O creștere semnificativă a utilizării aditivilor chimici în fabricarea betonului în ultimii ani în Rusia și în străinătate a dus la o creștere a cercetării științifice a influenței lor asupra caracteristicilor termofizice ale diferitelor tipuri de beton.
Studiile anterioare au arătat că betonul din polistiren este un material termoizolant eficient care poate fi utilizat ca material structural, dar nu a fost suficient studiat ca material structural. Între timp, utilizarea betonului din polistiren de înaltă rezistență, ca fiind unul dintre cele mai eficiente pentru construcție în termeni de economie și principii de economisire a energiei, este în cerere și promițătoare în viitor.
SA „Ural Institutul de Cercetare de arhitectură și construcții“ (fosta parte științifică Uralpromstroyniiproekta) în perioada sovietică, sunt diviziune în mod inerent regională NIIZhB la Gosstroy Federației Ruse în regiunea Urali și a sprijinit întotdeauna prioritate în domeniul cercetării științifice a noilor materiale și produse de construcție.
În procesul de optimizare a compozițiilor betonului polistirenic structural au fost alese două direcții:
- îmbunătățirea parametrilor de amestec de beton (lucrabilitate, uniformitate, reducerea fluxului de ciment sau apă) și ca o consecință, crește tenacitatea matricei (activarea astringență agregatului, procesul de hidratare cimentului și frecare);
- îmbunătățirea fuziunii suprafeței matricei de soluție în porii formați la limita contactelor sale de fază cu granulele de umplutură principală-polistiren și, ca o consecință, o mai mică deformabilitate a materialului.
Sarcina a fost stabilită, utilizând aditivi chimici moderni pentru a produce suficientă lumină (în intervalul de densități de la 900 la 1300 kg / m3) și beton polistiren puternic (de la 7,0 la 16,0 MPa), cu caracteristici bune de izolare termică. Conform rezultatelor studiilor preliminare a fost stabilit este cel mai bun în regiunea Urali umpluturii structural pentru polistiren - zgură granulată de furnal fracțiilor Serov metalurgice Plant 0,64-1,25.
Trebuie remarcat faptul că materialul structural de monitorizare, conform utilizării în producția de serie în fabrici de panouri de perete din beton, buiandrugi, dale și acoperitoare, astfel încât un factor de limitare suplimentară atunci când se creează o valoare mai mică necesară de beton nou.
Studiile experimentale efectuate peste 2 ani și specialiștii „Purtătorii structurilor din beton armat,“ Test Center „BRE“, precum și cu sprijinul laboratorului departamentului de „construcții de clădiri“ Construcția Facultății de Universitatea Tehnică de Stat Ural.
Compozițiile de beton polistiren au fost selectate cu acordul pentru GSOT 27006-86, pe baza metodologiei NIIZhb, în care numărul determinat de componente a fost determinat prin metoda de calcul și experimental. Cimentul Portland al fabricii "Nevyansk ciment" M400 DO (fără aditivi minerali) a fost utilizat.
Cantitatea de apă a fost selectată din starea de funcționabilitate necesară a amestecului.
Testele cub rezistență la compresiune au fost efectuate pe eșantioane ale dimensiunilor geometrice 10,0 * 10,0 * 10,0 cm, rezistența la încovoiere - la dimensiunile geometrice Ravine 4,0 x 4,0 x 16,0 cm, și rezistența la compresiune ( cu determinarea modulului de elasticitate și de calcul al raportului Poisson.) - pe eșantioane dimensiuni geometrice dimensiuni 15,0 * 15,0 * 60,0 cm geometrice ale probelor pentru testarea rezistenței la flexiune au fost luate pe baza raportului optim dintre dimensiunea medie a granulei de 3,0 mm agregat polistiren iar înălțimea marginii coaste este de 40,0 mm. O serie de probe din componența proiectului a constat din trei prisme de dimensiuni 15,0 * 15,0 * 60,0 cm, trei elemente transversale - 4,0 x 4,0 x 16,0 cm și șase cuburi - 10,0 * 10,0 * 10,0 cm.
Principala caracteristică a rezistenței betonului din polistiren la comprimare este forța prismatică. Pentru trecerea de la puterea cuburilor la puterea prismei, a fost determinat coeficientul de rezistență a prismei (raportul dintre rezistența cuburilor și puterea prismei). Acesta a variat de la 0,92 la 0,97 și în medie a fost mai aproape de 0,95.
Înainte ca prismele să fie testate, ele erau centrate pe axa fizică. Încărcarea a fost efectuată în pași de 2,5% din sarcina distrusă așteptată (500 kgf). La fiecare etapă a fost realizată o viteză de expunere de 3 minute, iar numărul de instrumente a fost înregistrat la începutul și la sfârșitul expunerii. Pentru a schimba deformările longitudinale și transversale, am folosit indicatori de tip oră cu o diviziune de 0,01 mm. Pe baza rezultatelor testului din seria de prisme, a fost reprezentat un grafic de tulpină versus stres.
Pentru determinarea caracteristicilor fizice ale polistirenului structurale, un cuburi de test îngheț dimensiuni geometrice 10,0 * 10 * 10,0 cm într-o cantitate de 18 probe din fiecare serie de 100 de cicluri de congelare și decongelare. În plus, a fost efectuat un test de cilindri polistiren-beton cu un diametru de 15,0 cm și o înălțime de 15,0 cm în cantitate de 12 probe din fiecare serie pentru permeabilitate la vapori.
Proprietățile hidrofobi polistiren pulmonar închis agregate de celule (taxa pe suprafața de granule de polistiren implicate în procesul de umectare) poate avea un efect negativ, deoarece reduce rezistența contactelor de fază (legătură între pasta de ciment și suprafața particulelor). Prin urmare, este necesar să se utilizeze aditivi chimici pentru a schimba această sarcină opusă suprafața granulelor expuse proprietăți hidrofile. În plus, este avantajos să se utilizeze aditivi de creștere a plasticității soluție (P-3, TEA, SDE), simultan cu aditivi care măresc rezistența pastei de ciment la interfața cu granulele de polistiren (lapte de var și o rășină epoxi) și granule de activitate astringent, umplutură de zgură (soluție de NaOH).
Astfel, în faza inițială a experimentelor au fost încercate astfel de aditiv chimic divers ca superplastifiant NW, TEA, sodiu caustic, PVA, rășină epoxidică, împreună cu amina din polietilenă și lapte de var și de aer antrenând DLS aditiv.
Incorporarea de 0,5% și 0,8% din superplastifiant NW cu greutatea cimentului în probele amestec de polistiren a dat rezistență mai mare la compresiune și încovoiere comparativ cu controlul la 2,1 MPa și 2,5 MPa, respectiv. Cerința de apă pentru blocarea liantului datorită creșterii plasticității amestecului a scăzut cu 40 și 55% din cererea de apă a compoziției de control. Rezistența la îngheț de cuburi nu a fost mai mică de 100 de cicluri.
Probele crește la compresiune rezistența obținută și îndoire cu 80%, atunci când se utilizează o rășină epoxidică, cu adăugarea unui diluant polietilenimidă și întăritor acetonă compensată prin creșterea valorii de polistiren aproape de 2 ori din cauza costului ridicat al aditivilor. Rezistența la îngheț de cuburi nu a fost mai mică de 50 de cicluri.
Pentru a selecta cele mai bune din proprietățile fizico-mecanice și termoizolante ale componentelor de materii prime din polistiren, au fost testate diferite combinații de astfel de aditivi.
Combinația optimă de aditivi pentru fabricarea betonului din polistiren structural a fost utilizarea unui plastifiant C-3 împreună cu SDO atunci când pre-tratarea granulelor de polistiren cu lapte de var. Sa ținut cont de setul de indicatori ai valorii de piață a aditivilor înșiși și a betonului dorit, ușurința aplicării și efectul rezultat al unei îmbunătățiri complexe a proprietăților materialului.
Cele mai bune rezultate au fost obținute prin adăugarea a 0,5% C-3 și 0,25% SDS în greutate ciment, urmată de prelucrarea probelor obținute în camera de aburi în timpul zilei la o temperatură de + 800 ° C. Cu acoperirea preliminară a granulelor de polistiren cu lapte de var, a fost obținută o creștere suplimentară a rezistenței probelor de beton polistiren cu 20-25%, totuși sa observat o ușoară scădere a efectului de plastifiere din utilizarea C-3 și SDO. În plus, caracterul distrugerii probelor de beton din polistiren sub presiune sa schimbat, probabil datorită creșterii rezistenței contactelor de fază la granița dintre granulele de polistiren și piatra de ciment.
În viitor, în legătură cu apariția pe piață a noilor aditivi chimici pentru betoane cu proprietăți mai bune, din punctul de vedere al producătorului, a fost necesară efectuarea unor teste experimentale comparative ale rezistenței probelor de beton din polistiren structural.
Este de remarcat faptul că aditivii unei noi generații, cum ar fi policarboxilații și copolimerii acrilici, cu companii complexe, nu sunt încă competitive pe piața rusă datorită costului lor ridicat. Randamentul ridicat al acestor aditivi este de așteptat datorită creării de forțe sterice respingătoare în straturile de adsorbție care înconjoară particulele de ciment. Rezultatul acțiunii efectului steric este mult mai puternic decât acțiunea forțelor electrostatice respingătoare dintre particule, care sunt în mod liniar legate de fluiditatea pastă de ciment. Din păcate, acești aditivi chimici nu sunt universali cu toate compozițiile cimenturilor rusești. Asta înseamnă că efectul conservării efectului aditivilor în timp este limitat de proprietățile și compoziția chimică a cimentului. De exemplu, aditivul care face parte din amestecurile de EMACO produse de concernul chimic major Degussa este foarte eficient numai cu cimentul uzinei Starooskolsky M600.
Aditivi chimici grupa lingosulfatov obținute ca deșeuri în industria de fabricare a hârtiei (lingopan Bytes 1-4, CMC, etc.) sunt mai puțin eficiente decât C-3 și derivați ai acestora (de exemplu, aditivi de grup „Relakson“) și mai multe Ele sunt incomode de utilizare datorită instabilității compoziției și proprietăților lor. Un factor pozitiv este costul relativ scăzut al acestor aditivi.
Descrierea succintă a aditivilor noi chimici și antrenanți pentru aerul selectat pentru experimentul comparativ.
aditiv Air-antrenând «SDO-L» este o modificare a LMS bine-cunoscut, care este acum utilizat pe scară largă pentru producerea de izolant termic polistiren SDO-L este un aditiv destinat reducerii densității și a îmbunătăți prelucrabilitatea amestecului, precum și pentru a crește proprietățile de izolare termică a betonului. Acționează pe principiul testului de porozitate pe ciment. DLS obținut datorită cel mai bun echilibru al rășinii și grase (altfel nu saponifiabilă saponifiabilă) acizi în prelucrarea anumitor specii, cum ar fi mesteacan. Și SDO-L, conform dezvoltatorilor, este un produs de saponificare a varfurilor lemnoase, adică deșeuri în timpul distilării uscate (piroliză) a lemnului. Partea organică este extrasă prin extracție urmată de distilare. Dezvoltat și oferit de specialiștii companiei Vneshimotte sub îndrumarea lui Yu.M. Goldshmita, Nižni Novgorod. În regiunea Urală este furnizată de compania "Lakra".
Adaosul chimic "adeziv KF" este special conceput pentru beton din polistiren. Principiul acțiunii se bazează pe mecanismul reacțiilor electrochimice de aderență (cum ar fi agrarea, cromarea numai fără energie electrică). Creează un câmp pe suprafața granulelor, încărcat cu o încărcătură opusă, mai degrabă decât particule de ciment, care, la rândul său, atrage cimentul în beton din polistiren. Astfel, se realizează o anumită echilibrare a maselor de polistiren și pastă de ciment și are loc amestecarea lor uniformă. Aditivul a fost dezvoltat acum câțiva ani de specialiștii companiei "Tribus" Volgograd și astăzi este furnizat de această companie pe piața construcțiilor.
Creșterea costului consumabilelor pentru betonul din polistiren structural cu o densitate aproximativă de aproximativ 1000 kg / m 3 cu aplicarea a 47,5 kg de aditiv "Relaxix-2" pe 1 m 3 este de 12-13% din costul betonului din polistiren. Cu toate acestea (în funcție de producătorii aditivului), creșterea productivității, cu alte cuvinte, o scădere a costului total al salariilor, cheltuielilor generale și altor cheltuieli va scădea cu aproximativ 8 ori.
Când se utilizează «SDO-L» polistiren într-un volum creștere a amestecului datorită entrapment aerului, deci în reglarea parametrilor săi de proces necesare pentru a reduce volumul de polistiren și creșterea volumului de ciment, ceea ce determină o reducere a caracteristicilor de izolare termică definite inițial. Rezistența la coeficientul de transfer termic a fost de 0,24 V / probe de MOS cu o densitate în intervalul 870-900 kg / m 3. Cuburile Frost - nu mai puțin de 100 de cicluri.
Aplicarea aditivilor-antrenând aerului «SDO-L» este o cerere de polistiren termoizolante nu necesită rezistență ridicată (în intervalul de densități de la 150 la 600 kg / m3), în timp ce aditivul chimic „KF - adeziv“ în mecanismul său de acțiune, în primul rând, cererea de densitate polistiren constructiv în intervalul 900-1300 kg / m 3. cu toate acestea, efectul aditivului chimic „KF - adeziv“ pe polistiren caracteristicile termofizice necesită cercetări suplimentare mai profunde.
Trebuie remarcat faptul că, conform rezultatelor studiilor anterioare, viteza de întărire a betonului din polistiren pe agregatul din zgură de furnal granulat continuă o perioadă mai lungă de timp (60 zile față de 28). Se presupune că, în timp, diferența dintre caracteristicile de rezistență ale betonului din polistiren cu utilizarea acestor aditivi va fi oarecum redusă.
Rezultatele preliminare ale selecției și testarea compozițiilor de materii prime ale polistirenului structurale sunt prezentate în Tabelul № 1, să sugereze că cea mai bună combinație de aditivi chimici este de a utiliza plastifiant „Relamiks-2“ împreună cu „KF - adeziv“ în concentrații mai mici atunci când pretratarea perle de polistiren de var lapte.
Ca rezultat al studiilor privind proiectarea și testarea compozițiilor proprietăților termofizice de polistiren a fost obținut un nou material pentru construirea structurilor cu rezistență bună și proprietăți de izolare, destinată producției de la fabricile de beton panouri de perete, buiandrugi, plăci și acoperitoare.
Este de așteptat ca a doua etapă a lucrărilor de cercetare să dezvolte metode de calcul a structurilor armate și compresate excentric comprimate din beton polistiren cu forță sporită, cu eliberarea condițiilor tehnice temporare pentru acest produs.
AS NOSKOV, doctor în științe tehnice, profesor, V.P. PHILIPPOV, V.A. BELYAKOV, USTU-UPI,
Ural Institutul de Cercetare Științifică de Arhitectură și Construcții
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: