Лёгкие бетоны: их основные характеристики и разновидности


А.А. Сопнева, С.М. Доманская, Е.М. Егорова                                         Студенты ЭУИС III-7

ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ

 

В настоящее время все большее значение в стройиндустрии приобретает внедрение в производство легких бетонов. Данная научная работа посвящена обсуждению этого нового строительного материала. Предстоит рассмотреть ряд задач. В первую очередь – описание разновидностей легкого бетона. Далее нужно рассказать об их свойствах, в зависимости от содержащихся в них компонентов. Затем следует затронуть тему применения легких бетонов в строительстве и выявить их отличия от других материалов. [1]

Наиболее эффективные легкие бетоны получены на основе пенополистирола. Модифицированный пенополистирол-бетон с высокопористой пластифицированной матрицей имеет наименьшую возможную плотность Д 150-250 кг/м3. Это особо легкий бетон, применяемый при изготовлении перекрытий больших пролетов, мостов, плавучих плотов и т.п.

Легкие конструкционные бетоны имеют много положительных моментов. Во-первых, у них высокая огнестойкость и трещиностойкость, низкая истираемость. Во-вторых, он имеет высокую сейсмостойкость, которая уменьшается пропорционально снижению массы, а низкий модуль упругости способен гасить распространяющиеся колебания. В-третьих, использование легких бетонов снижает теплоотдачу здания и повышает уровень его теплозащиты менее чем на 20%, соответственно снижая электропотребление при эксплуатации и повышая пожаростойкость здания.[2]

Наиболее широкое использование получили ячеистые бетоны – легкие и недорогие материалы на минеральной основе с высоким сроком окупаемости производства. Обладая повышенными теплозащитными свойствами, они обеспечивают надежность наружных стен без увеличения их толтолщины. Технология их производства постоянно улучшается. Объем применения ячеистого бетона в промышленно-гражданском строительстве неуклонно растет (рис.1).

Блоки из пенобетона нашли широкое применение в каркасно-монолитном домостроении в качестве наружных стен и внутренних перегородок. В таких зданиях все нагрузки передаются на несущий каркас, при этом отпадает необходимость устройства толстых несущих стен, а наружные стены выполняют лишь роль ограждающей, звукотеплоизолирующей конструкции. Закрытые поры материала, заполненные воздухом, обеспечивают прекрасные теплоизоляционные свойства. Таким образом, пенобетон является надежным перспективным материалом, который можно получить из традиционного местного природного сырья и различных техногенных промышленных отходов.

Однако применение неорганических теплоизоляционных материалов на минеральных вяжущих не лишено недостатков. Минус пенобетона – явление усадки и как следствие возникновение трещин. Пенобетон, как любой другой строительный материал, содержащий цемент в качестве вяжущего подвержен явлению усадки. Этот недостаток приводит к повышенному количеству брака в технологии, образованию трещин в готовых изделиях. Следующее отрицательное качество — пенобетон имеет замедленный набор прочности. Если за 100% принимать марочную прочность пенобетона, то, как видно из таблицы 1 распределение прочности в зависимости от возраста пенобетона будет следующим.[3]

Следует сказать, что в состав пенобетонов, в качестве одного из составляющих, добавляют золу. Были проведены физико-химические исследования, в результате которых было выявлено, что использование золы в компонентном составе 1 м3 пенобетонной смеси взамен песка является предпочтительным, так как прочность бетона возрастает до 1,83 МПа при замене 70% песка золой. При увеличении доли золы наблюдается понижение прочности, которое обусловлено повышением количества воды затворения при использовании золопесчаной смеси. Зависимость В/В отношения от количества используемой золы представлена на рисунке 2.

Из данных видно, что целесообразно рассматривать состав, в котором содержание золы находится в области 70%. Известно, что наноструктурные элементы, представленные зольсодержащими добавками, оказывают положительное влияние на физико-механические характеристики цементосодержащих композиций и на технологические параметры пенобетона, таких как формирование структуры камня, прочность и теплопроводность.

 

Анализ данных из рисунков 3 и 4 показывает, что данные элементы оказывают существенное воздействие на прочность пенобетона. В возрасте 28 суток нормального твердения прочность увеличивается на 32% и достигает 4,5 МПа, т.е. значения прочности, характерной для пенобетона. Незначительное количественное использование углеродных наноструктурных элементов может улучшить целый комплекс свойств пенобетонной композиции.[4]

Как тонкомолотая добавка-наполнитель, зола оказывает следующие положительные эффекты: за счет наполнителя она снижает расход цемента высоких марок при изготовлении низкомарочных бетонов и строительных материалов, повышает плотности бетонов, увеличивает их водонепроницаемости. При бетонировании массивных конструкций существенным является более низкое тепловыделение. Зола лишена этих недостатков. Очевидно, задача должна быть поставлена следующим образом: зола всегда должна использоваться как составляющая бетонов, за исключением тех случаев, когда ее применение технически недопустимо, либо экономически невыгодно. Использование золы-уноса следует рассматривать как долговременную техническую задачу, определяющую один из наиболее эффективных путей технологии бетона. [5]

Все рассмотренные достоинства и недостатки имеют влияние не только на конструкцию здания, но и на окружающую среду. В наше время сохранение окружающей среды является одной из главных целей. Пенобетон считается экологически безопасным материалом с хорошими физико-механическими свойствами. [2]

Существуют разные технологии производства пенобетона: классическая, баротехнология и технология сухой минерализации, одним из отличий которых является способ приготовления пены. По классической технологии пена готовится отдельно от раствора. При баротехнологии пенообразователь добавляется одновременно с цементом и заполнителем, присутствие которых оказывает влияние на процесс пенообразования.

Из графика (рис.5) видно, что приготовленный пенообразователь с технической водой обладает большей теплопроводностью, что объясняется наличием растворенных солей. Однако с увеличением ПАВ эквивалентная электропроводность уменьшается.

 

Прочность цементного камня также зависит от ПАВ. При малых концентрациях ПАВ, прочность цементного камня незначительно снижается, однако при добавлении пенообразователя приводит к существенному снижению прочности (рис.6).

 

Предлагаемый подход к определению оптимальной концентрации пенообразователя позволяет избежать перерасхода ПАВ при производстве пенообразователя и снизить себестоимость конечной продукции.

В основе изготовления искусственных экологически чистых пористых заполнителей нового поколения являются температурные процессы тепловой обработки обжига, вспучивания, агломерации при минимальных расходах энергетических и других ресурсов. Среди особенностей перерабатывающих технологий можно выделить активную оптимизацию сырьевых компонентов и комплексное использование отходов различного назначения. Весьма важно, что при этом возможно получение пористых заполнителей марок низкой и средней плотности, низкой теплопроводности, снижение массы конструкций. Известно, что именно сочетание легкого бетона различной средней плотности в конструкциях зданий дает максимальных эффект по всем показателям.[6]

Почти во всех регионах нашей страны имеется значительных запас техногенных отходов, пригодных для изготовления искусственных пористых заполнителей. Их применение позволит снизить стоимость заполнителей, сохранить земельные угодья, уменьшить загрязнение окружающей среды.

Экологически чистые обжиговые пористые заполнители (рис.7) можно получать  из осадков сточных вод, что позволяет получить теплоизоляционно-конструктивные, обладающие высокой морозостойкостью и достаточной долговечностью легкие бетоны.

 

Таким образом, в результате проведенных исследований, установлено, что использование легких бетонов с различными добавками существенно влияет на современные технологии в строительной области. Учитывая многоплановое, экономическое и целесообразное использование изученного материала в строительстве и тенденцию увеличения их доли, специалисты считают, что XXI век будет веком легких бетонов.[2]

Список литературы:

  1. Федосеев А.С.»Полибит». Разработкановыхстроительных материалов: Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений: сборник тезисов. МГСУ (НИУ).Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, 2010. С. 157-160.
  2. Орентлихер Л.П. XXI век — век легких бетонов: Технологии бетонов, 2010. №01-02, С.29-31.
  3. Алексеев В. А.Проблемы экологии и технологии теплоизоляционных материалов. Технология легкого бетона с заполнителем на основе гранулированного пеностекла: Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений : сборник тезисов. МГСУ (НИУ).Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, 2010. С.54-58.
    4. Сурков  В. Н. Перспективы развития ячеистых бетонов: Бетон и железобетон, 2009. № 4, С.12-15.
  4. Лещинский М.Ю.  О применении золы-уноса в бетонах: Бетон и железобетон, 1987. №1, С.19-21.
  5. Горбач П.С., Щербин С.А. Научно обоснованный выбор пенообразователя и его концентрации: Вестник ТГАСУ, 2012. №4(37), С.193-199.
Рейтинг: 0

Автор публикации

0
не в сети 1 год

Александра Сопнева

Комментарии: 0Публикации: 5Регистрация: 13-02-2016

Оставьте комментарий