CC BY
18
рий, в том числе в Сибирском регионе. Кроме того, данные исследования позволяют выяснить, какие свойства смесей обеспечивает данная добавка и какие следует предпринять действия для разработки полимера, который бы обеспечил более высокие качества поли-мерцементогрунта, для устройства оснований дорожных одежд
Библиографический список
1. Нехорошев А.В. Теоретические основы технологии тепловой обработки неорганических строительных материалов. М.:Стройиздат, 1978.-232с.
2. Сооружения из армированного грун-
та//Обзорная информация.-ВНИИИС,,1984.-
Серия8.-Вып.7.
3. Штакельберг Д.И.,Сычев М.М. Самоорганизация в дисперсных системах.-Рига: Знание,1990.-175с.
4. Рыбьев И.А., Нехорошев А.В. Исходные методические позиции при исследовании искусственных строительных конгломератов//Строительные материалы.-1980.-№2.- С.24-26.
5. Хабибулина Э.Н. О влиянии размеров агрегатов на свойства укрепленных грунтов. Тез. Докл./Повышение качества строительства автомобильных дорог в нечерноземной зоне РСФСР.-Владимир:1982.- С. 159-161.
6. Черкасов И.И. Химическое укрепление грунтов при строительстве автомобильных дорог.-В кН.:Материалы к 5-му совещ. По закреплению грунтов. Новосибирск, 1966.- С.359-365.
Improving deformative properties of soil cement for the lay-out of the roadbase
V. Prokopets, E. Golubeva
The boundary conditions of application the polymeric additive "Latex" for sand-cement mixes which were used for the prescription of poli-soil cement mixes structures, while constructing a road "Amur" and a federal line "Chita-Khabarovsk", are determined in the article
Прокопец Валерий Сергеевич - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Строительные материалы и специальные технологии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - повышение эффективности дорожных и строительных материалов и изделий применением наноструктурных веществ механохимического способа получения. Имеет 178 опубликованных работ. e-mail: prokopets_vs@mail.ru
Голубева Елена Анатольевна - преподаватель кафедры «Экономика и управление дорожным хозяйством» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - модификация цементогрунта полимерными добавками. Имеет 18 опубликованных работ. E-mail: Golybeva_EA@mail. ru
Статья поступила 23.06.2010 г.
УДК 693.9:691.322
ПРОИЗВОДСТВО ПРОСТРАНСТВЕННОГО СТРУКТУРООБРАЗУЮЩЕГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ИЗ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА ДЛЯ НАРУЖНЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ТИПА «АНКОМ»
Т.А. Беркасова
Аннотация. Разработанная автоматизированная линия формования пространственного структурообразующего заполнителя (ПСЗ) для наружных стеновых панелей типа «Анком» отличается от предшествующих технологических линий методом формования при оптимальных параметрах тепловой обработки ПСЗ.
Ключевые слова: наружные стеновые панели типа «Анком», пространственный структурообразующий заполнитель, пенополистирол.
Введение программами («Энергосбережение»). Утепле-
Современное строительство новых жилых ние стен осуществляется с помощью тепло-
зданий не может обойтись без утепления кон- изоляционных материалов. Все утеплители
струкций. Это определено многими (Градо- могут быть классифицированы по типу ис-
строительный кодекс РФ, СНиП, ТУ, ГОСТ), а пользуемого теплоизоляционного материала:
также общероссийскими и региональными - стекловата;
- шлаковата;
- минеральная (из базальтового волокна) вата;
- пенополистирол [7].
Формование пространственного структурообразующего заполнителя
Каждая страна по-своему решает проблемы энергосбережения и теплоизоляции зданий, но основная цель у всех одна -наименьшие финансовые затраты при наилучшем конечном результате.
Пенополистирол, как вид теплоизоляции, был изобретен в Германии на химических предприятиях концерна БАСФ. В тот период в Западной Европе очень остро стоял вопрос энергосбережения. Появление пенополисти-рола, который при небольших экономических затратах, можно было формовать и делать из него плиты утепления, стало спасением для задыхающейся от нехватки энергоресурсов Европы. Материал очень быстро распространился по всему миру. В Канаде и США пено-полистирол стал материалом номер один в стройиндустрии. В России пенополистирол впервые появился в 70-х годах. Тогда этот утеплитель был особенно дефицитен из-за недостатка сырьевой базы и производителей промышленного масштаба. И, тем не менее, использование этого материала в теплоизоляции было подавляющим.
Более чем в 70 % строящихся объектов используется пенопласт. В настоящее время отечественная стройиндустрия не использует этот материал в таких объемах. Это связано, в первую очередь, с неконтролируемым качеством производства, изношенностью оборудования и не соответствующим мировым стандартам сырья. Из-за этого последние пять лет на теплоизоляционном рынке России наблюдалась стабильная тенденция увеличения сектора ватных утеплителей, в то время как пенополистирольный утеплитель терял свои позиции. По объемам использования полистирола вспенивающегося Россия отстает от Южной Кореи в 10 раз; стран Европы - в 15 раз; США, Канады - в 20 раз; Китая - в 30 раз.
И это при том, что климат на всей территории России отличается резкой переменчивостью по шкале температур Цельсия, не стабилен по влажности и как результат - многие утеплители просто не выдерживают длительной эксплуатации. Однако за последние три года в России появилось несколько мощных производителей пенополистирола. Это ООО «КНАУФ-Гипс», ООО «Мосстрой 31» в Москве, ООО «КНАУФ-Пенопласт» в Санкт-Петербурге, ООО «ЕТ-Пласт» в Самаре и
ООО «Пенопласт-Урал» в г. Ревда Свердловской области.
Эти предприятия имеют отличное оборудование известных австрийских и немецких компаний, используют высококлассное сырье и передовые технологии производства пено-полистирола. Ими ведется постоянная работа по популяризации и внедрению пенополисти-рола в строительстве.
Если срок жизни самой популярной сейчас ваты из стекольного волокна 5-7 лет, то проведенные в НИИ Строительной Физики испытания доказали, что пенополистирол, произведенный из высококачественного сырья на современном оборудовании, выдерживает 80 циклов. Один цикл соответствует одному году эксплуатации. Практические исследования группы GEOFOAM (Норвегия) доказывают, что никаких очевидных факторов способных повлиять на снижение номинального жизненного цикла в 100 лет для пенополистирольных материалов не обнаружено.
При этом пенополистирол не теряет своих физико-механических характеристик. Более того, при длительной эксплуатации прочность материала может даже увеличиваться. Если сравнивать зависимость прочности утеплителей в зависимости от их плотности, то вата ППЖ 200 с прочностью на сжатие при 10 % деформации 0,1МПа весит в среднем 200 кг/м3, а пенополистирол всего лишь 16 кг/м3, то есть в 12 раз меньше.
Основным преимуществом ватных утеплителей считалась негорючесть материала. Но, используя новейшие технологии производства и качественное сырье, для утеплителя из пенополистирола была достигнута группа горючести Г1, группа воспламеняемости В2. По своей сути пенополистирольный заполнитель (утеплитель) для наружных стеновых панелей является пожаробезопасным теплоизоляционным материалом.
Пенополистирол может работать в сочетании со всеми строительными материалами на водной основе, с такими как бетон, кирпичный раствор, штукатурка и т. д., чего нельзя сказать о ватных материалах. Просушить набравший в себя влагу ватный утеплитель довольно сложно, да и в рабочем процессе на это нет времени.
Нельзя не отметить экологичность пено-полистирола. Плиты пенополистирольные стойки к биологическому воздействию, не создают питательной среды для появления бактерий и плесневых грибов. Они не разлагаются, не растворяются в воде, и не выделяют никаких водорастворимых веществ.
На основе полистирольного пенопласта можно производить пространственный структурообразующий заполнитель (ПСЗ), предназначенный для эффективного стенового материала - «Анком». Анком, т. е. анизотропный композиционный материал, является аналогом легких или ячеистых бетонов, но имеет оптимальную макроструктуру и обладает наперед заданными свойствами. Как и другие композиционные материалы, анком содержит матрицу из отвержденного связующего и заключенного в нее пространственного структурообразующего заполнителя.
В качестве связующего для анкома можно применять традиционные минеральные и органические вяжущие вещества, а также новые недифицитные связки.
Анком на минеральных связках, таких как гипсовые, известково-песчаные, глино-извест-ковые, цементные, получен плотностью 350+1500 кг/м3 и прочностью на сжатие 1+30 МПа.
ПСЗ является как бы аналогом крупного заполнителя в бетоне. Но это новый вид заполнителя, который позволяет в данном объеме материала (в матрице) направленно создавать и сохранять после формирования панели желаемую пространственную макроструктуру. Параметры ПСЗ определяют конструкционные и теплотехнические характеристики наружных стеновых панелей.
ПСЗ в отличие от обычного утеплителя трехслойных панелей выполняется в виде пространственной структуры из примыкающих друг к другу элементов теплоизоляционного материала в форме плит и плиток, профилированных элементов, октаэдров, шаров и т.д.
Наиболее надежной моделью для ПСЗ может стать вспенивающийся пенопласт и, в частности, его разновидность - пенополи-стирол, а в качестве исходной технологии -технология плитного утеплителя, разработанная отечественными и зарубежными исследователями [1, 2, 3, 4, 8, 9]. Автоматизированная линия формования ПСЗ разработана автором впервые в связи со сложностью изготовления, транспортирования ПСЗ и особенностями эксплуатации технологической линии. При разработке линии было использовано высокопроизводительное оборудование по производству ПСЗ различной конфигурации (рис.1).
Рис.1. Анизотропный композиционный материал «анком» (общий вид):
1 - матрица; 2 - пространственный
структурообразующий заполнитель (ПСЗ)
Разработанная автором автоматизированная линия производства ПСЗ включает следующее оборудование и устройства: загрузчик (бункер расходный, насос струйный, узел подготовки воздуха, трубопровод), устройство предварительного вспенивания, бункер вылеживания, дозатор, форма автоматизированная, дробилка, пульт управления. Загрузчик выполняет операции доставки со склада сырья в производственное помещение на предварительное вспенивание бисерного полистирола и снабжен датчиком уровня полистирола.
Устройство предварительного вспенивания полистирола состоит из:
- камер вспенивания первой и второй;
- воздухоподогревателя,
- питателя шнекового;
- бункера приемного;
- насоса струйного;
- пульта управления;
- электрошкафа.
Бункер вылеживания выполнен из сборных элементов, несущие детали выполнены из профильного проката, а бункер выполнен из воздухопроницаемой ткани и закреплен на каркасе. Бункер предназначен для вылеживания на воздухе свежевспененных гранул пе-нополистирола с целью проникновения воздуха в ячейки гранул и создания в них оптимальной газовой смеси из поглощенного воздуха и остаточного изопентана, которая должна обеспечивать максимальную вспенивающую способность гранул при их формовании.
Дозатор состоит из следующих узлов: бункер, смеситель, насос струйный.
Дозатор выполняет пропорциональное равномерное смешивание вспененных гранул с измельченными отходами и обрезками пе-
нополистирола и подает смеси на пост формования. Форма автоматизированная состоит из следующих составных частей: форма, устройство загрузочное, узел подготовки пара, узел вакуумирования, гидрооборудование, электрошкаф. Форма предназначена для объемного формования полистирольного утеплителя ПСЗ путем тепловой обработки предварительно вспененных и вылежаных гранул пенополистирола в замкнутом объеме. В одной форме формируется две детали. Форма выполнена из листового и профильного проката в виде коробчатой жесткой сварной конструкции. Дробилка предназначена для переработки бракованных изделий ПСЗ, а также обрезков и отходов пенополистирола, образующихся в результате подготовки утеплителя к применению.
Автором была разработана следующая технология производства ПСЗ.
Бисер пенополистирола из мешков засыпается в приемный бункер загрузчика, откуда струйным насосом через секции материало-провода подается на первичное вспенивание в приемный бункер устройства предварительного вспенивания. Из приемного бункера бисер подается шнековым питателем в камеру вспенивания, где при непрерывном перемешивании лопастями мешалки происходит вспенивание бисера насыщенным водяным паром. Вспененный бисер (гранулы) пересыпаются в камеру сушки гранул.
В камере сушки происходит подсушивание гранул горячим (80° С) воздухом, при непрерывном перемешивании лопастями мешалки. Из камеры сушки гранулы попадают в камеру стабилизации, где обдуваются теплым воздухом (50° С) и охлаждаются до температуры предотвращающей выпадение росы. Из камеры стабилизации гранулы струйным насосом подаются через материалопровод в бункер вылеживания гранул.
В бункере вылеживания вспененные гранулы находятся необходимое по технологическому регламенту время, после чего струйным насосом подаются в дозатор или в приемный бункер устройства предварительного вспенивания для вторичного вспенивания. В дозаторе вспененные гранулы смешиваются с измельченными отходами пенополистирола и через струйный насос поступают в устройство загрузочное автоматизированной формы. Устройство загрузочное имеет объемный дозатор, выполненный в виде вертикальных стволов. Дозирование происходит при помощи шибера пневмоцилиндрами. Процесс
формования ПСЗ происходит по предложению автора в автоматизированной форме.
В исходном состоянии две нижние крышки формы закрыты, формообразователь в закрытом положении. Перед началом работы осуществляется прогрев формы паром. После прогрева отключается пар и включается вакуумный насос и плунжерные клапаны. Под воздействием вакуума и гравитационных сил происходит загрузка формообразователя гранулами, после загрузки плунжерные клапаны закрываются и через определенное время отключается вакуумный насос и в форму подается пар, который прогревает гранулы и совершает тепловой удар, давление пара в паровой рубашке доводится до 0,05 МПа с повышением температуры до 105° С. После теплового удара пар отключается и подключается вакуум и отформованное изделие охлаждается. После охлаждения формуемого изделия до определенной температуры вакуум отключается, открываются две нижние крышки формы, открываются формообразо-ватели и готовые изделия падают вниз. Закрываются нижние крышки формы, закрываются формообразователи и процесс повторяется вновь.
Линия должна соответствовать климатическому исполнению «V» категории размещения 3, группе условий эксплуатации «Л» [6]. Линия подлежит обслуживанию следующим персоналом (при совмещении профессий оператора и наладчика):
- оператор линии - 1 человек IV разряда;
- оператор устройства предварительного вспенивания и бункера вылеживания -1 человек IV разряда;
- оператор формы автоматизированной -1 человек IV разряда;
- подсобные рабочие - 2 человека III разряда.
Конструкция линии обеспечивает максимальное применение стандартных изделий.
Вывод
Таким образом, разработанная автоматизированная линия формования пространственного структурообразующего заполнителя (ПСЗ) - нового вида заполнителя, позволяющего в данном объеме материала создавать и сохранять после формования изделия желаемую пространственную макроструктуру и подразделяющегося по структурному построению на решетки, плиты, пространственные каркасы, объемные элементы, для наружных стеновых панелей типа «Анком» отличается от предшествующих технологических линий методом формования при оптимальных пара-
метрах тепловой обработки ПСЗ по безотходной технологии с целью более широкого использования эффективного теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях.
Библиографический список
1. Авторское свидетельство СССР № 506585, кл. С 04 В 15/00, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР № 717886, кл. С 04 В 15/00, 1977.
3. Авторское свидетельство СССР № 885188, кл. С 04 В 15/00, 1980.
4. Авторское свидетельство СССР № 1350288, кл. С 04 В 15/00, 1985.
5. Бахурина Т.А. Технологическая линия по производству ПСЗ на основе пенополистирола для стеновых панелей типа «Анком». Доклад научно-теор. конф.- М., 1989.
6. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.- М.: Издательство стандартов.
7. ГОСТ 15588-66. Полистирол вспенивающийся самозатухающий.- М.: Изд-во стандартов.
8. Патент Великобритании № 1429167, кл. С !Н, опубликов. 1976.
9. Патент ФРГ № 1646714, кл. С 04 В 43/00, 1977.
10. Стаценко А.С. Технология строительного производства. Серия «Высшее образование».- Ростов н/Д: Феникс, 2006.- 416 с.
Manufacturing of polystyrene-foam structure-forming filler for «ANKOM» exterior panels
T.A. Berkasova
An automated line for molding structure-forming filler (SFF) used for «Ankom» exterior panels has been developed. The characteristic feature of this line in comparison with the previous production lines is a molding technique when the optimal parameters of SFF heat treatment are provided.
Беркасова Татьяна Анатольевна - старший преподаватель кафедры «Организация и технология строительства» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - Строительные материалы, технология строительных материалов. Имеет 5 опубликованных работ. E-mail: berkta@rambler.ru
Статья поступила 15.06.2010 г.
