Przez autoklawizację rozumie się parowe utwardzanie wyrobów o spoiwie wapiennym i/lub cementowym w specjalnym kotle (autoklawie). Autoklawizacja jest stosowana przeważnie przy produkcji betonu komórkowego, cegieł wapienno-piaskowych i betonu silikatowego.

Przebieg procesu autoklawizacji
Surowcami wyjściowymi do produkcji wyrobów autoklawizowanych są wapno i/lub cement jako spoiwa, jak również piasek kwarcowy lub mączka kwarcowa jako kruszywo zawierające krzemionkę.

Utwardzanie następuje w kotle autoklawizacyjnym pod ciśnieniem pary nasyconej około 1,2 do 1,6 MPa i przy temperaturze około 200 !C. Przy tym krzemianowe składniki piasku kwarcowego (lub mączki) pod działaniem wysokiej temperatury i ciśnienia zostają przez wapno spoiwa nadtrawione i zaktywizowane; wchodzą one przy tym w trwałe związki, zwykle w postaci uwodnionych krzemianów wapnia.

Przy tej reakcji “wapno – krzemionka” powstające uwodnione krzemiany wapnia wykazują wysoką wytrzymałość i odporność, i stają się podobne do produktów hydratacji cementu. Dlatego nawet mieszaniny, w których duża część cementu została zastąpiona przez mączkę kwarcową, w ciągu kilku godzin osiągają wysokie wytrzymałości. Autoklawizacja mieszanin bez odpowiednich składników krzemionkowych w kruszywie prowadzi natomiast do niższych wytrzymałości niż przy normalnym twardnieniu.

Przez autoklawizację wpływa się także na zjawisko deformacji przy wysychaniu (skurcz). Autoklawizowane wyroby o spoiwie wapiennym i/lub cementowym odkształcają się przy zmianie wilgotności w praktycznie na budowie występującym zakresie wilgotności 3-8 % obj. jedynie bardzo niewiele. Natomiast np. normalnie twardniejący kamień cementowy przy wysychaniu już w zakresie wyższych wilgotności wykazuje znacznie większy skurcz (por. rys. 1).

Przez tworzenie się trudno rozpuszczalnych uwodnionych krzemianów wapnia i innych związków chemicznych, wyroby autoklawizowane są odporne na agresję ze strony substancji chemicznych (np. roztworów siarczanów). Autoklawizacja ujemnie oddziałuje na szczelność i tym samym na mrozoodporność i ochronę zbrojenia przed korozją.

Przyczyną zmniejszonej ochrony przed korozją jest oprócz zmniejszonej szczelności warstwy betonowej przykrywającej stal – zużycie silnie alkalicznego wodorotlenku wapniowego Ca(OH)2 przez reakcję “wapno krzemionka”. Przez to odczyn pH spada poniżej zakresu 9-13 niezbędnego dla pasywacji powierzchni stali. Skutek – stal rdzewieje.

Zastosowanie

Beton komórkowy
Beton komórkowy w krajach anglojęzycznych jest określany jako “autoclaved aerated concrete”, co wskazuje na proces produkcyjny z utwardzaniem parowym i powstawaniem porów powietrznych. Beton komórkowy wytwarza się z cementu i wapna jako spoiwa, drobno zmielonego kruszywa bogatego w krzemiany (np. mączki kwarcowej) oraz środka porotwórczego. Autoklawizacja wyrobów z betonu komórkowego odbywa się przez 6 do 12 godzin w atmosferze pary nasyconej w 190 !C i 1,2 MPa. Przy gęstości objętościowej między 0,30 a 1,00 kg/dm 3 osiąga się wytrzymałości na ściskanie od 2,5 do 10,0 N/mm 2 . Wartość skurczu leży poniżej 0,2 mm/m.

Cegły wapienno-piaskowe
Cegły wapienno-piaskowe (np. cegły wapienno-piaskowe pełne) prasuje się w stanie wilgotnej ziemi z wapna twardniejącego na powietrzu i piasku kwarcowego, zaraz potem utwardza w autoklawie w 200 !C i przy 1,6 MPa około 4 do 6 godzin. Wysokie wytrzymałości opierają się na reakcji “wapno – krzemionka”; przy produkcji nie występuje karbonatyzacja. Całkowicie rezygnuje się z cementu jako spoiwa.

Beton silikatowy
Materiałami wyjściowymi są przeważnie wapno i drobno zmielony piasek naturalny. Przez autoklawizację można produkować beton do prefabrykatów o wytrzymałości na ściskanie do 100 N/mm 2 . Zbrojenie musi być jednak chronione przed korozją.

Beton zwykły
Ponieważ koszty inwestycyjne i eksploatacyjne przy autoklawizacji są stosunkowo wysokie, w Niemczech nie stosuje się autoklawizacji prefabrykatów z betonu zwykłego.

Uwaga: “Autoklawizacji” nie wolno utożsamiać z “obróbką cieplną”. Obróbka cieplna jest szczególnym rodzajem pielęgnacji, przy której przyspiesza się twardnienie betonu. Jest ona stosowana przy prefabrykacji i w robotach zimowych.

Literatura
PN-89/B-06258. Autoklawizowany beton komórkowy. (1) WEIGLER, H., KARL, S.: Beton; Arten, Herstellung, Eigenschaften (Beton; rodzaje, wytwarzanie, właściwości). Verlag Ernst & Sohn, Berlin 1989.