CC BY
6
Двухслойная стеновая панель из пеплотуфобетона
В.Х. Хуранов, А.С. Ципинов, А.Р. Исупов, А.А. Бербеков
Кабардино-Балкарский государственный университет им Х.М. Бербекова, г
Нальчик, Россия
Аннотация: Предложены составы пеплотуфобетона класса В15-20 на туфовом пепле и щебне с использованием пластификатора для использования в качестве конструкционно-теплоизоляционного слоя в двухслойных стеновых панелях. Определено расчетное сопротивление теплопередачи двухслойной конструкции, установлены зависимости плотности и прочности смеси от расхода цемента на 1м3.
Ключевые слова: Туфовый щебень, туфовый пепел, керамзитобетон, пеплотуфобетонная смесь, многослойная стеновая панель, конструкционно-теплоизоляционный бетон.
Улучшение теплофизических качеств наружных стеновых конструкций зданий путем сснижения средней плотности конструкционно-теплоизоляционных бетонов, всегда являлась одной из основных задач при проектировании. Достичь этой цели можно заменой тяжелых заполнителей легкими природными (туф, известняк-ракушечник, пемза, пепел и др.) или искусственными заполнителями. Возможность использования пористых заполнителей на основе отходов разработки туфовых месторождений в качестве заполнителя в бетонах позволяет решить еще одну важную задачу -охрану окружающей среды.
Использование заполнителя из туфового щебня фракции 5-20 мм с плотностью р=650-900 кг/м и пепла фракции 0-2,5 мм насыпной плотностью р=1000-1100 кг/м3 Каменского
месторождения вулканического туфа и пепла Кабардино-Балкарской Республики (КБР) позволяет получить конструкционно-теплоизоляционный бетон класса В15-30 со средней плотностью р=1500-1900 кг/м [1, 2]. Замена плотного заполнителя на пористый позволит на 20-35% снизить массу ограждающих конструкций по сравнению с тяжелым бетоном при сравнительно одинаковых расходах цемента на 1 м бетонной смеси [3-5].
и
Цель работы состоит в подборе состава конструкционно-теплоизоляционного пеплотуфобетона для двухслойной наружной стеновой панели, установлении зависимости прочности на сжатие и плотности бетонной смеси от расхода цемента, приведении расчетного сопротивления теплопередачи двухслойной конструкции к нормативным показателям. Для этого воспользуемся формулой (1).
Сечение ограждающей конструкции для определения расчетного сопротивления теплопередачи показано на рис. 1.
(1)
1 0,02 0,16 0,1 0,02 1 & =— + —— + —— + + —— + — = 1,055м *0 С /Вт
8,7 0,64 0,23 0,52 0,76 23
Рис. 1 - Сечение ограждающей конструкции Для двухслойной стеновой панели составим график распределения температур по слоям ограждающей конструкции (Рис. 2).
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции тв больше температуры точки росы внутреннего воздуха ^=10,7°С, что удовлетворяет второму санитарно-гигиеническому условию [6-8].
Предлагаемая конструкция соответствует нормам теплозащиты исходя из комфортных условий при минимальной толщине панели 280 мм. Возможно дальнейшее использование 2-х типоразмеров стеновых опалубочных кассет ДСК г. Нальчика [9, 10].
М Инженерный вестник Дона, №6 (2020) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n6y2020/6512
Рис. 2. - Распределение температур в двухслойной ограждающей конструкции: а) в масштабе толщин слоев; б) в масштабе термических сопротивлений. 1 - Керамзитобетон; 2 - Пеплотуфобетон
Таблица №1
Характеристики слоев стеновой панели
Наименовани Характеристики материала в Расчетные коэффициенты
е материала сухом состоянии
Плотн Удельная Коэф. Теплопрово Теплоусвое Паропрониц
ость у, кг/м3 теплоемк ость C кДж/(кг*° С) теплопров од. Вт/(м*°С) дности Вт/(м*°С) ния (при периоде 24ч.) S, Вт2/(м*°С) аемости ц, мг/(м*ч*Па)
А Б А Б А, Б
Пеплотуфобе 1400 0,84 0,41 0,52 0,58 7,76 8,63 0,11
тон
Керамзитобет 500 0,84 0,47 0,22 0,23 7,75 9,14 0,098
он на
керамзитовом
песке
Проведены эксперименты для подбора состава конструкционно-теплоизоляционного пеплотуфобетона класса В12,5-20 на пористых заполнителях Каменского месторождения туфа и пепла КБР. Были приготовлены три состава пеплотуфобетонной смеси с различным расходом цемента одинаковой подвижности (Табл. 2, рис. 3). В качестве вяжущего применялся портландцемент ПЦ500-Д0-Н производства
«КАВКАЗЦЕМЕНТ». В бетонную смесь при приготовлении добавлялся пластификатор Д5 в количестве 2% от массы цемента. Изготовленные образцы-кубы размером 100x100x100 мм хранились в нормальных условиях и испытывались для установления марки и класса пеплотуфобетона.
Таблица 2
Расход компонентов на 1 м пеплотуфобетонной смеси
№ -----—^^^ № состава А Б В
п/п Показатели ———^^^
1 Туфовый щебень, кг 784 732 701
2 Пепел, кг 442 429 413
3 Портландцемент, кг 221 300 372
4 Пластификатор Д5, кг 4,4 6,0 7,5
5 Вода, л 327,4 331,4 325,0
6 Подвижность смеси, ОК - см 7-8 7-8 7-8
7 Прочность, Ясж, МПа в возрасте:
7 суток - Я7 7,55 10,6 12,6
21 сутки - Я21 9,44 16,93 15,89
28 суток - Я28 12,56 17,0 18,51
8 Плотность пеплотуфобетонной смеси, кг/м 1758 1798 1817
25 '
20
о о
10
1750
1775
1800
1825
о о
Рис. 3 - Зависимость прочности и плотности пеплотуфобетона от расхода
цемента
По результатам испытания образцов можно сделать следующие выводы:
- при среднем расходе цемента в 250 кг/м получен пеплотуфобетон класса В15, при расходе цемента в 300 и 370 кг - бетон класса В17,5 и В20 соответственно;
- плотность пеплотуфобетонной смеси составила 1750-1800 кг/м , в воздушно-сухом состоянии 1400-1500 кг/м ;
- подобранные составы пеплотуфобетона рекомендуется использовать в качестве конструкционно-теплоизоляционного в двухслойных стеновых панелях для условий КБР.
Литература
1. Ахматов М.А. Легкие бетоны и железобетонные конструкции на заполнителях из каменных отходов и рыхлых пористых // Нальчик: КБГСХА, 2010. - С.10-12, 51.
2. Khuranov V., Tsipinov A, Bjakhov M. Wall Panels with Improved Thermal Properties on KBR's Porous Fillers: Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. p.
ресурсоэнергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий. Часть 1. Ресурсоэнергосбережение на стадии производства строительных материалов, стеновых изделий и ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 12-21.
4. Довжик В.Г. Расчет и нормирование теплопроводности керамзитобетона и других видов бетонов // Бетон и железобетон. 2007. №5 С.
5. Kosmatka S., Kerkoff B., Hooton R. Designand controlof Concrete Mixtures. The Guideto Application, Methods and Materials. Eight Canadian Edition: Cement Association of Canada. Ottawa. 2011.рр. 35-68.
6. Седегова Л.Н. Особенности строительства гражданских зданий в сложившейся городской застройке // Инженерный вестник Дона, 2013, №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1698.
7. Беляев В.С., Ахмяров Т.А. Энергоэффективность крупнопанельных зданий // Жилищное строительство. 2013. № 4. С. 47-49.
8. Szokolay S.V. Environmental science handbook for architects and builders Lancaster: Construction Press, 1980. 532 p.
9. Бжахов М.И., Карданов Л.Т., Кучуков М.А., Антипова Е.А., Люев А.Х. Повышение теплозащитных качеств наружной ограждающей конструкции
243-246
3. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. Основные
направления
15-19.
жилого дома типовой серии // Инженерный вестник Дона, 2016, №2 URL :ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3544.
10. Бжахов М.И., Султанова А.М., Гедгафов А.А. Применение плит негорючей базальтовой теплоизоляции ROCKWOOL для теплоизоляции наружных стен и повышения пластичности фасадов зданий // Инженерный вестник Дона, 2019, №5. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n5y2019/6007.
References
1. Ahmatov M.A. Nalchik: KBGSKHA, 2010. pp. 10-12, 51.
2. Khuranov V., Tsipinov A, Bjakhov M. Wall Panels with Improved Thermal Properties on KBR's Porous Fillers: Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. pp. 243-246.
3. Karpenko N.I., YArmakovskij V.N. Stroitelnye materialy. 2013. № 7. pp. 12-21.
4. Dovzhik V.G. Beton i zhelezobeton. 2007. №5 p. 15-19.
5. Kosmatka S., Kerkoff B., Hooton R. Designand controlof Concrete Mixtures. The Guideto Application, Methods and Materials. Eight Canadian Edition: Cement Association of Canada. Ottawa. 2011.рр. 35-68.
6. Sedegova L.N. Inzhenernyj vestnik Dona, 2013, №2. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1698.
7. Belyaev V.S., Ahmyarov T.A. ZHilishchnoe stroitel'stvo. 2013. № 4. pp. 4749.
8. Szokolay S.V. Environmental science handbook for architects and builders Lancaster: Construction Press, 1980. 532 p.
9. Bzhahov M.I., Kardanov L.T., Kuchukov M.A., Antipova E.A., Lyuev A.H. Inzhenernyj vestnik Dona, 2019, №5. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n5y2019/6007.
10. Bzhahov M.I., Sultanova A.M., Gedgafov A.A. Inzhenernyj vestnik Dona, 2016, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3544.
