CC BY
21
Применение термостойкого пенобетона
в целях изоляции конструкций строительных объектов и технологического оборудования от воздействия высоких температур
Емелин В. Ю., Наконечный С. Н., Ивановский институт ГПС МЧС России, г. Иваново
Интенсивное развитие промышленности, внедрение новых технологий наряду с решением важнейших проблем жизнедеятельности человека, сопровождается пожарами, авариями вплоть до техногенных катастроф. Развитие новых технологий вызывает всё более опасные аварийные ситуации, которые требуют всё более совершенных средств защиты людей, борющихся с этими опасными для жизни ситуациями. Поэтому в настоящее время актуальной является проблема разработки новых конструкционных материалов и изделий теплозащитного и огнестойкого назначения, которые могли бы использоваться в качестве защитных экранов [1].
В работе приведены результаты проведенных исследований по подбору состава и исследования свойств нового теплоизоляционного материала на базе пенобетона с добавкой жидкого стекла и стеклобоя для изоляции конструкций строительных объектов и технологического оборудования от высоких температур.
Цель данной работы является теоретическое обобщение, научное обоснование и практическая разработка технологии нового теплоизоляционного материала
-5
со средней плотностью не выше 800 кг/м на базе пенобетона с добавкой жидкого стекла и стеклобоя для изоляции строительных объектов и технологического оборудования от высоких температур, возникающих при пожарах или авариях.
Наиболее перспективными в настоящее время признаются неорганические пеноматериалы. Уступая по теплоизолирующей способности органическим материалам с ячеистой и волокнистой структурой, неорганические пеноматериа-лы по химической и пожарной безопасности при производстве и дальнейшей эксплуатации более предпочтительны. Их изготавливают из экологического безопасного сырья. В процессе службы они не выделяют токсичных и канцерогенных веществ, а при нагревании и контакте с открытым огнем — не горят. К сожалению, большинство из применяемых неорганических ячеистых материалов термонестабильны.
За счет своей насыщенности воздухом пенобетон обладает рядом совершенно уникальных качеств. Главным из них являются тепловые характеристики пенобетона, которые превосходят обычный кирпич в 3,5 раза. Это значит, что дом построенный из пеноблоков, имеет эффект термоса. Он хорошо удерживает даже небольшое количество тепла зимой и в тоже время позволяет сохранить прохладу в помещении летом. При этом стены из пенобетона «дышат», т. е. экология жилища сравнима со стенами из дерева. Именно поэтому материал охотно берут для строительства бань и саун, обшивают его изнутри деревом и получают прочную, теплую и экологическую конструкцию [2].
Неорганические пеноматериалы изготавливают из экологического безопасного сырья. В процессе службы они не выделяют токсичных и канцерогенных веществ, а при нагревании и контакте с открытым огнем — не воспламеняются и не горят [3]. К сожалению, большинство из применяемых неорганических ячеистых материалов термонестабильны.
При высокотемпературном нагревании продукты твердения входящих в их первоначальный состав вяжущих, деструктурируясь, снижают механическую прочность ячеистого материала и он разрушается. А при резком охлаждении огнетушащими средствами процесс разупрочнения материала усугубляется, вызывая частичное или даже полное разрушение изготовленных из него изделий и конструкций.
К одним из огне- и термостойким ячеистым материалам относятся материалы на основе жидкостекольной композиции, которые хорошо себя зарекомендовали при производстве огнеупорных и жаростойких тяжелых бетонов [4,5]. Это объясняется тем, что продукты их твердения при дегидратации не претерпевают существенных структурно-объемных изменений, сохраняют первоначальную прочность, мало изменяющуюся при резких сменах температуры.
С этих позиций весьма актуальной является разработка пенобетонных материалов с добавлением в его состав жидкого стекла и других модифицирующих добавок.
Все вышеперечисленное определяет актуальность настоящей работы.
Известна сырьевая смесь для получения ячеистого бетона (пенобетона), включающая, масс. %: цемент (портландцемент) 30,0-31,0; пенообразователь 0,150,25; воду 33,0-34,0; мелкозернистый заполнитель (зола ТЭС) - остальное [6].
Задача разработки пенобетонных материалов состоит в повышении теплостойкости пенобетона, полученного из сырьевой смеси. Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для получения пенобетона, включающая портландцемент, пенообразователь, мелкозернистый заполнитель, воду, дополнительно содержит жидкое натриевое стекло, молотый бой листового стекла, в качестве пенообразователя — пенообразователь ПБ-2000, в качестве мелкозернистого заполнителя — кварцевый песок, при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент 52,06-57,73; пенообразователь ПБ-2000 0,240,25; кварцевый песок 7,99-18,56; жидкое натриевое стекло 0,75-3,91; молотый бой листового стекла 2,00-10,31; вода 23,96-24,75.
Составы сырьевой смеси для получения пенобетона приведены в табл. 1.
Для приготовления сырьевой смеси для изготовления пенобетона подготавливают и дозируют сырьевые компоненты: портландцемент, пенообразователь ПБ-2000 (соответствующий требованиям ТУ 2481-185-05744685-01, плот-
-5
ностью 1000-1200 кг/м3, рН 7-10, кратность пены рабочего раствора с объемной долей пенообразователя 4 %, устойчивость пены не менее 360 с), кварцевый песок крупностью не более 0,63 мм, бой листового стекла предварительно размолотого до крупности не более 0,63 мм, жидкое натриевое стекло (плотностью
-5
1300-1500 кг/м и модулем 2,6-3), воду.
Кварцевый песок, молотый бой силикатного стекла, портландцемент смешивают в отдельной емкости. В другой емкости в течение 5 минут. Взбивают
однородную пену из 1 %-го рабочего раствора пенообразователя ПБ-2000 с добавлением жидкого натриевого стекла.
Таблица 1
Составы сырьевой смеси для получения пенобетона
Состав № Содержание компонентов, мас. %:
Портландцемент Кварцевый песок Жидкое натриевое стекло Молотый бой листового стекла Пенообразователь ПБ-2000 Вода Термостойкость пенобетона, теплосмены*
1 52,06 10,01 3,65 10,01 0,24 24,03 14
2 55,91 7,99 3,91 7,99 0,24 23,96 12
3 52,06 18,02 3,65 2,00 0,24 24,03 10
4 55,91 14,38 3,91 1,60 0,24 23,96 10
5 53,63 10,31 0,75 10,31 0,25 24,75 22
6 57,73 8,24 0,80 8,24 0,25 24,74 16
7 53,63 18,56 0,75 2,06 0,25 24,75 25
8 57,73 14,83 0,80 1,65 0,25 24,74 19
9 52,85 14,23 2,22 6,10 0,24 24,39 14
10 56,80 11,37 2,38 4,87 0,24 24,34 10
11 54,83 9,14 2,28 9,14 0,24 24,37 12
12 54,77 16,43 2,39 1,83 0,24 24,34 12
13 54,00 12,60 3,76 5,40 0,24 24,00 16
14 55,69 12,99 0,75 5,57 0,25 24,75 23
15 54,83 12,80 2,28 5,48 0,24 24,37 19
Примечание: * теплостойкость пенобетона определена по ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия».
Как видно из приведенных данных полученный из предложенной сырьевой смеси пенобетон теплостоек, устойчив к образованию трещин при перепадах температур.
Таблица 2
Состав сырьевой смеси для получения исследуемого пенобетона
Компонент Соотношение компонентов, масс.%
Портландцемент 52,06-57,73
Пенообразователь ПБ-2000 0,24-0,25
Кварцевый песок крупностью не более 0,63 мм 7,99-18,56
Жидкое натриевое стекло 0,75-3,91
Молотый бой листового стекла 2,00-10,31
Вода 23,96-24,75
После приготовления пены в нее постепенно вводят смесь из сухих компонентов, продолжая постоянно взбивать массу. После приготовления пенобетон-ной смеси её заливают в предварительно смазанные маслом металлические формы и оставляют до затвердевания.
Полученный из предложенной сырьевой смеси пенобетон теплостоек, устойчив к образованию трещин при перепадах температур (рис. 1).
Потеря массы, гр.
I
к
60 -
3
50
40
30
20 -
10
2 1
0
2
3
4
5
Кол-во теплосмен
Рис. 1. Потеря массы образцов пенобетона в зависимости от количества теплосмен:
1 - при пескоцементном отношении 0,385, стеклобое - 10 %, жидком стекле - 1 %;
2 - при пескоцементном отношении 0,335, стеклобое - 30 %, жидком стекле - 1 %;
3 -при пескоцементном отношении 0,385 без жидкого стекла и стеклобоя
На основе полученных результатов можно сделать вывод, что исследуемый пенобетон с добавками стеклобоя и жидкого стекла обладает лучшими физико-механическими характеристиками по сравнению с пенобетонами, которые широко используются в настоящее время. Это должно способствовать применению его в качестве защитных перегородок и изоляции конструкций от воздействия высоких температур, возникающих при пожарах, авариях на производстве и при сбоях в работе технологического оборудования.
На исследуемый материал получен патент РФ на изобретение № 2471753 «Сырьевая смесь для получения пенобетона». Патентообладателем является ФГБОУ ВПО Ивановский институт ГПС МЧС России.
1. Демехин В. Н., Мосалков И. Л., Плюснина Г. Ф. и др. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. — М: Академия ГПС МЧС России, 2003. — 656 с.
2. Махамбетова У. К., Солтанбеков Т. К., Естемесов З. А. Современные пе-нобетоны — СПб, ГУПС, 1999, 161 с.
3. Пискунов А. А. Пожаростойкий пенобетон на жидкостекольной композиции. // Информационная среда вуза: Мат-лы XII Междунар. Науч. — техн. конф. - Иваново: ИГАСУ, 2005. С. 624-628.
4. Корнеев В. И., Данилов В. В. Жидкое и растворимое стекло. - С. — Петербург: Стройиздат, 1996, 216 с.
5. Зайцева Е. И., Черников Д. А. Пенобетон на основе стеклобоя — реше-
Библиографический список
ние проблемы утилизации техногенного отхода // Современные стройматериалы, № 56, 2008, с. 24-25. 6. Би № 1244124 1986.
