Применение нанопластификаторов в пеногазобетоне

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Уфимский государственный нефтяной технический университет"

Кафедра "Строительные конструкции"

Реферат по теме:

"Применение нанопластификаторов в пеногазобетоне"

Выполнил: ст. гр. БПГ-09-01 Исаева Д.В.

Проверил: доцент Луцык Е.В.

Уфа 2013

Содержание

Введение

Наномодифицированные пластификаторы

Пеногазобетон

Теплоизоляционный неавтоклавный пеногазобетон с нанодисперсными модификаторами

Заключение

Список литературы

Введение

Энергосбережение является главной проблемой в области строительного?материаловедения. В комплексе мер по энергосбережению возрастают и требования к теплозащите ограждающих конструкций. Потребляемая в России?энергия на отопление зданий в 2--2,5 раза превышает ее потребление в развитых?странах мира.

Основным способом снижения энергозатрат является повышение?теплозащиты ограждающих конструкций. Однако производство эффективного по теплофизическим?характеристикам неавтоклавного ячеистого бетона низких марок по средней?плотности является проблемным ввиду сложности обеспечения стабильной? ячеистой структуры и высокой прочности. Одним из путей решения данной?задачи является разработка принципов проектирования неавтоклавных?ячеистых материалов с направленно регулируемыми свойствами.

Именно при использовании таких подходов?можно перейти на новый этап производства строительных материалов,?отличающихся простотой, ?экономичностью, высокими эксплуатационными свойствами и?конкурентоспособностью изготовляемой продукции, отвечающей?требованиям рынка. [1]

Наномодифицированные пластификаторы

Эффект влияния наночастиц фуллероидного типа на подвижность бетонных смесей был обнаружен в 2000 г., Андреем Пономаревым, ген. директором ООО "НТЦ прикладных нанотехнологий, и профессором Михаилом Ваучским. [2]

Разумеется, за короткий срок они не могли проверить все пластифици-рующие добавки -- их сотни. Но этого и не требовалось. Из имеющихся на санкт-петербургском рынке пластифицирующих добавок они модифицировали слабейшую -- "Актипласт" и сильнейшую -- "Зика Вискокрит". Параллельно в ООО "Полипласт Северо--Запад" под руководством Л. Соловьевой попробовали модифицировать пластифицирующие добавки этого предприятия на основе суперпластификатора С-3. Кардинальное усиление пластифицирующих свойств наблюдалось во всех случаях, суперпластификаторы превратились в гиперпластификаторы.

В экспериментах с "Актипластом" после добавления гомеопатической дозы присадки добавка четвертой категории приобрела свойства суперпластификатора. При этом вклад присадки в пластификацию бетонной смеси в три раза превысил собственное действие пластифицирующей добавки. пластификатор наномодифицированный теплоизоляционный

Следует отметить, что аддукты фуллероидных нанокластеров углерода сами по себе не являются пластифицирующими добавками. При их введении в бетонную смесь без пластифицирующей добавки подвижность смеси не изменяется. Они представляют собой легирующую присадку к пластифицирующим добавкам, позволяющую весьма существенно усиливать имеющиеся свойства. Усиливающее действие присадки находится в прямой зависимости от величины собственных пластифицирующих свойств модифицируемой добавки.

Общеизвестно, что дозирование химических добавок осуществляется в процентах от массы цемента по сухому остатку. Но углеродные нанокластеры -- это не химическая добавка. Это присадка к добавке. Значит, дозировать ее надо в зависимости от расхода добавки, а цемент тут ни при чем. Оказалось, что с учетом экономической и технологической точек зрения количество присадки должно составлять 2 процента от сухого остатка пластифицирующей добавки. Практически любую пластифицирующую добавку можно легко превратить в суперпластификатор, а любой суперпластификатор -- в гиперпластификатор. Для этого необходимо всего около 10 граммов присадки на один кубометр бетона. Таким образом, если раньше было четыре категории пластифицирующих добавок и внекатегорийные гиперпластификаторы, то теперь будет только две категории пластифицирующих добавок: "супер" и "гипер".

Обобщение данных, полученных в ходе экспериментов с разными пластифицирующими добавками, позволило сделать следующие выводы: максимальная эффективность по увеличению пластифицирующих свойств (до трехкратной) наблюдается при модификации наиболее слабых добавок. Несколько меньшая (примерно в полтора раза, или на одну категорию) -- при модификации суперпластификаторов. Минимальный, но тем не менее весьма существенный эффект наблюдается при модификации гиперпластификаторов, улучшать дальше некуда. [3]

Пластификаторы делят на четыре группы или категории по эффективности:

Наиболее существенным признаком при делении пластификаторов на отдельные категории является величина пластифицирующего эффекта, т. е. изменение подвижности бетонной смеси при введении в нее добавки.

Пеногазобетон

Пеногазобетон (газопенобетон) -- один из видов ячеистых бетонов (наряду с газобетоном и пенобетоном).

Характеристики:

Плотность: 300-900 кг/м³ ; Теплопроводность: 0,07-0,24 Вт/(м*С°) ; Прочность на сжатие: 1,2-12,0 МПа; Сорбционная влажность: 12-15 % ; Морозостойкость: 10-75. F Расход раствора на 1 куб.м кладки: 0,11 м³

Доступность

Безусловно, финансовая сторона - важный аспект в процессе выбора стройматериала. А потому, не может быть абсолютно ничего удивительного в том, что пеногазобетон в столь короткие сроки сумел покорить отечественный строительный рынок.

Малый вес

Пеногазобетон, в зависимости от плотности и назначения, легче обычного монолита на 40-80%. Все это стало возможным благодаря необычной пористой структуре, состоящей из множества микроскопических воздушных пузырьков, обеспечивающих невероятную легкость, ничуть не ухудшая при этом его прочностных характеристик.

Звуко и теплоизоляция Бесспорно, строительные материалы с пористой структурой гораздо энергоэффективней, нежели их монолитные конкуренты. Поры и полости в материале наполнены воздухом, который медленно остывает и нагревается, тем самым повышая и теплоизоляционные характеристики стен. Не стоит забывать и о том факте, что воздушные полости в структуре пенобетона не только эффективно сохраняют тепло, но и способствуют снижению шума в доме. Это делает дом из пенобетонных блоков не только теплым, но и намного более комфортным.

Пожаростойкость Пеногазобетон показателям пожаробезопасности ничуть не уступает даже обычному бетону, в чем нет абсолютно ничего удивительного, если учесть его состав, основой которого является обычная цементная смесь. Но, пеногазобетон располагает и определенным преимуществом, потому что не склонен к растрескиванию при нагревании, а потому, значительно дольше, чем монолит, может сдерживать распространение пламени. [4]

Дома из пеногазобетонных блоков строятся фантастически быстро. Дом из газобетонных блоков (рис. 1,2).

Рис. 1

Рис. 2

Что касается технологии производства пеногазобетонной смеси, то она заключается в перемешивании растворной части с технической пеной и дальнейшем перемешивании с алюминиевой суспензией, которая позволяет обеспечить высокий уровень общей и дифференциальной пористости и снизить при этом величину средней плотности пеногазобетона на 20--30%, теплопроводности на 40--48%, а усадку на 30-40% по сравнению с другими способами приготовления. Часть пор создается пенообразующими добавками, а часть газообразующими. При этом соотношение тех и других может изменяться в широких пределах. Это позволяет улучшить ряд свойств бетона и точнее их регулировать.

В табл. 1 приведены среднестатистические показатели физико-механических свойств ячеистых бетонов, полученных различными способами порообразования в зависимости от расхода газообразователя и кратности пены. [5]

Таблица 1

Долговечность

Срок службы блоков из пенобетона 70 лет, но при нормальных условиях срок эксплуатации не ограничен. С годами пенобетон становиться только прочнее.

Срок службы газобетона не отличается от срока службы кирпича. Обычно даётся гарантия на 80 лет, но этот материал может служить дольше. Стены зданий, построенных из газобетонных блоков более восьмидесяти лет назад, не обнаруживают никаких изменений основных характеристик материала.

Значительный срок службы у пеногазобетона - больше 100 лет.

Теплоизоляционный неавтоклавный пеногазобетон с нанодисперсными модификаторами

Для получения теплоизоляционного пеногазобетона с однородной пористой структурой, состоящей из полидисперсных пор и не подвергающегося усадочным деформациям, необходимо использование компонентов, которые будут работать как система, в совокупности друг с другом. То есть, в момент, когда смесь с пенообразователем может дать усадку, должен начать свою работу газообразователь. За счет медленного, не скачкообразного газовыделения процессы формирования пористой структуры могут идти одновременно с процессами кристаллизации. При этом процесс газовыделения должен не нарушая структуру, уплотнять межпористую перегородку, смещая частицы вяжущего к уже сформировавшимся порам пены.

В течение 10 минут до начала схватывания в смеси на поверхности частиц вяжущего начинает образовываться аморфный высокоалюминатный гель, по краям которого появляются зародыши эттрингита и синегита. Минералы эттрингит и синегит имеют, соответственно, игольчатое и трубчатое строение (рис. 3). Для того чтобы не происходило их разрушения реакция газовыделения должна протекать равномерно и закончиться до момента их кристаллизации, что обеспечит отсутствие механических нарушений и, как следствие, более высокие прочностные показатели системы в целом.

Рис. 3 Вид эттрингита

Для разработки комплексного поризатора использовали пенообразователь пеностром, который, согласно физико-химических свойств и принципа действия, является наиболее приемлемым для работы в цементных системах и может быть совместим с газообразователями. В качестве газообразующих компонентов были рассмотрены как традиционно применяемые добавки, так и активированный наноразмерный газообразователь (НДГ) производства ООО "ТАНТАЛ".

Исходя из анализа свойств применяемых в настоящее время газообразующих добавок, в качестве контрольной, для проведения дальнейших исследований, была выбрана ПАГ-1 (рис. 4). Это объясняется тем, что по гранулометрии и интенсивности газовыделения она является наиболее типичной, для традиционно применяемых добавок, и максимально приближенной к изучаемому НДГ.

Рис. 4 Структура газообразователей ПАГ-1 и НДГ

Анализ газообразователей различных фирм производителей позволил выявить, что по сравнению с традиционно применяемыми для получения газобетонов порообразователями, обладающими скачкообразным газовыделением, что приводит к формированию рваных пор в пеногазобетоне, нанодисперсный алюминий характеризуется равномерным и длительным протеканием реакции без ярко выраженных экстремумов. То есть, в момент, когда смесь с пенообразователем может дать осадку, начинается газовыделение. За счет медленного, нескачкообразного газовыделения процессы формирования пористой структуры идут одновременно с процессами коагуляции и смачивания, не нарушая структуру, уплотняя смесь. Реакция газоовыделения протекает равномерно, что обеспечивает отсутствие механических нарушений и, как следствие, более высокие прочностные показатели системы в целом. Проведенный анализ позволил выявить основную схему получения пеногазобетона с учетом его технологических особенностей (рис. 5)

Как видно из представленной схемы нашим требованиям по получению высокопоризованного композита будет отвечать лишь один способ создания ячеистой структуры, это механохимический способ, так как в нем проходит сразу 2 процесса поризации. Для изготовления неавтоклавного ячеистого бетона естественного твердения выбираем способ механохимической поризации, включающий перемешивание растворной части, пены, подачи газообразователя. При этом пенообразователь подается в смесь одновременно с водой и приготовление пены и смеси происходит совместно в смесителе миксерного типа до полной поризации смеси. Далее в полученную массу при перемешивании подается газообразователь в виде суспензии, состоящей из наноразмерного поризатора с частью воды и перемешивается до полной гомогенизации смеси. Затем смесь заливается в формы, заполняя их не менее чем на 2/3.

Рис. 5 Схема получения пеногазобетона

В сырьевой смеси для изготовления неавтоклавного ячеистого бетонаестественного твердения включающей вяжущее и пенообразователь, в качестве газообразователя вместо алюминиевой пудры вводится высокодисперсный алюминий активированный. Это связано с особенностями алюминия активированного, а именно его составом и способностью к газообразованию.

На основе проведенных исследований был принят оптимальный состав неавтоклавного ячеистого бетона с выходными параметрами: средняя плотность, предел прочности на сжатие, при изгибе, коэффициент конструктивного качества. Оптимальные и контрольные составы представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Зависимость свойств ячеистых бетонов от способа поризации

*пеногазобетон разработанного состава - на основе нанодисперсного газообразователя

Проведенные теоретические изыскания и лабораторные исследования позволили получить пеногазобетон с улучшенными характеристиками по сравнению с пенобетоном на основе ТМЦ и сопоставимыми в сравнении с газобетоном автоклавного твердения (рис.6,7).

Рис. 6- Зависимость водопоглощения от плотности различных ячеистых материалов

Как видно из представленных данных пеногазобетон при различных плотностях обладает сниженным водопоглощением в сравнении с традиционными материалами.

Рис. 7- Зависимость прочности на сжатие от плотности различных ячеистых материалов

Анализируя проведенные лабораторные исследования можно сделать вывод о том, что при использовании алюминия активированного в связи с его полидисперсностью и наличием высокодисперсной (наносоставляющая) компоненты, процесс газовыделения происходит более равномерно, и такой же объем газа выделяется в 2-2,5 раза дольше, что обеспечивает отсутствие механических нарушений и, как следствие, более высокие прочностные показатели системы в целом. Так при введении наноразмерного алюминия в смесь одновременно с пенообразователем основной объем газовыделения приходиться на первые моменты создания пенной структуры. Таким образом, анализ существующих методов поризации смеси при использовании механохимического способа поризации позволил выявить рациональную технологию введения компонентов при формировании ячеистой структуры в цементных системах, которая заключается в постадийном введении всех компонентов в смеситель, коротко срочном перемешивании и последующем доведении до полной поризации массы. Разработанные составы пеногазобетона на основе активированного наноразмерного газообразователя по своим физико- механическим характеристикам соответствуют требования ГОСТ-31359 "Бетоны ячеистые". Проведенные теоретические изыскания и лабораторные исследования позволили получить пеногазобетон с улучшенными характеристиками по сравнению с пенобетоном на основе ТМЦ и сопоставимыми в сравнении с газобетоном автоклавного твердения.

Заключение

Рассмотренный метод формирования свойств бетонов с применением наноматериалов и соответствующих технологий, открывает систему совершенно новых возможностей для перехода строительного материаловедения на принципы создания материалов с заданными свойствами в диапазоне очень высоких значений их параметров. В свою очередь, это позволит в самое ближайшее время обогатить возможности проектировщиков в принятии экономически оправданных конструкционно-технологических решений при проектировании зданий и сооружений новых типов, в первую очередь, высотных, а также сооружений в регионах повышенной сейсмической активности.

Модифицированные пластификаторы - это, в первую очередь, инструмент для создания новых марок высококачественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для решения задач банального снижения себестоимости при производстве марок обычного товарного бетона. [1]

Список использованной литературы

1. Диссертация. Бухало А.Б., Теплоизоляционный неавтоклавный пеногазобетон с нанодисперсными модификаторами. - Белгород 2010.- 89с.

2. Пономарев А.Н. Инженерно-строительный журнал, №6, 2009.-4с.

3. Ваучский М. Перспективы наномодификации бетона.-3с

4. www.bydom.ru

5. Завадский В. Ф., Косач А. Ф., Дерябин П.П. Влияние технологии приготовления смеси на свойства пеногазобетона//Изв. вузов. Строительство. 2001.-31с.

Размещено на Allbest.ru