Исследование конструкционно-теплоизоляционного бетона на основе силикатного гранулированного заполнителя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Сапоровская, Татьяна Юрьевна

• Сапоровская, Татьяна Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сапоровская, Татьяна Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.ПРЕДПОСЫЖИ ПОЛУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО

КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО БЕТОНА НА

ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.

1.1. Отечественные и зарубежные заполнители для легкого бетона.

1.2. Влияние вида заполнителей на строительно-технические свойства легкого бетона.

1.3. Бисипор — новый минеральный заполнитель.

1.4. Свойства бисипора и возможность его применения для изготовления легких бетонов. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ БИСИПОРА И

БИСИПОРБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ.

2.1. Основные принципы проектирования составов легких композиционных материалов.

2.2. Методика планирования свойств бисипорбетонной смеси и составов бисипорбетона.

2.3. Свойства минерального гранулированного заполнителя бисипора-Б.

2.4. Свойства бисипорбетонных смесей.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО - ТЕХНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ БИСИПОРБЕТОНА.

3.1. Методика исследования.

3.2. Влияние состава бисипорбетона на основные физико-механические характеристики.

3.3. Влияние режимов выдерживания на физико-механические свойства бисипорбетона.

3.4. Влияние щелочных характеристик бисипора и цемента на долговечность бетона.

3.5. Теплопроводность бисипорбетона.

3.6. Исследование процессов деформации и разрушения бисипорбетона.

ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНИРОВАНИЯ БИСИПОРБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ.

4.1. Особенности подбора составов бисипорбетона.

4.2. Особенности приготовления, укладки, уплотнения и выдерживания бисипорбетонных изделий и конструкций.

4.3. Технико-экономическая эффективность бисипорбетона в современном строительстве.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование конструкционно-теплоизоляционного бетона на основе силикатного гранулированного заполнителя»

Экономия энергетических ресурсов в настоящее время и в обозримом будущем представляется приоритетом мирового уровня в различных областях человеческой деятельности, особенно в сфере создания среды жизнеобеспечения человека, поскольку ее нормальной функционирование требует существенных энергетических затрат, связанных с эксплуатацией жилых и общественных зданий, производственных объектов, так как более 60 % энергии, потребляемой при эксплуатации приходится на отопление и вентиляцию, что составляет примерно 20 % всех видов энергетических затрат. При этом проблема экономии энергии связана также с экологией среды, поскольку при сгорании топлива в атмосферу выделяются сернистые газы, оксиды и др.

Таким образом, проблема тепловой защиты жилых зданий и сооружений связанная с обеспечением экономии топливно-энергетических ресурсов приобретает глобальный характер, ее решение немыслимо без широкого применения эффективных теплоизоляционных материалов.

Бурное развитие техники, появление сложных наукоемких технологий и производств, резкое увеличение темпов строительства жилья и промышленных объектов при обеспечении архитектурной выразительности зданий и соответственно растущие требования потребителя уже не могут быть удовлетворены известными ранее естественными и искусственными теплоизоляционными материалами.

В результате многие страны примерно с середины 40-х годов начали интенсивные работы по совершенствованию теплоизоляционных материалов. Большую популярность завоевали легкие прошивные минераловатные маты с плотностью 25. .40 кг/м , изделия из штапельного волокна, базальта, пенопласты на основе полистирола, полиуретанов, фенольных и карбамидных олигомеров, пенополимеры второго поколения, многослойные пенопласты и др. Таким образом, в настоящее время в мире создана обширная номенклатура теплоизоляционных материалов и изделий.

Вместе с тем несмотря на многообразие торговых марок поставляемых на рынок утеплителей при прочих равных условиях (теплопроводность, прочность, влагонасыщение и др.) для применения в строительстве предпочтение должно быть отдано теплоизоляционным материалам, хорошо сопротивляющихся огневому воздействию, поскольку один из критериев долговечности и безопасности строительного объекта является его способность противостоять воздействию пожаров в течение всего срока службы.

В нашей стране начиная с 90-х годов в связи с резким подорожанием энергоресурсов, проблема энергосбережения, в том числе и в жилом фонде становится приоритетной. Президент, Правительство РФ, соответствующие государственные и региональные органы управления берут под контроль и регулируют политику энергосбережения. Был принят ряд постановлений, нормативных и информационных материалов, направленных на комплексное энергосбережение. В составе этого перечня следующие основные документы:

1.Указ Президента РФ от 7 мая 1995 г. № 472 «Об основных направлениях энергетической политики топливно-энергетического комплекса Российской Федерации на период до 2010 года».

2.0 государственной поддержке создания в РФ энергоэффективных зон. Постановление Правительства РФ от 12 октября 1995 г. № 998. 3.0 Федеральной целевой программе «Топливо и энергия» на 1996-2000 годы. Постановление Правительства РФ от 6 марта 1996 г. № 263.

4.06 энергосбережении. Закон Российской Федерации. 3 апреля 1996 г. № 28-ФЗ. и ряд других постановлений.

Такое внимание к проблеме энергосбережения объясняется тем, что в России на бытовые нужды расходуется около 370 миллионов тонн топлива в пересчете на условные единицы, из них почти 120 млн. тонн потребляет городское жилищно-коммунальное хозяйство. Расход тепловой энергии на отопление многоквартирных жилых домов средней полосы Россйи составляет от 350 до 600 кВт.ч/м в год (для сравнения в Швеции и Л

Финляндии на такие же дома используется всего

135. 150 кВт.ч/м ).

Поэтому в докладе председателя Госстроя России Е.В. Басина на заседании круглого стола в четвертом квартале 1998 года прозвучало, что в качестве важнейшей задачи Госстроя России, органов исполнительной власти субъектов Федерации, концернов, корпораций, научно-исследовательских, проектных и строительных организаций, предприятий промышленности строительных материалов и строительной индустрии следует считать наращивание производственных мощностей и объемов по выпуску эффективных теплоизоляционных и стеновых материалов, индустриальных ограждающих конструкций, отвечающих требованиям по теплозащите зданий и сооружений на основе стекловолокна, базальта, перлита и других материалов.

Целью работы является установление закономерностей становления свойств легкобетонных смесей и бетонов в зависимости от особенностей нового силикатного гранулированного заполнителя, разработка составов для конструкционно-теплоизоляционных изделий.

Поставлены следующие задачи исследования: 1. Исследование свойств нового экологически чистого 7 теплоизоляционного материала бисипора в качестве заполнителя для легких бетонов.

2. Выявление особенностей проектирования легкого бетона на основе минерального гранулированного заполнителя бисипора.

3. Исследование закономерностей становления физико-механических свойств бисипорбетона в зависимости от составов и способов выдерживания.

4. Разработка рекомендаций по технологии конструкционно-теплоизоляционных изделий на основе минерального заполнителя бисипора.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Сапоровская, Татьяна Юрьевна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально и с использованием математических моделей определены области применения нового гранулированного силикатного заполнителя (торговая марка - бисипор) марок Б 200, Б 300 и установлены особенности проектирования составов, закономерности, изменения свойств смесей и бетонов на этом заполнителе и процессов, происходящих в них в зависимости от состава, условий твердения, применения и уровня загружения. Доказана возможность получения эффективного теплоизоляционно-конструкционного материала - бисипорбетона классов В 2,5 - В 5, удовлетворяющего требованиям ГОСТ 25820-83.

2. Установлено, что при проектировании состава легкого бетона с применением гранулированного силикатного заполнителя и использованием известных аналитических зависимостей необходимо уточнение коэффициентов, связывающих прочность бетона с активностью цемента и цементно-водным отношением введением поправок, учитывающих особенности взаимодействия цементного камня и этого заполнителя по сравнению с другими видами заполнителя.

3. Бетонная смесь на гранулированном силикатном заполнителе требует повышенного расхода воды на 5. 10 % от расчетного, обладает меньшей подвижностью при одинаковом В/Ц, чем на других легких заполнителях (керамзите, пенополистироле), отличается расслаиваемостью при перегрузках и динамических воздействиях. Тепловлажностная обработка бисипорбетона при температурах выше 60° С снижает его прочностные характеристики. Рекомендуется изготавливать смесь у места укладки, при укладке использовать пиевмопригруз, при выдерживании с повышенной температурой нагревать бисипорбетон или смесь не выше +40°С.

4. Исследование малопесчаных, поризованных, крупнопористых бисипорбетонов и плотной структуры показало, что при применении воздухововлекающих добавок вида СДО до 17 % от массы цемента и его расходе 280 кг/м3, В/Ц = 0,5 могут быть получены легкие бетоны

3 3 плотностью до 700 кг/м класса В 2,5 , расходе 370 кг/м , В/Ц = 0,47, плотностью до 800 кг/м марки В 5. Применение керамзитового песка позволяет получить бетон класса В 7,5 с плотностью 1450 кг/м при расходе цемента 400 кг/м3. Составы бисипорбетонов с воздухововлекающими добавками экономичней по расходу цемента по сравнению с поризованными при одинаковых прочностных характеристиках. Усадка бисипорбетона с керамзитовым песком 0,6.0,8 мм/м.

5. Установлено, что бисипор является малореакционно-активным заполнителем. Введение кремнеземистых добавок уменьшает деформации расширения бисипорбетона. Дает эффект введение добавки до 10 % от массы цемента. Рекомендуется применение малощелочных цементов, при использовании среднещелочных необходимо введение добавок - активного кремнезема, пирекса, золы-уноса до 10 % от массы цемента.

6. Технико-экономический анализ показал, что бисипорбетоны на гранулированном силикатном заполнителе марок Б 200, Б 300 при прочности 0,5.2,5 МПа занимают по плотности промежуточное положение между керамзитобетонами и пенополистиролбетонами, а при прочности 5 МПа имеют наименьшую плотность и

137 теплопроводность. При плотности на 150. 200 кг/м3 меньшей, чем у керамзитобетона изделия из бисипорбетона имеют на 30 % ниже затраты на материалы при изготовлении теплоизоляционных плит, на 15 % - стеновых блоков, 12 % - стеновых панелей. При одинаковом термическом сопротивлении себестоимость изделий из бисипорбетона ниже, чем из керамзитобетона на 20 % для теплоизоляционных плит и на 15%- для стеновых блоков и панелей, почти одинаковы с изделиями из полистиролбетона. Однако, изделия из бисипорбетона негорючи, тогда как пенополистиролбетон горючий материал.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сапоровская, Татьяна Юрьевна, 2000 год

1. Абрамов B.JI. Методы определения водопоглощения пористых заполнителей в бетонной смеси. Исследования по технологии сборного железобетона. М., Стройиздат, 1968.

2. Аглопорит и аглопоритобетон. Изд. Минского Гос. науч. исслед. ин-та стройматериалов, 1964.

3. Александров С.А., Корнилович И.Б., Сергий O.A. Искусственные пористые заполнители из каменных пород для бетонов. ЦНИИТЭСтром. Техническая информация. Серия «Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей», вып. 8, 1969.

4. Антонченко В.Я. Физика воды. Киев, Наукова думка, 1986.

5. Аракелян A.A. Легкие бетоны для крупных стеновых блоков на туфовых и пемзовых заполнителях. Ереван, Армянское гос. изд-во. 1962.

6. Арбеньев A.C. От электротермоса к синэргобетонированию. Владимир, 1996.

7. АСТМ С 227-58 Т Определение взаимодействия щелочей цемента с кремнеземом заполнителя.

8. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М., Стройиздат, 1981.

9. Ахвердов И.Н., Годзиев Н.С., Овадовский И.М. Легкий бетон. Госстройиздат, 1955.

10. Ю.Ахматов М.А. Эффективное применение легких бетонов изделий и конструкций из них. Строительные материалы № 4,1998.11 .Баженов Ю.М. Способы определения состава бетона различных видов. М., Стройиздат, 1975.

11. Баженов Ю.М. Технология бетона. М., Высшая школа, 1978.

12. Бужевич Г.А. Легкие бетоны на пористых заполнителях. М., Стройиздат, 1970.

13. Бурлаков Г.С. Технология изделий из легкого бетона. М., Высшая школа, 1986.

14. Ваганов А.И. Исследование свойств керамзитобетона. JI.-M., 1960.

15. Ваганов А.И. Керамзитобетон. М., Госстройиздат, 1954.

16. Вальц К., Виннерс Г. Конструктивный высокопрочный легкий бетон. Пер. с нем., под ред. Г.А. Бужевича. М., Стройиздат, 1969.

17. Венюа М., Цементы и бетоны в строительстве. Пер. с франц. М., Стройиздат, 1980.

18. Вермикулит и перлит пористые заполнители для теплоизоляционных изделий и бетонов./Под ред. В.А.Китайцева. М., Госстройиздат, 1961.

19. Вознесенский В.А. Статистические решения в технологических задачах. Кишинев, 1968.

20. Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества/А.В. Волженский, Ю.С. Буров, B.C. Колокольников. М., Стройиздат, 1986.

21. Воробьев В.А. и др. Применение физико-математических методов в исследовании свойств бетона/В.А. Воробьев, В.К. Кивран, В.П. Корякин. М., Высшая школа, 1977.

22. Выровой В.И. Физико-механические особенности структуро-образования композиционных строительных материалов. Дис. докт. техн. наук - Л., 1988.

23. Генералов Б.В. Комплексное теплоизоляционное изделие на основе утеплителя бисипора для утепления зданий// Строительные материалы, № 4,1999.

24. Генералов Б.В., Крифукс О.В., Малявский Н.И. Бисипор новый эффективный минеральный утепитель// Строительные материалы, № 1, 1999.

25. Горчаков Г.И. и др. повышение трещиностойкости и водостойкости легких бетонов/Г.И. Горчаков, Л.П. Ориентлихер, И.И. Лифанов, Э.Г. Мурадов. М., Стройиздат, 1971.

26. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. М., Стройиздат, 1986.

27. ГОСТ 7076-87 «Материалы и изделия строительные. Методы определения теплопроводности».

28. Григорьев В.Н., Матвеев М.П. Растворимое стекло. М., 1956.

29. Грушко И.М. и др. Прочность бетона на растяжение/ И.М.Грушко, А.Г.Ильин, С.Т.Рашевский. Харьков: Изд-во ХГУ, 1973.

30. Грызлов B.C. Физико-технические основы структурообразования легкого бетона повышенной теплотехнической эффективности, -Дис.докт.техн.наук. JL, 1990.

31. Десов А.Е. Однородность бетона. Сб. «Материалы Ш конференции по бетону и железобетону» вып.2, 11, М., 1966.

32. Довжик В.Г., Дорф В.Н., Петров В.П. Технология высокопрочного керамзитобетона. М.,1936.

33. ДубенецкийК.Н., Пожнин А.П. Вермикулит. Л.,Стройиздат,1971.

34. Жилин А.И. Теплоизоляционный материал сарапулит из силиката натрия.//Строительные материалы, 1934, № 2.

35. Зб.Журков С.Н., Назрулаев Б.Н. Временная зависимость прочности твердых тел//Журнал технической физики.т.ХХ1 И Вып. 10. 1953.

36. Зайцев Ю.В. Деформации и прочность цементного камня и бетона с учетом трещин в микро- и макроструктуре. Дис. д-ра техн. наук. М., 1976.

37. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушений. М., Стройиздат, 1982.

38. Зацепина Г.Н. Свойства и структура воды. М., МГУ, 1974.

39. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. М., 1974.

40. Инструкция по приготовлению и применению крупнопористого бетона (СН 60-59) Госстрой СССР. М., Госстройиздат, 1959.

41. Инструкция по изготовлению изделий из легких бетонов на естественных пористых заполнителях. АИСМ и НИИЖБ. М., Госстройиздат, 1963

42. Ицкович С.М. Заполнители для бетона. М., Стройиздат

43. Ицкович С.М. Крупнопористый бетон. М., Стройиздат, 1977.

44. Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. М., Высшая школа, 1991.

45. Каменецкий С.П. Перлиты. Свойства технология и применение. М., Госстройиздат, 1958.

46. Комохов П.Г. Механико-технологические основы торможения процессов разрушения бетонов ускоренного твердения. Дис .докт. техн. наук - JL, 1978.

47. Комохов П.Г., Грызлов B.C. Структурная механика и теплофизика легкого бетона. Вологда: Изд-во Волог. науч. центра, 1992.

48. Комохов П.Г., Щипачева Е.В., Борисов М.Е. Влияние активирования воды затворения бетона на его свойства. //Строительные материалы из попутных продуктов промышленности. JL, 1987.

49. Корнилович Ю.Е. Исследование прочности бетонов и растворов. М., 1960.

50. Крупин A.A., Зайденберг С.Б. Обожженные трепелы и диатомиты -заполнители для легких высокопрочных бетонов. Сб. трудов ВНИИСТРОМ № 8(36). М., 1966.

51. Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. М., Высшая школа, 1989.

52. Леви Ж. .П. Легкие бетоны. Пер. с франц., под ред. М.П. Элинзона и И.А. Якуб. М., Госстройиздат, 1958.

53. Лейченко И.Я., Меркин А.П., Фирскин Е.С., Горлов Ю.П. Сверхлегкий минеральный гранулированный материал стеклопор.

54. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. Справочное пособие. М.,Стройиздат, 1980.

55. Маленков Г.Г. Структура воды. //Физическая химия. Современные проблемы. М., Химия, 1984.

56. Нациевский Ю.Д. Зайончиковский Б.Ф. Метод ускоренного определения усадки легких бетонов. Киев, Будивельник, 1969.

57. Невиль A.M. Свойства бетона. М., 1972.

58. Павлов В.А. Пенополистирол. М., 1973.

59. Павлушкин Н.М. Практикум по технологии стекла и ситаллов. М., Стройиздат, 1970.

60. Панин В.Е. Материаловедение: шаги прогресса//БСТ № 8,1998.

61. Польская Академия наук. Бетонное строительство, т.1У. «Легкие бетоны» под ред. Б.Левицкого. Варшава,1967.

62. Попов В.П. Исследование процессов деструкции бетона растягивающими и изгибающими напряжениями с применением аппарата механики разрушения//Строительные материалы № 8, 1998.

63. Попов H.A. Новые виды легких бетонов. -М., Стройиздат. 1939.

64. Попов H.A. Производственные факторы прочности легких бетонов. М., 1933.

65. Попов H.A., Элинзон М.П., Штейн Я.М. Подбор состава легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. М., Стройиздат, 1964.

66. Рамачандран В., Фельдман Р., Дж.Бодуэн. Наука о бетоне. М., Стройиздат, 1986.

67. Рейнсдорф 3. Легкий бетон, т. 1.Берлин, 1961.

68. Рекомендации по подбору составов легких бетонов (к ГОСТ 27006-86), ЦИТП, 1990.73 .Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона. НИИЖБ Госстроя СССР, М., 1982.

69. Российская архитектурно-строительная энциклопедия, т.5. М., 1998.

70. Руднаи Д. Легкий бетон. Пер. с венгер., под ред. Г.А. Бужевича.- М., Стройиздат, 1964.

71. Руководство по изготовлению изделий и конструкций из высокопрочных бетонов на пористых заполнителях. М., 1979.

72. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. -М., Высшая школа, 1978.

73. Симонов М.З. Основы технологии легких бетонов.М.,Стройиздат,1973.

74. Скрамтаев Б.Г. Исследование прочности бетона и пластичности бетонной массы. М.,1936.

75. Скрамтаев Б.Г., Элинзон М.П. Легкие бетоны. Промстройиздат, 1956.

76. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М., 1965.

77. СНиП 5.01.23.-83 Типовые нормы расхода цемента для приготовления сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций. М., 1985.

78. Соломатов В.И. Развитие полиструктурной теории композиционных строительных материалов //Изв. ВУЗов. 1985. № 8 С 744-53.

79. Спивак Н.Я. и др. Шлакопемзобетон в индустриальном строительстве/ Н.Я.Спивак, В.С.Грызлов, С.Е.Александров. Воронеж: Центр. -Черн.кн.изд-во, 1979.

80. Спивак Н.Я. Совершенствование структуры легкого бетона//Бетон и железобетон.- 1970, № 6.

81. Справочник по производству искусственных пористых заполнителей/Под ред. В.В.Исидорова. М., 1966.

82. Сторк Ю. Теория состава бетонной смеси. Пер.со словацкого. М., 1972.

83. Тейлор X. Химия цементов. М., Стройиздат, 1969.

84. Уитэйкер Т. Легкие бетоны в США. Пер. с англ., под ред. В.И. Сорокера. М., Сромстройиздат,1956.

85. Фрейфельд С.Е. Труды ЦНИИ строительных материалов, вып. 14.- М., 1941.145

86. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В., и др. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов. «Мир», М., 1977.

87. Хлевчук В.Р., Ким Л.Н., Штейнман Б.И. Расчет теплопроводности легкого бетона в зависимости от структурных и технологических факторов//Легкобетонное домостроение. М., ЦНИИЭПжилища, 1983.

88. Чиненков Ю.В. Ярмаковский В.Н. Легкие бетоны и конструкции из них. Бетон и железобетон № 5, 1997.

89. Шейкин А.Б. и др. Структура и свойства цементных бетонов/А.Е. Шейкин, Ю.В. Чеховский, М.И. Бруссер. -М., Стройиздат, 1979.

90. Шейкин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня. М., 1974.

91. Шестоперов C.B. Технология бетона. М., Высшая школа, 1977.

92. Школышк Н.Э. Диагностика качества бетона : новые аспекты. М., Техпроект, 1993.

93. Элинзон М.П., Васильков С.Г. , Попов Л.Н. Основы производства аглопорита. М., Госстройиздат, 1962.

94. Энциклопедия полимеров. Т.2. М., 1974.

95. Ямлеев У.А. Анциферов Г.В. Технология производства легкобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1985.

96. Griffith A.A. The phenomen of rupture and flow in solids// Phil Frans.Roy. Soc. 1920, №221.1. УТВЕРЖДАЮ"

97. Результаты испытаний образцов бисипорбетонов разработанных составов представлены в табл.1 :