CC BY
35Кара К. А., канд. техн. наук, инж., Сулейманов А. Г., канд. техн. наук, доц. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова
ГАЗОБЕТОН НА КОМПОЗИЦИОННОМ ВЯЖУЩЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТСЕВОВ ДРОБЛЕНИЯ ИЗВЕСТНЯКА*
Разработаны газобетоны неавтоклавного твердения на композиционных вяжущих с использованием до 30 % отсевов дробления известняка с улучшенными строительно-эксплуатационными характеристиками и получены модели управления рецептурой газобетона с применением математического аппарата.
Ключевые слова: газобетоны, композиционное вяжущее, отсев дробления известняка_
Развитие индивидуального домостроения делает высокоприоритетным производство высококачественных и высоко-эффективных строительных материалов, в том числе и неавтоклавных ячеистых бетонов, полученных по новым технологиям производства с использованием композиционных вяжущих, обеспечивающих более быстрый набор структурной прочности поризованной ячеистобетонной массы, и техногенного сырья
[1...4].
Известен опыт применения отсевов дробления известняка на щебень при получении вяжущих низкой водопотребности (ЦНВ, ВНВ) с наполнителями из карбонатных пород (известняки, доломиты, мрамор) ЦНВ-50 с удельной поверхностью 500.700 м2/кг, активностью 60.70 МПа и ВНВ-80 с удельной поверхностью 500.600 м2/кг, активностью 90,5.96 МПа для ячеистых бетонов [5, 6].
В ряде стран - Дании, Норвегии, Канаде, США, Франции и других, накоплен достаточный опыт применения вяжущих с карбонатными наполнителями. Например, во Франции более 30 % от объема производства вяжущих, приходится на долю цементов, содержащих карбонатную добавку. В США при производстве цементов допускается введение в их состав до 50 % такой добавки.
В России предусмотрен выпуск цементов активностью не менее 20,4 МПа с содержанием до 80 % карбонатного микронаполнителя для приготовления строительных растворов, а для производства неавтоклавных газобетонов необходимо применение композиционных вяжущих с высокой активностью, обладающих свойствами, обеспечивающими стабильность поризации газобетона [7].
Разработаны композиционные вяжущие с удельной поверхностью Буд = 500 м2/кг с заменой клинкерной составляющей отсевами дробления известняка на щебень (карбонатным наполнителем) до 30 % с прочностью на сжатие
не менее 55.60 МПа (табл. 1), в состав которых входили до 70 % клинкера (ЗАО «Белгородский цемент»); 3 % гипса (ОАО «Кубанский гипс-Кнауф», Краснодарский край); 1 % суперпластификатора Ме1шеП Б10 (ЗАО «Евро-Хим», г. Москва); до 30 % отсевов дробления известняка на щебень (ООО «Минерал ресурс», г. Екатеринбург). При получении неавтоклавных газобетонов применяли известь воздушную кальциевую негашеную производства ОАО «Стройматериалы», в качестве газообразователя - пасту алюминиевую производства фирмы БСНЬБКК, Германия.
Таблица 1
Определение оптимального количества карбонатного наполнителя _в композиционном вяжущем_
Компоненты, % Прочность на сжатие Ясж, МПа
клинкер карбонатный наполнитель
3 7 28
90 10 22,6 36,1 71,2
80 20 21,7 35,8 64,7
70 30 20,1 31,9 58,7
60 40 15,9 24,7 38,1
50 50 9,5 12,0 24,7
С целью оптимизации состава неавтоклавного газобетона на разработанном композиционном вяжущем был проведен трехфакторный эксперимент квадратичной зависимости, условия планирования которого представлены в табл. 2.
В качестве контролируемых выходных параметров газобетона приняты средняя плотность (рср) и прочность на сжатие (Лсж) ячеистого бетона неавтоклавного твердения.
Варьировались основные независимые технологические факторы: известь (Х) в пределах от 2 до 6 % от массы композиционного вяжущего с интервалом варьирования 2, количество алюминиевой пасты (Х2) в диапазоне от 0,4 до 0,8 % от массы композиционного
вяжущего с интервалом варьирования 0,2 и водотвердое отношение (Х3) от 0,4 до 0,6 с интервалом варьирования 0,1.
Эксперимент проводился в соответствии с матрицей планирования (табл. 2).
Таблица 2
Матрица планирования и экспериментальные данные
№ опыта Фактор р ср, кг/м Я Л сж ср' МПа
Х; Х2 Х3
1 +1 +1 +1 300 0,4
2 +1 +1 -1 560 2,3
3 +1 -1 +1 590 1,8
4 +1 -1 -1 735 3,8
5 -1 +1 +1 685 2,2
6 -1 +1 -1 560 3,5
7 -1 -1 +1 830 2,7
8 -1 -1 -1 900 5,7
9 +1 0 0 420 1,9
10 -1 0 0 530 3,8
11 0 +1 0 470 2,7
12 0 -1 0 535 3,0
13 0 0 +1 340 1,1
14 0 0 -1 530 2,9
15 0 0 0 380 1,3
16 0 0 0 370 1,2
17 0 0 0 380 1,3
Для получения математических моделей, отражающих связь между выходными параметрами (оср, Ясж) и основными факторами (количеством извести, алюминиевой пасты и водотвердым отношением), проведена статистическая обработка экспериментальных данных и рассчитаны коэффициенты уравнений регрессии и их значимость, на основании которых получены адекватные уравнения регрессии:
- средней плотности:
рср = 379,58 - 90,45 Х; - 100,86X2 - 54,74-Х, + + 6,09-Х;2 + 83,44-Х22 + 31,04-Х32 + + 4,93Х;Х2 - 58,83Х;Хз + 10,56X2X3;
- прочности на сжатие:
Я
сж ср
= 1,72 - 0,749-Х; - 0,59-Х? - 1,004-Х, +
+ 0,12-Х12 + 0,46-Х22 - 0,18Х,2 -
- 0,015 Х;Х2 + 0,02Х;Х3 + 0,228Х2Х3 .
Для комплексного анализа влияния исследуемых факторов: количества извести, алюминиевой пасты и водотвердого отношения на выходные параметры (среднюю плотность и прочность теплоизоляционного неавтоклавного газобетона) построены графические
интерпретации полученных математических моделей (рис. 1, 2), позволяющие управлять технологическим процессом и обеспечивать получение высокопоризованного эффективного ячеистого бетона неавтоклавного твердения.
1.40 » • » ^
0.40 0.40 0.40 0.44 0.40 0.44 0.70 0,74 0.40
Алюминиевая паста. %
Рис. 1. Зависимость средней плотности газобетона на композиционном вяжущем от количества извести, алюминиевой пасты и водотвердого отношения: 1 - известь - 2 %; 2 - известь - 4 %; 3 - известь - 6 %
Рис. 2. Зависимость прочности на сжатие газобетона на композиционном вяжущем от количества извести,
1 - известь - 2 %; 2 - известь - 4 %; 3 - известь - 6 %
алюминиевом пасты и водотвердого отношения:
Таким образом, получен неавтоклавный газобетон с улучшенной поровой структурой со средней плотностью 300.400 кг/м3,
прочностью на сжатие 1,1___1,9 МПа и
теплопроводностью 0,079_0,081 Вт/(м°С) на композиционном вяжущем с использованием отсевов дробления известняка с возможностью его применения при индивидуальном малоэтажном строительстве.
*Работа выполнена в рамках выполнения Программы стратегического развития на 2012-2016 годы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сулейманова Л. А. Non-autoclaved aerated concrete at composite binding // Ibausil: 18. Internatinale Baustofftagung. Weimar, 2012. -В.2. - Р. 2-0830-2-0835.
2. Сулейманова Л.А., Лесовик В.С., Кара К.А. Энергоэффективные газобетоны на композиционных вяжущих для монолитного строительства // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2012. № 3. С. 10-20.
3. Хархардин А.Н., Сулейманова Л.А., Лесовик В. С. Топологические свойства полидисперсных композиционных вяжущих
для неавтоклавных ячеистых бетонов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 2. С. 46-50.
4. Шейченко М.С., Лесовик В.С., Алфимова Н.И. Композиционные вяжущие с использованием высокомагнезиальных отходов Ковдорского месторождения // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 1. С. 30-33.
5. Сулейманова Л.А., Погорелова И.А. Сухие смеси для ячеистого бетона неавтоклавного твердения / Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: материалы пятой Междунар. науч.-практ. конф. Махачкала, 2010. С. 137-144.
6. Бабаев Ш.Т., Башлыков Н.Ф., Юдович Б.Э. Эффективность вяжущих низкой водопотребности и бетонов на их основе // Бетон и железобетон. 1998. №6. С. 3-6.
7. Воробьев А.А. Бетоны и растворы с карбонатными микронаполнителями / Обзорно-аналитический доклад. Строительство и архитектура. М.: ВНИИНТПИ, 2007. 33 с.
