CC BY
35
Использование дисперсного армирования в малоэтажном строительстве
из ячеистого бетона
А. С. Рудкова, Л.М. Весова Волгоградский технический университет институт архитектуры и строительства
Аннотация: Прочность ячеистых бетонов зависит от их плотности. При армировании ячеистого бетона фибриллированным волокном эта зависимость меняется - прочность образцов возрастает в 1.8 - 2.4 раза, по сравнению с прочностью неармированных образцов при неизменной плотности.
Ключевые слова: ячеистый бетон, газобетон, плотность, прочность, армирование, фиброволокно, теплоизоляция, несущая стена, ограждающая конструкция.
В современном строительстве очень быстро растёт спрос на материалы из ячеистых бетонов. Это связано с их физико-механическими свойствами и приемлемой ценой на этот материал [1, 2].
Ячеистый бетон представляет собой материал, который уникальным образом обладает рядом преимуществ, отвечающих современным требованиям к строительным стеновым материалам [3].
Ячеистые бетоны подразделяется на пенобетон и газобетон. Пенобетоны неавтоклавного твердения применяются в качестве стеновых и теплоизоляционных материалов [4]. Газобетон, как строительный материал, получил признание по всему миру. Его применение позволяет сократить расходы на строительство, уменьшить коэффициент теплопроводности и массу всей конструкции [5]. Если сравнить по стоимости, то стена из ячеистого бетона будет в 2 - 3 раза дешевле, чем стена из кирпича с утеплителем [6].
Газообразование в замешенной на воде смеси обусловлено взаимодействием газообразователя с сильнощелочным цементным или известковым раствором. В качестве газообразователя чаще всего применяют алюминиевую пудру. При её взаимодействии с раствором протекает химическая реакция, в результате которой образуются газообразный водород,
вспенивающий цементный раствор, и алюминаты кальция. Полученная легкая губчатая масса отличается куда меньшим весом и прекрасными теплоизоляционными свойствами, что позволяет использовать ячеистые бетоны и как конструктивный материал, и как теплоизоляционный. Прочность ячеистых блоков зависит от их плотности.
В рамках исследования данного вопроса, в лабораторных условиях, нами были сделаны опыты на газобетонных образцах 10х10 см.
По результатам испытаний, были получены следующие данные зависимости прочности газобетонных образцов от их плотности, представленные в таблице №1.
Таблица №1
Результаты испытаний
№ Плотность газобетонного образца, кг/м3 Прочность на сжатие, МПа
1 300 0.9
2 400 1.2
3 500 1.5
4 600 2
5 700 2.1
6 750 2.75
7 800 4
8 850 5.25
9 900 7.51
10 1000 11.12
Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод, что блоки таких низких марок, как 0300-0400 не обладают достаточной прочностью, а
значит не подходят для возведения несущих стен в малоэтажном строительстве.
Однако, если армировать газобетонные блоки фиброволокном, мы получим совсем иные значения.
Внешне фиброволокно представляет собой хаотично перемешанные волокна белого цвета разной длины и с полупрозрачной структурой. Каждое волокно имеет длину от 3 до 18 миллиметров (в зависимости от марки) и диаметр в районе 20 микрон. Фиброволокно равномерно укрепляет конструкцию по всему объему и площади, тем самым уменьшая образование трещин при усадке и увеличивая её морозостойкость, сопротивление удару и, что самое важное, прочность и износостойкость [7].
В лабораторных условиях, нами, в газобетонные блоки было добавлено синтетическое фибриллированное волокно (фибра) длинной 18 мм, в процентном соотношении - 1% от вяжущего. По результатам испытаний, при тех же значениях плотности, были получены иные значения прочности, представленные в таблице №2.
Таблица №2
Результаты испытаний образцов армированных фиброй
№ Плотность газобетонного образца, кг/м3 Прочность на сжатие, МПа
1 300 1.62
2 400 2.4
3 500 3.15
4 600 3.74
5 700 5
6 750 5.20
7 800 7.50
8 850 10.5
9 900 13.5
10 1000 20.1
Сравним результаты двух опытов на графике зависимости прочности газобетонных образцов от их плотности - рис. 1.
300 400 500 600 700 750 800 850 900 1000
р, кг/мЗ
Рис. 1. - Сравнение графиков зависимости прочности газобетонных образцов от плотности (ряд 1 - армированные газобетонные образцы, ряд 2 -неармированные газобетонные образцы)
Вопрос использования ячеистых бетонов низкой плотности рассматривается не только в России, но и за рубежом. В странах Европы пользуется большим спросом малоэтажное строительство из ячеистых бетонов. В последние годы оно ориентировано на применение именно низких плотностей (300, 350, 400 кг/м ). Основными изучаемыми параметрами при
этом являются методы усиления кладок рядовым армированием, армирование подоконного пояса, армирование зоны опирания перемычек, армирование пояса под укладку перекрытий. Подробней методы усиления кладок рассматриваются в [8]. Так же один из изучаемых параметров — это теплозащитные свойства газобетонных конструкций, где вначале определяются нужные параметры конструкции, а затем они преобразуются в нелинейные коэффициенты для дальнейшего расчёта и регулирования теплозащитных свойств. (например, [9-10]).
Обработка полученных данных показывает, что включение в состав ячеистого бетона армирующей фибры, при неизменной плотности, позволяет увеличить прочность образцов в 1.8 - 2.4 раза. А это означает, что при включении в состав ячеистого бетона фибры, блоки таких низких марок, как D300 - D 400, можно использовать для возведения несущих стен при малоэтажном строительстве, что в свою очередь ещё больше удешевит расходы на строительство и облегчит массу наружных конструкций.
Литература
1. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества: учеб. для вузов/ А.В.Волженский - 4-е изд., перераб. и доп. - М:Стройиздат, 1986 - 464 с.
2. Граник Ю.Г. Ячеистый бетон в жилищно-гражданском строительстве // Строительные материалы. 2004. №3. С. 2-6.
3. Гарнашевич Г.С., Подлузский Е.Я., Сажнев Н.П., Носуля А.П. Ячеистый бетон автоклавного твердения: теплопроводность и влажность // Технологии бетонов 2012. № 7-8(72-73). С. 72-75
4. В.Н. Моргунов, О.В. Пушенко О структуре фибропенобетонов // Инженерный вестник Дона, 2012, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/955.
5. М.И. Оглобин, В. А. Невский История развития газобетона // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2099.
6. Щукина Е.Г., Архинчеева Н.В. Исследование возможности получения неавтоклавного газобетона с использованием химических добавок // Вестник ВСГТУ. 2011. № 4 (35). С. 17.
7. Толибова В.И. Полипропиленовая фибра - эффективная армирующая добавка // В сборнике: Научные исследования и разработки молодых учённых. Сборник материалов XVII Международной молодёжной научно-практической конференции. Под общей редакцией С.С. Чернова. 2017. С. 123-126.
8. Kreft, O., Straube, B., Schoch, T. Internal termal insulation with lightweight autoclaved aerated concrete // 5th International conference on Autoclaved Aerated Concrete «Securing a sustainable future»: Bydgoszcz, Poland, September, 14-17, 2011. Pp. 251-257.
9. Scheffler, G.A. Introduction of a full range model for liquid and vapour transport properties of AAC // 5th International conference on Autoclaved Aerated Concrete «Securing a sustainable future»: Bydgoszcz, Poland, September, 14-17, 2011. Pp. 311-323.
10. Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings // Official Journal of the European Union 2010, L 153 Pp. 13-35
11. Весова Л.М. Disperse Reinforcing Role in Producing Non-autoclaved Cellular Foam Concrete // Procedia Vol. 150: 2nd International Conference on Industrial Engineering (ICIE-2016) / ed. by A.A. Radionov. - [Elsevier publishing], 2016. -pp. 1587-1590.
References
1. Volzhenskij A.V. Mineral'ny'e vyazhushhie veshhestva [Mineral binders]: ucheb. dlya vuzov A.V.Volzhenskij 4 izd., pererab. idop. M: Strojizdat, 1986 -464 p.
2. GranikYu.G. StroiteFny'e materialy. 2004. №3. pp. 2-6.
3. Garnashevich G.S., Podluzskij E.Ja., Sazhnev N.P., Nosulja A.P. Tehnologii betonov 2012. № 7-8(72-73). pp. 72-75
4. V.N. Morgunov, O.V. Pushenko Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/955.
5. M.I. Oglobin, V.A. Nevskij Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2099.
6. Shhukina E.G., Arxincheeva N.V. Vestnik VSGTU. 2011. № 4 (35). P. 17.
7. Tolibova V.I. V sbornike: Nauchnye issledovanija i razrabotki molodyh uchjonnyh. Sbornik materialov XVII Mezhdunarodnoj molodjozhnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Pod obshhej redakciej S.S. Chernova. 2017, pp. 123126.
8. Kreft, O., Straube, B., Schoch T. 5th International conference on Autoclaved Aerated Concrete «Securing a sustainable future»: Bydgoszcz, Poland, September, 14-17, 2011. Pp. 251-257.
9. Scheffler G.A. 5th International conference on Autoclaved Aerated Concrete «Securing a sustainable future»: Bydgoszcz, Poland, September, 14-17, 2011. Pp. 311-323.
10. Directive 2010.31.EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings Official Journal of the European Union 2010, L 153 Pp. 13-35
11. Vesova L.M. Procedia Vol. 150: 2nd International Conference on Industrial Engineering (ICIE-2016) ed. by A.A. Radionov. [Elsevier publishing], 2016. pp. 1587-1590.
