические процессы были коммерчески жизнеспособными:

  • Для сверхкритических процессов газификации требуется большое количество тепла.Эффективная конструкция теплообменника имеет решающее значение для достижения желаемой эффективности преобразования энергии.

  • Подача влажной биомассы является еще одним препятствием, хотя для подачи в сосуд высокого давления использовался шламовый насос. Однако обеспечение надежной подачи в реактор сверхкритической газификации при очень высоком рабочем давлении все еще является серьезной проблемой.

  • Другие проблемы, такие как засорение, закупорка сырья и коррозия, хорошо рассмотрены в [22].

  • Более высокие капитальные затраты из-за высокого рабочего давления также отрицательно сказываются на экономических показателях.

По этим причинам процессы сверхкритической газификации все еще находятся в стадии разработки [23]. Университет Твенте управляет пилотным заводом и занимается активными исследованиями и разработками [24]. Группа VERENA управляет несколько более крупной экспериментальной установкой с производительностью 100 кг в час в Карлсруэ, Германия [25].

3.3. Паровая гидрогазификация

Паровая гидрогазификация использует пар и водород в качестве газифицирующих агентов и особенно подходит для конверсии влажного исходного сырья, поскольку в нем используется вода из исходного сырья в качестве основного реагента, кроме физической среды, служащей термическим замедлителем [26].Гидрогазификация с использованием только водорода в качестве газифицирующего агента является хорошо известной технологией конверсии, но не считается коммерчески жизнеспособной из-за ряда проблем, включая низкую эффективность преобразования и необходимость внешнего источника водорода [27]. Исследования показали, что гидрогазификация в присутствии пара значительно увеличивает скорость образования метана при определенных условиях процесса, тем самым повышая общую эффективность процесса [28, 29]. Этот процесс, называемый «паровой гидрогазификацией», производит газообразный продукт с высоким содержанием метана.Продуктовый газ также содержит значительное количество непрореагировавшего пара наряду с CO, CO 2 , H 2 и некоторыми высокомолекулярными углеводородами. Затем полученный газ можно преобразовать в различные виды топлива или химические продукты. Примеси в дымовых газах значительны во время паровой гидрогазификации. Cui et al. [30] разработали катализатор на основе Ni и сорбент ZnO для удаления примесей и серы из получаемого газа, и они смогли значительно уменьшить количество компонентов.

Примерная блок-схема производства возобновляемого природного газа (ГСГ) показана на рисунке 1.Исходное сырье превращается в суспензию в процессе гидротермальной предварительной обработки (HTP) и транспортируется в реактор паровой гидрогазификации (SHR) с помощью насоса для суспензии. Часть необходимого пара входит в реактор в виде воды, которая является частью суспензии, вместе с дополнительным перегретым паром и рециркулирующим водородом.

Рисунок 1.

Блок-схема производства ГСГ методом паровой гидрогазификации.

Продукт газификации, обогащенный метаном, затем подвергается очистке теплым газом с целью удаления таких загрязняющих веществ, как сера и другие частицы.После этого избыточный пар и CO превращаются в водород в реакторе конверсии водяного газа (WGS). Это важный аспект процесса: даже несмотря на то, что для процесса паровой гидрогазификации требуется водород, он не требует внешнего источника водорода. Водород отделяется и возвращается в газификатор, что делает процесс самоподдерживающимся с точки зрения подачи водорода. В настоящее время процесс проходит демонстрацию [31].

4. Процессы переработки сухой биомассы

4.1. Газификация

Газификация, которая подразумевает неполное сгорание (также называемое частичным окислением) углеродсодержащего сырья, является одним из наиболее привлекательных вариантов преобразования биомассы в различные ценные продукты, такие как жидкое и газообразное топливо, химические вещества и электричество. . Газификация — самый популярный среди процессов термохимической конверсии, за исключением прямого сжигания. Процессы газификации имеют ряд преимуществ и недостатков по сравнению с другими технологиями конверсии.Основные преимущества заключаются в том, что исходным сырьем для газификации может быть любой тип биомассы, включая отходы сельского хозяйства, лесные отходы, побочные продукты химических процессов и даже органические бытовые отходы. Более того, при газификации обычно преобразуется весь углерод, содержащийся в сырье, что делает его более привлекательным, чем ферментативное производство этанола или анаэробное сбраживание, при котором только части материала биомассы превращаются в топливо. Второе преимущество состоит в том, что полученный газ может быть преобразован в различные виды топлива (H 2 , Bio-SNG, синтетическое дизельное топливо и бензин и т. Д.)) и химикаты (метанол, мочевина). Другим преимуществом процесса газификации биомассы является снижение выбросов CO 2 , компактная установка оборудования с более высоким тепловым КПД [32]. Таким образом, газификация наиболее подходит для производства химикатов, которые могут быть альтернативой продуктам на нефтяной основе.

Технология газификации для преобразования биомассы коммерчески применяется в Китае: в 1990 году в Китае было построено более 70 проектов газификации биомассы для приготовления пищи в домашних условиях, и каждый из них может обеспечивать энергией 800–1600 семей [32], тогда как в Индии перспективный способ производство электроэнергии — газификация.

Процессы газификации в первую очередь предназначены для производства синтез-газа (синтез-газа, смеси водорода и монооксида углерода) путем преобразования сырья в восстановительных (кислородных) условиях в присутствии ограниченного количества газифицирующего агента, такого как воздух или кислород [5 ]. Газификация состоит из трех основных этапов. Первым этапом является удаление летучих веществ из высушенного сырья с получением топливного газа для второго этапа, который представляет собой сжигание. На стадии сжигания выделяется необходимое тепло и восстанавливающая среда, необходимая для установки fina

The Gas Laws AP Chemistry.например, пары бензина. Основные сведения о газах. Состав атмосферы: ~ 78% N 2, ~ 21% O 2. Свойства газов: расширяться до заполнения.

Презентация на тему: «Газовые законы AP Chemistry. Например, пары бензина. Основные сведения о газах. Состав атмосферы: ~ 78% N 2, ~ 21% O 2. Свойства газов: расширяться до заполнения» — стенограмма презентации:

1 Газовые законы AP Chemistry

2 е.g., пары бензина. Основные сведения о газах. Состав атмосферы: ~ 78% N 2, ~ 21% O 2. Свойства газов: расширяться до заполнения контейнера сжимается, образует однородные смеси. частицам газа, находящимся… 1) 2) далеко друг от друга в постоянном случайном движении

3 F  Уравнение для давления: A  Н м 2 P  Н / м 2 = Па 1 атм… = 760 мм рт. Ст. = 760 торр = 101,325 кПа = 1.01325 бар (1 бар = 10 5 Па) На глубине 350 м (1150 футов) давление в корпусе подводной лодки составляет 3,4 x 10 6 Па (36 тонн / фут 2).

4 БАРОМЕТР атмосферный ртутный (Hg) вакуумный ртутный барометр. Крупный план одного из первых ртутных барометров, показывающий, как ртутный столбик поддерживается атмосферным давлением.

5 Барометр-анероид содержит небольшой чувствительный к давлению металлический ящик, из которого откачан воздух.Коробка предотвращается от разрушения за счет соединения с пружиной, которая также прикреплена к циферблату на барометре. Когда давление воздуха на стенки коробки изменяется, коробка «прогибается», что приводит в движение пружину и циферблат.

6 МАНОМЕТР ОТКРЫТОГО КОНЦА МАНОМЕТР ЗАКРЫТОГО КОНЦА давление воздуха Hg перепад высот закрытый конец ограниченный газ МАЛЫЙ + ВЫСОТА = БОЛЬШОЙ газ = ВЫСОТА


7 Газовые законы Закон Бойля: Роберт Бойль (1627–1691) PV = константа (когда T постоянна) P V V 1 / P

8 Закон Шарля: Жак Шарль (1746–1823) V / T = константа (когда P постоянна) T V ** T в K (0.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован.