Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1. Конструктивно-теплоизоляционные легкие бетоны и изделия на их основе 12
1.1.1. Неавтоклавные ячеистые бетоны и изделия из них 13
1.1.2. Легкие бетоны на минеральных пористых заполнителях и изделия из них 20.
1.2. Аэрированные лёгкие бетоны и растворы 27
1.3. Легкие бетоны на пористых органических заполнителях и изделия из них 35
1.4. Стеновые камни и блоки из легких бетонов 45
1.5. Плиты перегородок из легких бетонов 48
1.6. Легкие сухие кладочные смеси (ЛСКС) и их особенности 49
Выводы по главе 1 и задачи исследования 51
Глава 2. Методика проведения экспериментов и характеристика материалов, использовавшихся в работе 54
2.1. Методика проведения и планирования экспериментов 54
2.1.1. Сравнение методик определения подвижности АЛБ-смеси, усадочных деформаций при твердении 58
2.2. Характеристика и исследование свойств материалов, использовавшихся в работе :. 64
2.2.1. Пористые заполнители: вспученный перлит и вермикулит, хвойные опилки, отходы пенополистирола 64
2.2.2. Песок природный 70
2.2.3. Вяжущие вещества и минеральные добавки 71
2.2.4. Воздухововлекающие и пластифицирующие поверхностно-активные вещества (ПАВ) 72
Глава 3. Исследование аэрированных легких бетонов и растворов на основе пористых заполнителей для производства стеновых камней, плит перегородок и легких сухих кладочных смесей 75
3.1. Расчет, подбор составов и свойства аэрированных легких бетонов (АЛБ) на пористых заполнителях 75
3.2. Факторы, влияющие на скорость изменения пластической прочности АЛБ-смесей на хвойных опилках 82
3.3. Влияние добавки жидкого стекла на набор пластической прочности АЛБ-смеси и механическую прочность АЛБ 85
3.4. Подбор составов и свойства легких сухих кладочных смесей (ЛСКС) на основе вспученного перлита и вермикулита 89
Выводы по главе 3 97
Глава 4. Исследование особенностей изготовления стеновых камней и плит перегородок из АЛБ с применением пористых заполнителей, технико-экономические расчеты 100
4.1. Разработка технологического регламента производства стеновых камней из АЛБ 100
4.1.1. Технологические характеристики стеновых камней из аэрированного легкого бетона 100
4.1.2. Характеристики исходных материалов и подбор состава АЛБ 101
4.1.3. Технологическая схема производства стеновых камней из аэрированного бетона (СКАБ) с пористым заполнителем 102
4.1.4. Расчет мощности опытного цеха СКАБ и потребности в сырье и материалах 104
4.1.5. Технологический процесс производства (СКАБ) на пористых заполнителях и разработка формооснастки 107
4.2. Особенности производства плит перегородок из АЛБ на пористых заполнителях 114
4.3. Алгоритм построения оптимальной структуры производства изделий из аэрированных легких бетонов на пористых заполнителях 116
4.4. Расчет экономической эффективности работы опытного цеха СКАБ .119
4.4.1. Анализ технологического процесса производства СКАБ 119
4.4.2. Потребность в сырье, материалах, электроэнергии и рабочей силе... 120
4.4.3. Экономическая эффективность производства СКАБ 121
4.5. Экономическая эффективность производства плит перегородок 125
4.6. Определение ориентировочной цены легких сухих кладочных смесей на основе вспученного перлита и вермикулита 127
Выводы по главе 4 128
Общие выводы 130
Литература 133
- Легкие бетоны на пористых органических заполнителях и изделия из них
- Сравнение методик определения подвижности АЛБ-смеси, усадочных деформаций при твердении
- Влияние добавки жидкого стекла на набор пластической прочности АЛБ-смеси и механическую прочность АЛБ
- Технологический процесс производства (СКАБ) на пористых заполнителях и разработка формооснастки
Введение к работе
Актуальность темы.
В связи с ростом объёмов жилищного строительства, в том числе малоэтажных зданий усадебного типа, все острее стоит вопрос дефицита местных стеновых материалов. Имеется устойчивая тенденция повышенного спроса на конструктивно-теплоизоляционные изделия из ячеистого бетона, прежде всего автоклавного газобетона. Отсутствие необходимых объёмов производства этого материала заставляет потребителя покупать его в Белоруссии, Финляндии, странах Балтии. Это вызывает повышение транспортных расходов. Строительство новых цехов по производству автоклавного газобетона сдерживается высокими капитальными затратами и энергоёмкостью производства.
По нашему мнению, создание цехов на отечественном оборудовании по производству стеновых камней и плит перегородок из аэрированного легкого бетона (АЛБ) на основе местных материалов, является одним из эффективных технико-экономических решений данной проблемы.
Актуальность темы данной работы определяется также современными требованиями "Изменения № 3, СНиП - 11-3-79** "Строительная теплотехника", предусматривающими повышение теплозащитных свойств наружных ограждений жилых домов.
Цель и задачи работы:
-
Разработать составы аэрированных легких бетонов (АЛБ) с использованием местных побочных продуктов промышленного производства: хвойных опилок ДОЗ и отходов пенополистирола (ППС), а также вспученного перлита и вермикулита. Оценить физико-механические свойства АЛБ.
-
Разработать составы и исследовать свойства легких сухих кладочных смесей (ЛСКС) на основе вспученного перлита и вермикулита.
-
Разработать технологию производства стеновых камней и плит перегородок из АЛБ с применением хвойных опилок и отходов ППС.
-
Разработать проект технических условий "Стеновые камни и плиты перегородок из аэрированного легкого бетона на пористых заполнителях" и технологический регламент их производства.
-
Провести экспериментальные заводские исследования изделий, изготовленных методом пластического формования с применением модифицированного скоростного аэросмесителя и разъемных форм (металлический поддон + съемная металлическая рамка).
-
Сделать технико-экономические расчеты эффективности производства изделий из АЛБ и ЛСКС.
Объект исследования: материалы для приготовления аэрированных легких бетонов; составы АЛБ и изделия на его основе; средства технологической оснастки цеха по производству стеновых камней и плит перегородок; технологический режим производства вышеупомянутых изделий.
Предмет исследования: її и мі і и ги міліції ни ипшпТ'ппи ||||Г свойств аэрированных легких бетонов и сух|х«*ЙваИ^т^Нйрительных растворов на
«.Петербург
основе легких пористых заполнителей; разработка технологии и организации работы цеха по производству стеновых камней и перегородок из АЛБ. Методика проведения исследований: Составление методических карт испытаний, теоретические и экспериментальные исследования технических и технологических свойств аэрированных легких бетонов и растворов, моделирование технологических процессов производства изделий на основе АЛБ.
/л,0СТ05срН0ТЬ рЗуЛЬТдТ0В ИССЛЄДОюЯНИп ПОДТБСрЖДйСТСЯ КСПОЛЬЗОВа-
нием стандартных методик и поверенного оборудования, значительным количеством проведенных экспериментов, выбором адекватных моделей и методов, сходимостью практических и теоретических результатов с данными испытаний в испытательных центрах, аккредитованных в Госстрое РФ.
Научная новизна. Предложен и исследован аэрированный легкий бетон с использованием хвойных опилок и отходов пенополистирола, портландцемента, природного немолотого мелкозернистого песка, воды и возду-хововлекающей добавки для производства стеновых камней и плит перегородок.
Разработана методика расчета и подбора состава аэрированных легких бетонов с использованием легких пористых заполнителей; исследованы ранее недостаточно изученные характеристики этих материалов; средняя плотность, прочность, пористость, теплопроводность, морозостойкость. Проведен сравнительный анализ свойств аэрированных легких бетонов с применением хвойных опилок, отходов пенополистирола, вспученного перлита и вермикулита.
Разработана агрегатно-поточная технология производства стеновых камней из аэрированного бетона (СКАБ) со съемными рамками форм-поддонов.
Исследованы составы и свойства сухих строительных смесей (ССС) для легких ("теплых") кладочных растворов на основе вспученного перлита и вермикулита. Подана заявка на изобретение.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработаны составы, исследованы свойства АЛБ с использованием пористых заполнителей. Подобрано оборудование, разработаны чертежи формооснаст-ки, бункеров-дозаторов, отработана технология производства стеновых камней и плит перегородок из аэрированного легкого бетона на пористых заполнителях для опытного цеха по производству изделий из АЛБ производительностью 5100 м'/год.
Разработаны технические условия "Стеновые камни и плиты перегородок из аэрированного легкого бетона на пористых заполнителях", технологический регламент на их производство.
Изделия, изготовленные по разработанной технологии, реализуются на объектах строительства МПС РФ (ООО "Стройсервис", ООО "Магистраль"), в жилых домах, при строительстве коттеджей, хозблоков в Ленинградской области.
По данной технологии работают цеха в п. Рыбацком, Санкт-Петербург (ООО "Стройсервис") и ДуЦ(0Р0-"СКАБ").
» ft
На защиту выносятся следующие вопросы:
-
Результаты исследования составов, свойств легких аэрированных бетонов с использованием пористых заполнителей: хвойных опилок, отходов пенополистирола.
-
Результаты исследования составов, свойств сухих строительных смесей - легких кладочных растворов с применением вспученного перлита и вер-
г иикулита.
3. Методика расчета и подбора состава аэрированных легких бетонов
и растворов на основе пористых заполнителей.
I 4. Технология производства стеновых камней и плит перегородок из
' АЛБ на основе пористых заполнителей; технико-экономические расчеты.
Апробация работы и публикации.
Основные положения диссертационной работы докладывались на Юбилейной международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию кафедры "Строительные материалы" СПбГАСУ (2000 г.); международной научно-практической конференции "Реконструкция-Санкт-Петербурга" (2002 г.); международных конференциях "Batimix" - "Сухие строительные смеси для XXI века: технологии и бизнес" (2002 и 2003 гг.); на 57,58, 59 научных конференциях СПбГАСУ, конференциях молодых ученых СПбГАСУ 2000-2003 гг.
По результатам работы опубликованы девять статей, подана заявка на изобретение, разработан один нормативный документ (технические условия) и подготовлен раздел "Стеновые материалы" мультимедийного учебно-информационного издания CD-ROM "Путеводитель по строительным материалам № 2", СПбГАСУ-ООО "Спаеро", 2003 г.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений.
Диссертационная работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 41 таблицу, 34 рисунка, список литературы из 152 наименований, а также приложения.
Легкие бетоны на пористых органических заполнителях и изделия из них
Процесс насыщения пузырьками воздуха концентрированных минеральных и полимерных суспензий, как показали исследования [99, ПО, 112, 144, 180], непосредственно связан с изменениями, происходящими на границе раздела жидкой и газообразной фаз при введении в систему ПАВ. Последние самопроизвольно накапливаются на границе раздела фаз, обеспечивая снижение поверхности натяжения. Таким образом, проявляется общность закономерностей, присущих процессам получения технической пены и аэрирования. Вместе с тем имеются и отличия: аэрирование — объемное воздухонаполнение более чувствительно к ряду технологических особенностей и требует специальных скоростных смесителей. Существенное влияние на аэрирование оказывают режимы перемешивания: время, скорость и последовательность подачи составляющих, дисперсность и концентрация твёрдой фазы суспензии, температура смеси, конструктивные особенности смесителя (количество и конфигурация лопастей, их размеры).
Значительные исследования в области получения аэрированных растворов и технологии их приготовления выполнил в начале 70-х гг. XX в. В.Т.Соколовский [106, 115]. Автором, в частности, разработаны и внедрены аэрированные цементно-песчаных смеси для омоноличивания стыков железобетонных тюбингов при строительстве Ленинградского метрополитена. Смеси содержали портландцемент М-500 и немолотый мелкий морской песок в соотношении 1:1 по массе при В/Ц = 0,32-0,37. В качестве воздухововлекающей добавки использовались алкилфенол (ОП-7) и сульфонол в количестве 0,1-0,15% от массы цемента. Аэрированные растворы имели высокую прочность (/?сж = 25,0-35,0 МПа) со средней плотностью 1700-1900 кг/м3 и незначительной усадкой при твердении (0,2-0,15 мм/п.м). Это выгодно отличало их от растворов, приготовленных в обычных тихоходных смесителях.
В.В. Стольников [117] впервые показал, что при введении ПАВ в бетонные и растворные смеси и интенсивном воздухововлечении уменьшение диаметра пузырьков приводит к росту избыточного давления внутри них. Так, уменьшение диаметра с 0,02 до 0,002 см вызывает увеличение давления с 14 до 146 г/см , т. е. более чем в 10 раз. Эти исследования позволили получать аэрированные бетоны на немолотом песке. Однако значительная плотность, большой расход высокомарочного цемента (600-700 кг/м3) и высокая теплопроводность (А. 0,5 Вт/м-К) не позволили наладить производство эффективных аэрированных лёгких бетонов и растворов.
Работами П. Г. Комохова [109], В. Г. Саталкина [106, 107], А. М. Сергеева [110], В. И. Соломатова [18], В. Г. Соколовского [115], В. А. Солнцевой [116], Ю. М. Тихонова [81, 122-125, 128, 137] и других доказано, что «сердцем» технологии получения высокопористых аэрированных бетонов и растворов является скоростной аэросмеситель с оригинальными системами лопастей и частотой вращения 700-800 об/мин.
АЛБ отличаются от традиционных ячеистых бетонов (пенобетонов и лёгких бетонов на пористых заполнителях) как по технологии производства, так и по своим техническим свойствам. Мелкопористая структура АЛБ формируется при перемешивании воды, вяжущего, мелкозернистых пористых заполнителей в высокоскоростном аэросмесителе турбулентного типа, оборудованном специальной системой лопастей и при активном воздухововлечении с помощью ПАВ.
И. У. Аубакировой, Ю. М. Тихоновым и другими разработаны составы и исследованы свойства аэрированных теплоизоляционно-конструктивных растворов на основе вспученных перлита и вермикулита со средней плотностью 900-1400 кг/м3, классами по прочности В3,5-В10 и теплопроводностью 0,2-0,35 Вт/м-К с целью применения их в качестве «тёплых» оснований полов под покрытие линолеумом [1, 2, 125, 128, 130, 133, 137]. Было установлено, что аэрированные растворы на основе вспученного перлита имеют предел прочности при сжатии на 20-40% выше, чем растворы на вспученном вермикулите, но последние превосходят перлитовые растворы по пределу прочности при изгибе на 10-25%. Введение в такие растворы золы-уноса ТЭЦ позволяет повысить подвижность этих смесей. Введение золы в количестве 30-40% от массы цемента практически не снижает прочности бетона [7, 133].
Исследования в области получения АЛБ на минеральных пористых заполнителях позволили получить конструктивно-теплоизоляционные бетоны и растворы для производства «тёплых стяжек» - оснований полов под покрытие линолеумом и плиткой ПВХ [7]. Получены АЛБ с ро = 1200-1300 кг/м3, Л28сж = 7,5-15 МПа и X = 0,27-0,32 Вт/м-К и внедрены на различных объектах Ленинграда — Санкт-Петербурга.
«Тёплые» основания полов из аэрированных растворов на основе вспученных перлита и вермикулита под покрытия чистого пола из линолеума и плиток ПВХ, в частности, внедрены в трестах № 35 и № 39 Главзапстроя. Растворные смеси имеют подвижность 10—12 см (по погружению конуса СтройЦНИИЛ), что выше, чем у керамзитобетонных смесей (5-7 см). Они легко заглаживаются, образуя ровные, гладкие поверхности, не требующие шлифования и выравнивания мастикой [104, 105].
А. С. Макбузов [4, 6] впервые исследовал свойства аэрированных лёгких бетонов на основе обожжённой вермикулитовой руды Каратасс-Алтынтасского месторождения (Казахстан). Промышленная апробация производства объёмных элементов «Колпак» для жилищного строительства из аэрированного АЛБ на основе вспученного вермикулита дала положительные результаты. Экономические расчёты показали, что такие бетоны значительно дешевле традиционно применяемых керамзитобетонов и в отличие от последних имеют ровную и градкую поверхность.
Г.Д. Макаридзе [67, 68] на основе исследований СПб ГАСУ разработал и внедрил технологию монолитного поризованного конструкционно-теплоизоляционного бетона на основе портландцемента, песка и опилок или вспученного перлита, воды и пенообразователя со средней плотностью 1150-1250 кг/м и прочностью при сжатии 5-8,5 МПа. Материал использовался автором в виде монолитного бетона для заливки в несъёмную опалубку наружных стен в малоэтажном строительстве.
Ю. М. Тихоновым и И. У. Аубакировой разработаны и внедрены в производство теплообменных аппаратов и огнестойких перегородок специальные аэрированные теплоизоляционные материалы и изделия на основе АЛБ с применением вспученного вермикулита (перлита) и каолиновой ваты, отличающиеся высокой температуростойкостью и вибростойкостью (р0 =150-350 кг/м3, А, = 0,08-0,12 Вт/м-К) [7, 131].
Как уже отмечалось, аэрирование — один из эффективных способов создания поровой структуры системы при обильном вовлечении мелких пузырьков воздуха за счёт интенсивного перемешивания водных дисперсий твёрдых составляющих бетонных и растворных смесей в присутствии ПАВ. Метод характеризуется простотой технологического процесса (одностадийная поризация), однородностью поровой структуры и отсутствием трещин и «дырок формования» в межпоровых перегородках, что позволяет с высокой точностью регулировать среднюю плотность получаемого материала в широких пределах.
Сравнение методик определения подвижности АЛБ-смеси, усадочных деформаций при твердении
Около 100 лет назад в Петербурге и Москве было налажено производство бетонных пустотелых камней типа «крестьянин» [130, 152]. Камни изготовлялись в деревянных формах методом ударного прессования вручную. Смеси готовились на основе цемента, природного песка, измельчённого топливного или доменного шлака и опилок. Изготовление таких камней (р0 = 1500-1700 кг/м3, RCK = 5-7,5 МПа) проводилось в соответствии с ВТУ, принятыми на Цементном съезде 15 января 1910 г.
В 40-50 гг. XX в. появились станки вибрационно-ударного действия, и возросла производительность при получении изделий из шлако- и опилкобетона. В 60-70 гг. в СССР были пущены технологические автоматизированные линии по производству стеновых вибропресованных камней из лёгких бетонов на пористых заполнителях: керамзита, пемзы, ракушечника, аглопорита, термозита, вспученного перлита, вспученного вермикулита и др. В настоящее время ряд отечественных фирм выпускают пустотелые и полнотелые камни из керамзитобетона (ЗАО «Метробетон») и беспесчаного бетона (ЗАО «Меликон-полар»). Камни из керамзитобетона имеют среднюю плотность р0 = 800-1200 кг/м , предел прочности при сжатии ЯСж= 5-7,5 МПа, теплопроводность X = 0,24 — 0,4 Вт/м-К и морозостойкость F = 25-30 циклов (см. приложение 14-17).
В настоящее время в РФ отмечается устойчивая тенденция повышения спроса на изделия из лёгкого бетона, и наблюдается их дефицит, прежде всего стеновых камней и плит перегородок. Например, в строительстве г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области всего два производителя газобетонных изделий автоклавного синтеза: КЖБИ-211 (г. Сертолово, Ленинградская область) и ДСК-3 (Автовский), (см. приложение 5), мощностью 100000 м3/год каждый. Поэтому потребители широко используют газобетонные камни из Белоруссии (Минский завод силикатных изделий и др.), Эстонии (Нарвский комбинат газобетонных изделий, фирма «АЭРОК», г. Кунда), завода «Сипорекс» (Финляндия). Импортные автоклавные материалы при высоком качестве дороже отечественных, прежде всего за счёт отпускной цены, и значительных транспортных издержек и таможенных сборов.
Ряд иностранных фирм («Сипорекс», «Хёбель», «Итонг») [43, 127, 129] выпускают арочные блоки различных радиусов, что позволяет их использовать в эркерах, круглых и дугообразных частях стен, вентиляционных каналов и т. д.
Геометрические размеры газобетонных блоков, изготовленных на современном оборудовании, позволяют вести кладку на минеральном клее, когда швы в кладке имеют толщину 2-3 мм, «мостики холода» отсутствуют. Клеи привозят на строительную площадку в виде сухой строительной смеси (ССС), которую затворяют водой прямо на месте производства работ. Наносят готовую клеевую смесь с помощью бункера-ровнителя. Пенобетонные камни (ООО «Опытный бетонный завод», г. Санкт-Петербург), размером 200x300x500 мм, 200x400x100 мм, 100x300x600 мм, ро = 400-500 кг/м3, R = 10-25 МПа и X = 0,15-0,17 Вт/м-К применяются только для устройства перегородок и теплоизоляции в силу низкой трещиностойкости и морозостойкости, больших усадочных деформаций и ползучести. ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые» нормирует основные показатели этих материалов для производства стеновых камней и блоков. ГОСТ 6133-99 «Камни бетонные стеновые. Технические условия» регламентирует качество материалов, предназначенных для возведения несущих и ограждающих конструкций зданий, в основном, при малоэтажном строительстве. Согласно его ТУ камни подразделяются на эффективные со средней плотностью от 1401 до 1650 кг/м и тяжёлые, со средней плотностью более 1650 кг/м . По прочности на сжатие камни подразделяются на марки: 200, 150, 125, 100, 75, 50, 35, 25, а по морозостойкости - на марки Мрз 50, Мрз 35, Мрз 25 и Мрз 15. Морозостойкость перегородочных камней и камней на гипсовом вяжущем не регламентируется. Финские фирмы (например, завод «ИВ BETON») для снижения массы и повышения теплотехнических свойств выпускают стеновые камни с термовкладышами, толщиной 100 мм из пенополиуретана (ро = 40 кг/м ) [127]. Набор таких элементов типа «HB-ISOBLOCK»: стандартные (рядовые) -590x290x190 мм и 590x240x190 мм, угловые (правого и левого исполнения) -590x290x190 мм и П-образные. Аналогична продукция фирмы «OPTIROC». Стена, сложенная из элементов «HB-ISOBLOCK», шириной 290 мм обладает термическим сопротивлением 4 м К/Вт, что удовлетворяет современным требованиям СНиП Для северных регионов России. Однако, уникальное технологическое оборудование заводов по производству подобной продукции обуславливают высокую стоимость таких стен (1м2 — 45$).
АЛБ и СКАБ могут быть разумной альтернативой применения блоков и камней из ячеистого бетона или легких бетонов на пористых заполнителях.
Сравнение технических характеристик ячеистых бетонов — пенобетонов неавтоклавного твердения со свойствами АЛБ с пористым заполнителем, показывает их близость, но АЛБ выгодно отличаются большим к. к. к., меньшими усадочными деформациями и большей морозостойкостью. Это может быть объяснено рядом факторов: АЛБ отличаются более мелкими порами; наличие определённого количества зёрен вспученного перлита или вермикулита, обладающих определенной упругостью [85] «демпфируют» напряжения в цементном камне [62]. Можно допустить, что применение в качестве добавки хвойных опилок, также обладающих определённой упругостью, сыграет положительную роль в повышении трещиностойкости АЛБ. 1.5. Плиты перегородок из лёгких бетонов Поскольку нами планируется выпуск плит перегородок из АЛБ, был проведен технико-экономический анализ аналогов плит перегородок из легких бетонов (см. приложение 4.5).
Влияние добавки жидкого стекла на набор пластической прочности АЛБ-смеси и механическую прочность АЛБ
В работе мы использовали опилки хвойных пород, полученные в основном в результате распиловки брёвен на лесопильных рамах промышленных предприятиях ЛПЗ п. Рыбацкое и Невского ДОЗ г. Санкт-Пнтербург. Фракции более 5 мм отсеивались. Основные свойства хвойных опилок представлены в таблице 2.9. Хвойные опилки обладают насыпной плотностью, близкой по значению плотности минеральных пористых материалов (вспученные перлит и вермикулит), имеют несколько меньшую общую пористость. Основные фракции опилок -5-Ї- 0,63 мм (73,4 - 82,4% по массе), что выше, чем у минеральных пористых заполнителей, и поэтому дают большую шероховатость поверхности изделий из АЛБ.
Хвойные опилки, полученные поперечной распиловкой и лесорамные близки по своим свойствам и могут использоваться в производстве АЛБ. Нами было установлено, что использование в АЛБ-смеси хвойных опилок, пролежавших на открытом воздухе в отвалах ДОЗ в течение 2 лет и более, приводит к значительному замедлению сроков схватывания смеси иногда на 5-7 дней. Естественно, что их применение в качестве заполнителей недопустимо. Объясняется это явление нижеследующим. Общеизвестно, что отходы лесопиления — опилки хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, кедра, пихты, тиса и др.) содержат смоляные ходы, заполненные живицей - смолой. Последняя является своеобразным антисептиком — веществом, предохраняющим древесину от гниения. Наша работа показала, что следует применять опилки, находившиеся в отвалах не более одного года. Неблагоприятные внешние факторы (кислород воздуха, ультрафиолетовое излучение, влажность, высокая температура воздуха) приводят к деструкции основной составляющей древесины -целлюлозы (C6Hi0O5), превращая её в сахарозу (С6Ні206). Последняя отрицательно влияет на процессы схватывания и твердения портландцемента и служит питательной средой для размножения грибов. В результате идут процессы образования гуминовых кислот, а далее, разложение на воду и углекислый газ. Одним из признаков изменений при хранении опилок - изменения их цвета (рис. 2.9, поз. 7-8); при сжимании увлажнённых опилок в руке происходит их слипание. Учитывая вышеизложенное, мы в своей работе при приготовлении АЛБ и изделий на его основе старались минимизировать возможные негативные воздействия опилок на цементный камень в АЛБ: 1. Применялись опилки только хвойных пород. 400 л/м , или 50-60 кг на 1 MJ СКАБ. К примеру, на производство 1 м арболита идёт 160-240 кг органического заполнителя. 3. Использовались хвойные опилки, возраст которых не превышал 6 месяцев. 4. В ряде случаев, например, при регулировании (ускорении набора пластической прочности) СКАБ, возможна дополнительная минерализация и антисептирование опилок за счёт применения жидкого стекла с кремнефторидом натрия (Na2SiFe), СаСЬ. При подборе составов АЛБ для производства плит перегородок с хвойными опилками в качестве лёгкого пористого заполнителя нами использовались отходы пенополистирола (ППС) производства завода «Изотэк», г. Колпино размером кусков до 50 мм, основные свойства которого представлены в таблице 2.10 и на рис. 2.10. Готовилась смесь (отходы ППС + природный песок или отходы ППС + хвойные опилки + природный песок), которая загружалась в горловину аэросмесителя после приготовления поризованного цементного теста. Как показал ситовой анализ полученных АЛБ-материалов, куски ППС при перемешивании в аэросмесителе измельчались до размера гранул, диаметром 3-8 мм, которые равномерно распределяются в АЛБ. Опыт показал также что, если засыпать в аэросмеситель куски пенополистирола последними, то эти частицы всплывают, что требует дополнительного перемешивания смеси (увеличение продолжительности приготовления смеси на 30-40 %). Промышленные отходы экструзионного пенополистирола завода «Пеноплекс» (г. Кириши) в отличие от кусков бисерного пенополистирола имеют вытянутую форму и более мелкие (табл. 2. 11). Использование в производстве АЛБ таких особо лёгких заполнителей как ППС с насыпной плотностью 10-15 кг/м в количестве 400-500 л/м позволяет получать бетоны с р0 = 700 - 800 кг/м , R = 2.0 - 3,5 МПа. Это близко техническим показателям газобетонов автоклавного синтеза, которые используются для производства плит и камней перегородок (см. главы 1 и 4, а также приложение 5). Анализ отходов показал, что частицы экструзионного ППС обладают меньшим водопоглощением по сравнению с аналогичным показателем бисерного, а также и хвойных опилок. По сравнению с опилками отходы ППС имеют значительно меньшие показатели насыпной плотности: pHnnc = 10— -22 кг/м3, р пилок111 125-150 кг/м3, средняя плотность частиц рПпс= 25-45 кг/м3, Ропилок = 450-500 кг/м . Теплопроводность Лппс = 0,035-0,040 Вт/м-К, А илок = = 0,15-0,17Вт/м-К.
Технологический процесс производства (СКАБ) на пористых заполнителях и разработка формооснастки
В соответствии с рекомендациями ГОСТ 28013-89 подвижность кладочной растворной смеси (предназначенной для кладки из пустотелого кирпича или керамических камней) определяется по глубине погружения конуса СтройЦНИИЛ и равна 7-8 см (марка подвижности - Пк-2).
Время жизнестойкости растворной смеси непосредственно связано с началом схватывания портландцементного теста, находящегося в составе ЛСКС (не ранее 45 мин.). Именно в течение указанного времени следует приготовить растворную смесь и ее использовать. Подбор состава ЛСКС на основе вспученного перлита и вермикулита состоял из следующих операций: 1. Расчёт состава ЛСКС. 2. Изготовление пробных замесов и подбор требуемой подвижности смеси. 3. Изготовление опытных образцов. 4. Испытания опытных образцов и отбор оптимальных составов. Сложность подбора состава лёгких кладочных растворов заключается в том, что, в отличие от подбора состава тяжёлого бетона, где заданными параметрами являются предел прочности при сжатии и подвижность бетонной смеси, нам нужно выдержать требования и по средней плотности затвердевшего раствора (ро не более 1300 кг/м3). Это связано с тем, что средняя плотность связана с истинной пористостью материала, которая в свою очередь обеспечивает заданную теплопроводность раствора (А, 0,35 Вт/м-К). Как отмечалось выше, задачей исследования явилось получение теплоизоляционных конструктивных (лёгких) кладочных растворов М-35-И00 и :. -і; со средней плотностью 1000-1300 кг/м . Для определения оптимальных составов ЛСКС на основе вспученного перлита и вермикулита готовилась серия образцов с различными соотношениями между смешанным вяжущим (портландцемент + известь-пушонка), песком и лёгким заполнителем. В работе учитывались результаты и ранее проведённых исследований [7, 59, 61, 127], что позволило минимизировать количество серий составов по предварительному подбору соотношения составляющих. Так, количественное соотношение по массе портландцемент: песок нами было взято как 1 : 2,33-1 : 1,56. При этом количество песка на 1 м3 раствора составляло практически постоянную величину около 700 кг/м3; количество пористого заполнителя на 1 м3 растворной смеси колебалось от 0,4 до 0,5 м3 извести-пушонки - 50-60 кг на 1 м3 растворной смеси. Воздухововлекающие добавки вводились в состав смеси в количестве 0,2-0,45% от массы портландцемента. Водоцементное соотношение составляло В/Ц = 0,7-0,9, что обеспечивало заданную подвижность растворной смеси. Расчет состава ЛСКС (пример расчета приведен ниже) .: ті: . - :-;ч раствора с р0 = 1000 кг/м производился по методу поровых объёмов, в основе которого «Объём высушенного до постоянной массы лёгкого раствора (принятый за единицу, представляет собой сумму абсолютного объёма твёрдой фазы ГТвф плюс истинная пористость материала, т.е. 1 = V B ф + /7ИСТ . В нашем случае: Таким образом, лёгкий кладочный раствор с проектной средней плотностью ро = 1000 кг/м имеют истинную (суммарную) пористость 61,5%, что, соответственно, и определяет невысокие показатели теплопроводности. Зная объём пор в материале, мы определяем объём твёрдой фазы.
Далее рассчитывались абсолютные объёмы составляющих твёрдой фазы и расход материалов на 1 м3 растворной смеси. Исходя из многолетней практики работы кафедры строительных материалов СПб ГАСУ с лёгкими растворами и бетонами на основе вспученного перлита (вермикулита) и задания на проектирование ЛСКС, расходы песка, пористых заполнителей практически не изменяются при подборе состава; варьировалось, в основном, содержание портландцемента звесть-пушонки и воды (В/Ц).
Расход портландцемента в тоннах на 1 м определялся по формуле: где Ллскс - прочность лёгкого кладочного раствора в возрасте 28 суток нормального твердения. Rn - марка портландцемента. В нашем случае использовалась марка 500-ДО-Н. Данная марка взята, исходя из того, что ЛСКС будет использоваться и для работ в зимнее время (средняя активность портландцемента 500 в возрасте 3 суток по данным завода-изготовителя 31,2МПа (312 кгс/см ). к - коэффициент, учитывающий вид и качество заполнителей. В нашем случае к = 0,6.
Изготовление пробных замесов производилось вручную после дозировки исходных материалов, в течение 2 мин готовилась растворная смесь, далее определялась средняя плотность готовой смеси, и формировались образцы-кубики 7,07x7,07x7,07 см. Причём оптимальные составы готовились на пористом и плотном основании. В первом случае смесь укладывалась в полые (без дна) формы, установленные на керамическом кирпиче, на постель которого предварительно укладывалась смоченная водой бумага. Затем определялся выход смеси. В ряде случаев для определения сравнительных составов перлитовых и вермикулитовых растворов готовились образцы-балочки 4x4x16 см. Определялись основные характеристики кладочных растворов: подвижность растворной смеси, предел прочности при сжатии в возрастет 28 дней и средняя плотность затвердевшего раствора. Результаты испытаний приведены в таблицах 3.10, 3.11 и3.12.
