Полистирол бетон в несущих конструкциях и его теплотехнические свойства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полистирол бетон в несущих конструкциях и его теплотехнические свойства

Суворов Д.И.

В данной статье рассмотрено строительство фундаментов из полистиролбетона. Рассмотрены характеристики применяемого полистиролбетона для фундамента.

Ключевые слова: Бетон, полистирол, компоненты бетона производство бетона, энергоэффективность.

This article describes the construction of the foundations of polystyrene. The characteristics of the used polystyrene for the Foundation.

Keywords: Concrete, polystyrene concrete components of the concrete production efficiency.

С развитием строительной индустрии возрастает ее необходимость к рациональному и эффективному использованию сырьевых и энергетических ресурсов. Полистирол известен в качестве эффективного материала для заполнителя в бетон в конструкциях зданий, совмещающий водостойкие и теплоизоляционные свойства.[1-7]

Надежность и долговечность здания определяются выбором типа фундамента и его параметров, а также качеством изготовления.

В строительстве приходится встречаться со следующими проблемами и вопросами:

промерзание фундамента;

проникновение влаги через фундамент; - прочность фундамента.

При сооружении подземных конструкций или использовании их в среде с повышенной влажностью, бетон иногда оказывается недостаточно хорош: он является пористым материалом и плохо противостоит воздействию воды, промерзает.

Чтобы продлить эксплуатационные качества материала строители применяют следующие основные способы:

проводят гидроизоляцию и утепление поверхностей бетонных конструкций. фундамент полистиролбетон строительство

добавки в бетон вносятся еще на стадии его изготовления.

Анализ существующей литературы показал, что фундаменты из полистиролбетона мало исследуемое применение. По всем своим характеристикам данный материал достаточно эффективен в этом применении.

Полистиролбетон - разновидность легких бетонов, он представляет собой композиционный материал, в состав которого входит портландцемент, пористый заполнитель, а также модифицирующие добавки. Именно вспененные гранулы полистирола играют особую роль в формировании полистиролбетона. При их применении в полистиролбетонной смеси значительно улучшается прочность на растяжение и на изгиб. Вследствие этого полистиролбетон не имеет трещин, в отличие от пенобетона и газобетона.

Основные технологические мероприятия для улучшения свойств и оптимизации составов полистиролбетонов - как нового класса теплоизоляционно-конструкционных бетонов, отвечающих повышенным требованиям энергоресурсосбережения в области строительства, рассмотрены в статье [8-10].

Возможность применение полистиролбетона я также увидел в качестве несущих стен, балок и перемычек.

Целью данной работы является определение состава полистиролбетона с теплоизоляционными характеристиками для применения его в фундаменте здания.

Из поставленной цели вытекают следующие задачи:

подобрать состав материала и изготовить образцы;

исследовать физико-механические характеристики полистиролбетона; - рассмотреть теплотехнические параметры материала.

В соответствии с ГОСТ Р 51263-2012 полистиролбетонподразделяют по теплозащитным и конструктивным свойствам на теплоизоляционный, теплоизоляционно-

конструкционный,конструкционно-теплоизоляционный.[11, с. 20]

Конструкционно-теплоизоляционный полистиролбетон - бетон марок по средней плотности D400-D600 и класса прочности на сжатие не ниже В1,5, применяемый в длинномерных надпроемных перемычках, а также как несущий слой наружных стен малоэтажных зданий.Используется для изготовления армированных плит перекрытий и сборных изделий.

Для полистиролбетона определяют следующие физико-механические характеристики:

средняя плотность, прочность на сжатие, прочность на растяжение при изгибе, морозостойкость, теплопроводность, паропроницаемость, усадка при высыхании.

В диапазоне высокой плотности действующим ГОСТ Р 51263-99 полистиролбетон остался неисследуемым. [11, с. 20]

Основываясь на ранее выполненных исследованиях по теме рационального состава полистиролбетона, проведен подбор и определены основные технологические мероприятия для улучшения свойств и оптимизации составов полистиролбетонов. Для получения полистиролбетона с улучшенными свойствами требуется заполнитель высокого качества (показатель n - 1,5-1,7) из подготовленного сырья - фракционированного бисерного стирола, обеспечивающего при оптимальных режимах вспенивания и охлаждения получение мелкого заполнителя (фракций 1,25-5 мм) с плотностью гранул 0,02-0,06 г/см3, влажностью 10-12%.

Введение снижает водопотребность, улучшает удобоукладываемость и предотвращает расслаивание бетонной смеси. Водопотребность полистиролбетонных смесей повышается с ростом плотности полистиролбетона и расходом цемента. Для получения смеси повышенной удобоукладываемости должны применять пластификаторы, снижающие расход воды, но не влияющие на прочность бетона. Ц/В цементного теста по мере увеличения плотности полистиролбетона повышается. Объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси, необходимый для получения слитной структуры, с повышением плотности уменьшается.

Для исследования характеристик полистиролбетона высокой плотности были произведены образцы бетонных кубиков (100ммх100ммх100мм) 1100 кг/м3- 1500 кг/м3.

Образцы кубиков испытывались при достижении проектной прочности бетона на приборе УИМ- 5 и гидравлическом прессе ПММ-500.

После испытаний на прочность были проведены испытания приготовленных полистиролбетонных кубиков (100ммх100ммх25мм) на теплопроводность. Образцы для определения коэффициента теплопроводности испытывались на приборе ИТС-1.

Получен полистиролбетон плотностью -1500 кг/м3, что в полной мере отвечает конструктивно-изоляционному назначению материала.

Для образцов разной плотности был зафиксирован разброс деформаций при сжатии. Так, для кубиков из полистиролбетона плотностью 1500 кг/м3 полная деформативность составила в среднем 0,1 мм, а для ПСБ плотностью 1100 кг/м3 - 1 мм. Установлена предельная кубиковая прочность полистиролбетонных образцов-14,7МПа. График зависимости прочности полистиролбетона от плотности показывает криволинейную зависимость: с повышением плотности полистиролбетона его прочность увеличивается.

Таблица № 1 Физико-механические свойства полистрилолбетона по результатам испытаний

Плотность ПСБ, кг/ м3

Рисунок 1. Кубиковая прочность

Установлено, что конструкционный полистиролбетон более однороден, в нем трещины развиваются равномерно, за счет влияния основного заполнителя - гранул пенополистирола. Первоначально при приложении ступенчатой нагрузки в материале образуется много трещин одного уровня, особенно микротрещин. Далее, когда микротрещины перестают сдерживать друг друга, возникают через стадию хрупкого разрушения мезотрещины. Их количество в 2,5 - 4 раза меньше. Далее при достаточном количестве мезотрещин появляются макротрещины.

При испытании полистирольных кубиков на теплопроводность были получены зависимости коэффициента теплопроводности полистиролбетона от его плотности и прочности.

Таблица № 2 Теплотехнические характеристики ПСБ образцов по результатам испытаний

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Коэффециент теплопроводности

Анализируя полученные значения, можно сделать выводы о том, что при увеличении плотности полистиролбетона в 1,28 раза коэффициент теплопроводности повышается в 1,22 раза, что составляет практически линейную зависимость.

В принципе, полистиролбетон может воспринимать нагрузки от конструктивных элементов, он может использоваться в любых изделиях, в том числе армированных, являющихся одновременно теплоизоляционными и несущими.

Исследовав физико-механические характеристики полистиролбетона, применение данного материала можно найти для ленточного фундамента, в качестве блоков бетонных для стен подвалов. По своим характеристикам подобранный полистиролбетон подходит под ГОСТ 1357978 «Блоки бетонные для стен подвалов».

Проведено изучение и аргументирован выбор заполнителя, имеющий вяжущие способности (например: никельсодержащий шлам, или гранулированный шлак, или кварцевый песок) и выбор химической добавки (например: пластификатор «Реламикс-2»).

Полученные экспериментальные значения на прочность выше на 20-40% аналогичных показателей, установленных СНиП 2.03.01-84* для легких бетонов.

При увеличении плотности полистиролбетона наблюдается и увеличение прочности.

Прочность бетона зависит от прочности сцепления цементного камня с гранулами полистирола. Прочность сцепления между этими двумя составляющими может быть увеличена при введении в него пластифицирующих и воздухововлекающих добавок.

Определено, что при увеличении прочности полистиролбетона высокой прочности коэффициент теплопроводности увеличивается в пределах 10-20%.Полистиролбетон все же привлекает собой низкой теплопроводностью.

В результате исследований был получен полистиролбетон с марками по плотности 11001500 кг/мі, марками по прочности 3,6 -14,7 МПа, что позволяет использовать данный материал не только для теплоизоляции зданий, но и как конструкционно-теплоизоляционный материал в малоэтажном строительстве. Подобранный полистиролбетон высокой прочности позволяет использовать его в ленточном армированном фундаменте для малоэтажного строительства выполняя несущие и конструкционно-теплоизоляционные функции.

Список литературы

1. Лещенко М.В., Семко В.А. Теплотехнические свойства стеновых ограждающих конструкций из стальных тонкостенных профилей и полистиролбетона//Инженерностроительный журнал, 2015, №8, с.44-55.

2. Корниенко С.В. Повышение тепловой защиты при реконструкции храма Сергия

3. Радонежского в Волгограде//Строительство уникальных зданий и сооружений, 2014, № 5(20), с.39-54.

4. Журба О.В., Архинчеева Н.В., Щукина Е.Г., Константинова К.К. Конструкционно - теплоизоляционный полистиролбетон на основе регенерированного сырья// Строительные материалы. 2007. № 3. С. 50-52.

5. Веселов В.В., Зобова М.В. Анализ конструктивных решений узла утепления цоколя с применением экструзионного пенополистирола «ЭКСТРОЛ»// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2007, №10, с.32-35.

6. Есипова Н.А, Комарова Н.Д. Полистиролбетон - оправданное решение для утепления.

7. Минеральные Воды: Изд-во Научный журнал «Новый университет», 2016, № 1(47), с.29-33.

8. Веселов В.В., Беляков В.А. Теплоизолированный малозаглубленный фундамент:

9. работа в сезонно-промерзающих грунтах и практика теплового расчета// Инженерностроительный журнал, 2011, №8, с.13-18.

10. Веселов В.В. Методика расчета теплоизолированных фундаментов на сезонно промерзающих грунтах. Пермь: Изд-во УПИ, 2004, с. 24.

11. Рахманов В.А.. Инновационная технология полистиролбетона с оптимальными свойствами//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2011, №9, с.37-41.

12. Рахманов В.А. Расчетный метод определения состава полистиролбетона с требуемой прочностью и минимальной плотностью: Изд-во Промышленное и гражданское строительство, 2009, № 7, с. 45-47.

13. Дворкин Л.И., Кочкарев Г.В. Методика проектирования состава полистиролбетона с заданными свойствами. Технологии бетонов, 2015, № 1-2, с.42-46.

14. ГОСТ Р 51263-2012 Полистиролбетон. Технические условия // Расстандарт РФ. М: Изд-во ГУП ЦПП, 2012, с. 20

Размещено на Allbest.ru