Поробетон из сухих готовых смесей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тверской государственный технический университет

Поробетон из сухих готовых смесей

Белов В.В.

В связи с введением в последнем десятилетии новых нормативных показателей по теплозащите зданий традиционные стеновые материалы (силикатный и керамический кирпич) стали экономически невыгодными, так как их применение требует увеличения толщины стен до 1-1,5 м. Эти строительные изделия в стеновой конструкции уступают более эффективным строительным материалам, таким как пенобетон и газобетон.

Практически все разновидности поробетонов естественного твердения имеют низкую сопротивляемость растягивающим напряжениям и повышенную хрупкость, в результате чего изделия приобретают нежелательные сколы и трещины. Неавтоклавные поробетоны характеризуются к тому же высокой усадкой, что приводит к интенсивному трещинообразованию и даже разрушению изделий. Радикальным способом устранения указанных недостатков является дисперсное армирование пенобетона волокнами, обеспечивающее существенное улучшение прочностных и деформативных свойств материала, а также повышение эксплуатационной надёжности изделий [1,2]. Дисперсно-армированный поробетон разрушается как пластичный материал, без внезапного раскрытия трещин и разделения на отдельные куски. Сотрудниками кафедры технологии строительных изделий и конструкций СПбГАСУ, установлено, что введение полимерных волокон в пенобетонные смеси позволяет в 2-2,5 раза увеличить прочность при изгибе, до 1,5 раз - прочность при сжатии. Фибровое армирование полностью исключает появление и развитие усадочных трещин в процессе твердения материала [3].

Газобетон в отличие от пенобетона не содержит органических пенообразователей, стабилизаторов и пластификаторов, замедляющих, вследствие образования на поверхности частиц адсорбционных пленок, процессы структурообразования и твердения вяжущих. В то же время существующая технология получения газобетонных изделий отличается сравнительно большой сложностью, требует строгого выполнения технологических режимов производства. В частности, в соответствии с этой технологией приготовление газобетонной смеси и алюминиевой суспензии осуществляется раздельно, при этом для получения суспензии алюминиевой пудры используют дополнительные специальные смесители. При этом дисперсное армирование газобетона по технологическим причинам в силу отрицательного влияния на вспучивание сырьевой смеси является зачастую неэффективным. поробетон твердение армирующий отход

Одним из авторов с учетом закономерностей действия капиллярного сцепления в дисперсных системах была обоснована возможность получения неавтоклавного зольного ячеистого бетона на основе многотоннажных отходов - золы гидроудаления Тверской ТЭЦ-4, намечены основные технологические пути решения этой проблемы, разработаны научные методики и на их основе подобраны составы этих материалов, определены основные параметры их формования, способы улучшения свойств зольного заполнителя, а также разработана технология нового перспективного строительного материала - сухих зольных вспучивающихся смесей [4]. В данной работе получен неавтоклавный дисперсно-армированный газобетон из сухой готовой смеси, причем на предложенный способ изготовления поробетона из этой смеси, который в настоящее время патентуется, введение волокон-фибр оказывает не отрицательное влияние, а, наоборот, положительное, т.е. способствует фиксации поровой структуры, а также дает известный эффект по улучшению эксплуатационных свойств материала. Кроме того, технологичность предложенного способа изготовления газобетона из сухой готовой смеси лучше обычного способа вследствие практически полного отсутствия отходов производства в виде «горбуши» из-за либо ее полного отсутствия в отформованных изделиях (как в пенобетонной технологии), либо незначительной величины. Например, при формовании газобетонных изделий с “горбушкой” расход материалов на 1 м3 изделий в соответствии с СН 277-80 увеличивают на 10 %. Эта цифра уменьшается при условии возврата остатков “горбушки” в формовочную смесь.

Применяли следующие сырьевые материалы: портландцемент марки М500 Щуровского завода, негашёную известь Угловского комбината, кварцевый песок из карьера ТКСМ-2, волокнистый отход местного производства, алюминиевую пудру марки ПАП-2 Камено-Уральского завода. Сухую смесь готовили в лабораторной шаровой мельнице. Полученную сухую газобетонную смесь затворяли водой, перемешивали, после чего формовали образцы-кубы размерами 101010 см. Твердение образцов происходило в течение 7 дней в нормальных условиях.

Вначале исследовали влияние армирующей добавки в процентах от массы сухих компонентов: 3,5; 6,0; 8,5; 11,0. Результаты испытаний образцов приведены в табл.1.

Таблица 1 Результаты испытаний образцов газобетон с использованием армирующей добавки

В результате проведенных испытаний получена максимальная средняя прочность образцов, равная 0,65 МПа при плотности 543 кг/м3. Введение армирующей добавки в газобетон в количестве 3,5-8,5 % увеличивает его предел прочности на сжатие на 20-44 % при практически неизменной плотности по сравнению с газобетоном без добавки, а также препятствует оседанию вспученной смеси, удерживая газовые пузырьки в объёме бетона. При содержании добавки менее 3,5 % прирост прочности становится мал. При концентрации добавки более 8,5 % ухудшается вспучивание смеси, структура бетона характеризуется наличием большого числа крупных пор. Помимо этого снижается прочность бетона.

Армирующий компонент искривляется под действием напряжений, возникающих в газобетонных смесях. На поверхности волокон, равномерно распределённых в объёме смеси, располагаются зернистые частицы твёрдой фазы. Первыми к протяжённым поверхностям раздела фаз (волокнам) перемещаются мельчайшие из них, энергетическое состояние которых регулируется объёмной концентрацией в них жидкой фазы. Толщина водных плёнок, прочно связанных с поверхностью твёрдой фазы, пропорциональна размерам частиц. Поэтому на поверхности дисперсной арматуры закономерно формируется вариатропная структура бетонной смеси, способность которой к накоплению дефектов в виде трещин ограничивается геометрическими параметрами и количеством фибры.

Ячеистые бетоны относятся к трехфазным дисперсным системам. В таких системах устойчивость и связность обеспечиваются при равновесии капиллярного и расклинивающего давлений пленочной воды в зонах капиллярных менисков, а также силами поверхностного натяжения [5]. Наиболее существенным фактором, обеспечивающим повышение прочности ячеистого бетона при заданной плотности, является "бронирование" воздушных ячеек цементными частицами [6]. Указанное "бронирование" по своей сути является проявлением процессов капиллярного структурообразования, сходных с глобулированием в сырьевых смесях строительных материалов при условии своеобразной инверсии - замены крупных зерен заполнителя на воздушные (в пенобетонах) или газовые (в газобетонах) ячейки. С учетом этого признаком оптимальной структуры ячеистого бетона является максимум коэффициента эффективности (в МПа), определяемого по формуле

,

где Rсж - предел прочности на сжатие, МПа; о - средняя плотность ячеистого бетона в сухом состоянии (по отношению к плотности воды).

На основе применения планированных экспериментов и оптимизации полученных математических моделей, выражающих зависимости средней плотности, предела прочности на сжатие и коэффициента эффективности от факторов состава был подобран состав газобетона из сухой готовой смеси, отвечающий требованиям, предъявляемым ГОСТ 25485 к конструкционно-теплоизоляционному неавтоклавному бетону марки по средней плотности D600 и класса по прочности на сжатие В1.

Физико-механические свойства газобетона в возрасте 7 дней представлены в табл. 2.

Таблица 2 Физико-механические свойства газобетона с армирующей добавкой

Благодаря совместному помолу всех компонентов смеси в шаровой мельнице значительно упрощается технология, происходит механическая активация частиц алюминия, снятие с их поверхности парафиновой плёнки, а также обеспечивается дополнительная активация цемента и равномерное распределение компонентов во всём объёме смеси, что приводит к повышению качества газобетона. В процессе изготовления дисперсно-армированного поробетона из сухой готовой смеси формируется благоприятная поровая структура с преобладанием закрытой пористости, что определяет высокие эксплуатационные свойства материала.

Данный способ получения конструкционно-теплоизоляционного газобетона, содержащего в своём составе армирующую добавку волокнистого отхода местного производства, может быть использован на заводах ячеистобетонных изделий и в монолитном строительстве.

Список литературы

1. Белов В.В. Пенобетон - новый эффективный строительный материал // Афанасий биржа. - № 21. - 2005. - С. 11.

2. Моргун Л.В. Эффективность применения фибропенобетона в современном строительстве // Строительные материалы. - № 3. - 2002. - С. 16,17.

3. Моргун Л.В., Моргун В.Н. Влияние дисперсного армирования на агрегативную устойчивость пенобетонных смесей // Строительные материалы. - № 1. - 2003. - С. 33.

4. Белов В.В. Управление структурой и свойствами композиций для изготовления строительных материалов с учетом действия капиллярного сцепления в дисперсных системах: Дисс. д-ра техн. наук. - 2004.

5. Кондратьев В.В., Морозова Н.Н., Хозин В.Г. Структурно-технологические основы получения сверхлегких пенобетонов // Строительные материалы. - 2002. - № 11. - С. 35-37.

6. Чернышов Е.М., Славчева Г.С., Потамошнева Н.Д., Макеев А.И. Поризованные бетоны для теплоэффективных жилых домов // Изв. вузов. Строительство. - 2002. - № 5. - С. 22-27.

Размещено на Allbest.ru