CC BY
3
УДК 666.973.3:692.231.2
РОЗРОБКА СКЛАД1В ЛЕГКИХ ТЕПЛО1ЗОЛЯЦ1ЙНИХ БЕТОН1В ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМЗИТОБЕТОННИХ БЛОК1В НЕСУЧИХ СТ1Н
О. Ю. Конопляник, к.т.н., доц., Д. О. Головенъкт, маг1странт
Постановка проблеми. У практищ сучасного будiвництва iндивiдуальних житлових будинюв у першу чергу доцiльно забезпечити необхщну теплоiзоляцiю несучих стiн та !х конструктивнi рiшення. У зв'язку з цим постае завдання розробки нових конструктивно-теплотехнiчних матерiалiв.
Проведений анатз рiзних варiантiв конструктивних ршень несучих стiн для iндивiдуальних житлових будинюв [1] показав, що з теплотехшчно! та економiчно! точок зору одним iз най -прийнятшших варiантiв е улаштування наружних стш на основi керамзитобетонних блокiв. Ц блоки можуть бути виготовленi в умовах окремих будiвельних майданчикiв, максимально наближених до об'екта будiвництва.
Мета роботи полягала у створенш склащв легких бетонiв та технологи !х виготовлення, якi забезпечать отримання необхщних теплоiзоляцiйних та конструктивно-технологiчних параметрiв стш.
При виборi матерiалiв i розробщ складiв легких бетонiв для керамзитобетонних блоюв виходили з теплоiзоляцiйних i конструктивно-технологiчних параметрiв несучих стiн, а саме:
- для укладення та ущшьнення бетонно! сумiшi буде застосований вiбрацiйний метод;
- гранулометричний склад та реолопчш властивостi бетонно! сумiшi повиннi забезпечити виготовлення монолiтного блока з легкого бетону товщиною понад 100 мм ;
- строки тужавлення та твердшня легкого бетону повинш бути можливо короткими;
- стша з блокiв iз легкого бетону повинна бути захищена вщ несприятливих зовнiшнiх впливiв (зволоження, морозу, температурних коливань) шаром цементно-тщано! штукатурки;
- матерiали-компоненти легкого бетону повинш бути недефщитними, мати невисоку вартють та забезпечувати фiзико-механiчнi та теплоiзоляцiйнi характеристики несучих стiн;
- товщина кожного шару, який входить у конструкщю несучо! стiни, повинна бути визначена за теплотехшчним розрахунком та розрахунком И несучо! здатносп.
Аналiз сучасного стану розробки та дослщження легких бетонiв [2-5] дае змогу вважати найприйнятшшим для виготовлення керамзитобетонних блоюв використання в'яжучого з портландцементу та шлакопортландцементу. Оскiльки для твердшня легкого бетону на портландцемент та шлакопортландцемент необхiдне пов'язання вiльного окису кальщю кремнеземом або глиноземом, то рацюнально до складу легкого бетону ввести активну тонкомелену силiкатну домшку. Силiкатною тонкомеленою домiшкою можуть слугувати рiчковий пiсок, кварцит, динас, пилоподiбнi вiдходи виробництва кремнiевмiсних феросплавiв та ш.
Для розробки складiв легких теплоiзоляцiйних бетонiв заповнювачем нами був вибраний керамзит фракцп 2,5 - 20 мм за ГОСТ 9758-86 [6]. За в'яжуче використовували портландцемент та шлакопортландцемент за ДСТУ-Б-В.2.7-46-96 [7].
Назва тонкомелено! силшатно! домiшки, яку ми використовуемо, не наводиться, бо склади отриманих легких бетошв нов^ а зв'язка цемент - силшатна домiшка - вода буде використана в подальшому для структуроутворення нових сумшей. Зерновий склад матерiалiв визначали прошванням через стандартний набiр сит. Зерновий склад компонент наведений у таблиц 1. Хiмiчний склад компонент визначався з використанням iнформацiйних джерел [4; 8] i наведений у таблищ.2.
Дослiдження проводили для двох тишв складiв, у яких за в'яжуче були використаш шлакопортландцемент та портландцемент. Усього було дослщжено 12 складiв легких бетонiв (табл. 3).
Кожний склад бетонно! сумiшi готували окремо. Перемiшували керамзит, цемент, силшатну домiшку протягом 2 хвилин, по^м заливали воду i ретельно перемшували сумiш протягом 3 хвилин. Зразки виготовляли методом вiбрацiйного ущiльнення у формах. При виготовленш складiв бетошв оцшювали технологiчнiсть сумiшей.
Розпалубку зразюв здiйснювали через 24 години шсля !х зберiгання на повiтрi. Виготовлеш зразки для проведення випробувань наведеш на рисунку 1.
Через 28 дiб зберiгання зразкiв на повiтрi визначали !х об'емну вагу, мщшсть на стиск, усадку та теплопровщшсть.
Мщнють на стиск у МПа визначали на зразках розмiром 100 х 100 х 100мм за ДСТУ 1018078 [9]. Зразки доводили до руйнування на прес П-125 зi швидкiстю пiднiмання навантаження 30 - 40 кг за секунду.
Шшйну усадку легких бетошв у % визначали на зразках 100 х 100 х 100мм наступним чином. Исля розпалубки зразкiв на чотирьох протилежних гранях (за висотою зразка) наносили чотири лши паралельно центральнш вiсi. Довжину всiх лшш приймали за вихiдний розмiр. Вимiри проводили штангенциркулем (рис.1).
Таблиця 1
Зерновий склад компонентгв легких бетотв
Найменування компонент1в Об'емна насипна маса, кг/м3 Максим. круптсть заповню- вача, кг/м Повний залишок у % на сит1 з розм1ром в1чок у мм
20 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,14 <0,14
Керамзит 550 20 6 63,8 22,2 5 3 - - - -
Силжатна тонкомелена домшка 950 - - - - - - 2,5 9,1 10,4 80,5
Портландцемент 1130 - - - - - - - 3,0 6,4 90,6
Шлакопорт-ландцемент 1230 - - - - - - - 3,3 6,8 89,9
Таблиця 2
Хгмгчний склад компонентгв легких бетотв
Найменування компонент1в Х1м1чний склад, %
8102 А/03 ¥е03 СаО Ыф Ыа20 +К0 Дттк
Керамзит 69,5 14,7 6,2 3,7 2,25 1,6 2,05
Силжатна тонкомелена домшка 94,8 4,65 0,97 0,63 1,45 1 -
Портландцемент 21,6 6,37 2,54 64,4 3,23 1,12 0,54
Шлакопортланд-цемент 38,2 6,45 0,74 49,05 3,6 1,4 0,56
Через 28 дiб витримки зразюв 1х розмiри вимiрювали знову, а усадку легкого бетону в % обчислювали за формулою:
е = 11—11 х 100, (1)
1
де : /1 - початковий розмiр зразка тсля розпалубки;
12 - розмiр зразка тсля витримки протягом 28 дiб. Об'емну усадку в % визначали шляхом змшювання об'ему зразкiв за формулою:
V - V
е —1 х 100, (2)
V V,
де : Vl- початковий об'ем зразка пiсля розпалубки;
V2- об'ем зразка пiсля витримки на протязi 28 дiб. Об'емну вагу в кг/м3 зразкiв визначали шляхом 1х контрольного зважування i вiдношення ще! ваги до об'ему зразка.
Таблиця 3
Cmadu лeгких 6emome
Haймeнyвaння кoмпoнeнmiв № c^adie / Bмicm кoмпoнeнmiв, мac %
1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12
Кepaмзum 42 37,9 35,б 3б,2 37,2 3б,2 35,4 3б,9 35,7 40,5 38 38
Cuлiкamнa moнкoмeлeнa дймШш - - - 3,б 7,4 10,9 - 14,7б 22,3 28,3 30,4 34,2
Пopmлaндцeмeнm - - - - - - 4б 31,4 22,3 1б,2 15,2 11,4
Шлaкonopmлaнд-цeмeнm 42 45,5 4б,2 43,5 41 3б,2 - - - - - -
Boda 1б 1б,б 18,2 1б, 7 14,4 1б, 7 18,б 1б,94 19,7 15 1б,4 1б,4
Теплопровщшсть бетошв визначали шляхом розрахунку !х коефiцieнта теплопровiдностi у Вт/м *К за формулою В. П. Некрасова [10] залежно вiд !х об'емно! ваги:
1 = 1,16^0,0196 + 0,22г1 - 0,16 , (3)
де: у - об'емна вага зразка.
Технолопчшсть сумiшей оцiнювали вiзуально за !х легкоукладальнiстю i можливютю формування зразкiв методом вiброущiльнення.
Властивост легких бетонiв наведенi в таблиц 4.
З таблицi 4 видно, що застосування в складах бетошв в'яжучого iз шлакопортландцементу (склади 1- 3) характеризуемся високими показниками мщность При цьому мiцнiсть на стиск складае 11,86 - 15,63 МПа i вона збiльшуеться з додаванням до сумiшi кiлькостi в'яжучого з 42% до 46,2%.
Об'емна вага бетошв зi змшюванням кiлькостi в'яжучого змшюеться незначно i складае 1261- 1295 кг/м3 . Об 'емна усадка бетонiв збiльшуеться зi збшьшенням кiлькостi в'яжучого вiд 0,41% у бетону складу 1 до 0,48% у бетону складу 2, що пов'язано зi збшьшенням кшькост води. Зменшення усадки до 0,33% у бетону складу 3 можна пояснити збшьшенням кшькост в'яжучого i разом з тим тдвищенням структурно! мщносп, що впливае на усадку цього складу сильшше, нiж збiльшення кшькост води.
Незадовiльна технологiчнiсть сумiшi складу 1 характеризуеться и пiдвищеною жорстюстю i полiпшуеться з додаванням до сум^ кiлькостi в'яжучого.
Рис 1. Виготовлеш зразки для проведения випробувань
Додавання до складу бетону силкатно! тонкомелено! домшки замiсть визначено! кшькост в'яжучого зi шлакопортландцементу (склади 4 - 6) зумовлюе пiдвищення мщност бетону до 17,17 МПа складу 4 з кшьюстю домiшки 3,6%. Це пояснюеться ущiльненням структури бетону за рахунок активного мжронаповнювача, який мае кращу рухомiсть, нiж шлакопортландцемент, i вiдповiдно збiльшенням його об'емно! ваги до 1337 кг/м3. . Наступне збшьшення кiлькостi домiшки до 7,4% (склад 5) спричиняе зниження мщност зразкiв, але при цьому знижуеться !х об'емна вага до 1240 кг/м3 i усадка до 0,465%. Подальше збшьшення кшькост домiшки до 10,9% (склад 6) викликае збшьшення об'емно! ваги бетону до 1287 кг/м3 та його мщност до 14,01 МПа порiвнянно з бетоном складу 5. Об'емна усадка бетону складу 6 тдвищуеться незначно i складае 0,49%.
Bлacmuвocmi лeгкux 6emome
Таблиця 4
Haймeнyвaння пат^нитв № cmadie / Bмicm кoмпoнeнmiв, мac %
1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12
Об'eмнa вaгa, кг/м3 12б1 1295 1284 1337 1240 1287 12б0 1219 119б 1188 1174 1202
Мщт^ь 6emoну ш cmum, Mna 11,8б 15,б3 14,1 17,17 13,31 14,01 12,35 10,б7 11,14 10,44 9,01 10,02
ycadш, % Лiнiйнa 0,11 0,17 0,125 0,23 0,15 0,2 0,31 0,2 0,13 0,09 0,14 0,27
Об'eмнa 0,41 0,48 0,33 0,51 0,4б5 0,49 0,81 0,59 0,43 0,43 0,3б 0,485
Кoeфiцieнm meплoпpoвiднocmi, Bm/м *К 0,54 0,5б 0,5б 0,58 0,53 0,5б 0,54 0,52 0,51 0,50б 0,5 0,514
Тexнoлoгiчнicmь Hesadoei-льнa sadGe^-Ha do6pa do6pa do6pa do6pa sadDe^-Ha зaдoвiль-Ha do6pa do6pa do6pa do6pa
Визначений а формулою [3] коефщент теплопровщност незначно вiдрiзняеться у зразкiв склащв 1-6 на всьому iнтервалi дослщжень i складае 0,53-0,58 Вт/м *К.
Застосування в'яжучого iз портландцементу (склади 7- 12) призводить до деякого зниження мщност зразкiв порiвнянно зi складами 1- 6 з в'яжучим iз шлакопортландцементу. Але отриманi показники мщност 9,01-12,35 МПа достатнi для використання цих складiв у конструкцшному матерiалi стiн iндивiдуальних житлових будинюв.
Об'емна вага бетону зменшуеться на всьому iнтервалi дослiджень зi збшьшенням у сумiшi кiлькостi силiкатно! тонкомелено! домшки. Найменшу об'емну вагу 1174 кг/м3 мае бетон складу 9 з вмютом домiшки 30,4%.
Бетони складiв 7 i 8 характеризуеться великою усадкою, при цьому показники об'емно! усадки складають 0,81% i 0,59% вiдповiдно. Крiм того, щ склади мають задовiльну технологiчнiсть при формуванш виробiв. Усадка бетонiв складiв 9-11 знижуеться з 0,43% до 0,36% вщповщно, що практично не вiдрiзняеться вiд усадки бетонiв складiв iз в'яжучим зi шлакопортландцементу. Зниження усадки у бетошв складiв 9-11 можна пояснити бiльш iнтенсивним зв'язуванням портландцементу силшатною тонкомеленою домiшкою (в мiру зростання !! кiлькостi) та зростанням структурно! мщносп цементного каменю. Збiльшення у складi сумiшi кшькосп силiкатно! домiшки до 34,2% (склад 12) обумовлюе збiльшення рухливостi зв'язки i пiдвищення об'емно! усадки до 0,485%. Технолопчшсть сумiшей складiв 912 добра.
Коефiцiент теплопровiдностi на всьому iнтервалi дослiджень у складiв 7-12 майже не вiдрiзняеться i складае 0,5-0,54 Вт/м *К.
Таким чином, проведеш дослiдження дозволили встановити оптимальну кiлькiсть компонентiв зв'язки - в'яжучого i силiкатно! тонкомелено! домшки.
При використаннi бетонiв iз в'яжучим з портландцементу кшькосп силiкатно! домшки в сумiшi повинно бути бшьше 30,4% i менше 34,2%, а кшькосп портландцементу - бiльше 11,4% i менше 15,2%. При використанш бетонiв iз в'яжучим зi шлакопортландцементу кiлькостi силiкатно! домiшки в сумiшi повинно бути бiльше 7,4% i менше 10,9%, а кшькост шлакопортландцементу - бiльше 36,2% i менше 41,0%.
Висновки. Проведенi дослщження дозволили встановити оптимальнi склади легких бетошв для виготовлення керамзитобетонних блоюв. Це три типи складiв бетошв: iз в'яжучим зi шлакопортландцементу, з в'яжучим iз шлакопортландцементу i силшатно! тонкомелено! домiшки, з в'яжучим iз портландцементу i силiкатно! тонкомелено! домшки.
У подальшому необхiдно встановити закономiрнiсть змiни основних фiзико-механiчних та теплотехшчних характеристик оптимальних складiв легких бетошв.
ВИКОРИСТАН1 ДЖЕРЕЛА
1. Конструктивнi ршення несучих стiн пiдвищено! теплоiзоляцiйно! здатносп для iндивiдуальних житлових будинкiв / О. Ю. Конопляник, Д. О. Головенькш, //Вiсник Приднiпровсько! державно! академи будiвництва та архпектури. - Д.: ПДАБтаА, 2008. - № 1-2. - С.
2. Бычков С. А. Высокоэффективный легкий бетон для малоэтажного строительства . - Д.: Арт-Пресс, 1997 - 64 с.
3. Бурлаков Г. С. Технология изделий из лёгкого бетона / Учеб. пособие для вузов по спец. "Пр-во строит. изделий и конструкций ". - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 295 с.
4. Кривенко П. В., Пушкарьова К. К., Кочевич М. О. Заповнювач1 для бетону. - К.: ФАДА, ЛТД, 2001. - 399 с.
5. Буров В. Д. Физико-механические свойства и технология изготовления керамзита и керамзитобетона. - М.: ВИА, 1958. - 69 с.
6. ГОСТ-9758-86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 60 с.
7. ДСТУ-Б-В.2.7-46-96 Бущвельш матерiали. Цементи загальнобудiвельного призначення. Техшчш умови. УкрД1цемент. - К.: Держкоммютбудування, 1996. - 16 с.
8. Сыркин Я. М., Френкель М. Б. Химия и технология шлакопортландцемента. - К.: Госстройиздат УССР, 1962. - 179 с.
9. Г0СТ-10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 45 с.
10. Горчаков Г. И. Вяжущие вещества и изделия из них. - М.: Высш. шк., 1976. - 274 с.: ил.
Автори: О. Ю. Конопляник Д. О. Головенькш
Реферат
УДК 666.973.3:692.231.2
Розробка складiв легких теплоiзоляцiйних бетошв для виготовлення керамзитобетонних блокав несучих стш/ О. Ю. Конопляник , Д. О. Головенькш //Вiсник ПридншровськоТ державно"! академп бущвництва та архiтектури. - Д.: ПДАБА, 2008. - № . С. - рис. 1, табл. 4. - Бiблiогр. (10назв.).
Розроблеш оптимальш склади легких тепло1золяцшних бетошв для виготовлення керамзитобетонних блоюв.
Установлено, що для виготовлення склад1в найприйнятшшим е використання в'яжучого з портландцементу та шлакопортландцементу з додаванням силшатно! домшки.
Визначено вмют основних компонент1в бетонно! сум1ш1 та ф1зико-мехашчш й теплотехшчш властивост бетошв.
