CC BY
6Технология бетонирования при устройстве ограждающих конструкций путем внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь
Сандан Айлана Сергеевна
к.т.н., доцент кафедры «Общеинженерные дисциплины», ФГБОУ ВО «Тувинский государственный факультет», ailana-sandan@mail.ru
В данной статье рассмотрена технология внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь при устройстве ограждающих конструкций. Изучены методы и факторы, влияющие на свойства бетона, представлены рекомендации по технологии внесения тепла в смесь. А также представлены некоторые результаты исследований и разработок, обеспечивающие возможность устройства наружных ограждающих конструкций из монолитного керамзитопенобетона. Особое внимание уделено в строгой последовательности и поэтапности при создании керамзитобетона. По итогам проведенного исследования, влияния технологии поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь на кинетику нарастания прочности и на его эксплуатационные свойства керамзитопенобетона. Также был предложен использовать «утилизацию тепла остывающего керамзитового гравия», т.е. того тепла которое было усвоено керамзитовым гравием при его производстве (изготовлении). Применительно к заводской технологии изготовления изделий, авторы указанной работы предлагали горячий керамзитовый гравий, уложенный в форму, инъецировать цементным раствором. Ключевые слова: смеси, технология, керамзитобетон, керамзит, прочность, конструкции.
В данной статье представлены некоторые результаты исследований и разработок, обеспечивающие возможность устройства наружных ограждающих конструкций из монолитного керамзитопенобетона.
Одним из недостатков традиционного керамзитобетона, как теплоизоляционного материала, является достаточно большая плотность в среднем (1200-1300 кг/м3), что приводит к необходимости увеличения толщины стены для обеспечения требуемой теплозащиты.
Применительно к устройству монолитных конструкций в процессе укладки и уплотнения керамзитобетона существует опасность всплытия зерен керамзитового гравия и оседания более тяжелой растворной составляющей. Это приводит к неравномерной плотности отдельных слоев стенового ограждения и опасности промерзания более плотных частей стены.
Устранение обоих указанных недостатков возможно за счет поризации растворной матрицы, например, путем использования пенообразователя при приготовлении бетонной смеси, т.е. предметом дальнейшего рассмотрения является керамзитопенобетон. Технологический прием поризации растворной части в сочетании с легкими заполнителями известен. Важно отметить, что в нашей стране уже имеется определенный опыт получения и использования неавтоклавного пенобетона. Однако исследования и разработки по керамзитопенобетону или, например, по шлакопемзопенобетону, а так же по неавтоклавному пенобетону ориентированы в основном на получение изделий из указанных материалов в заводских условиях и при естественном твердении или при пропаривании.
Применительно к устройству монолитных конструкций из керамзитопенобетона необходимо было выбрать метод его выдерживания в опалубке, обеспечивающий ускорение твердения бетона и предотвращающий его замораживание до набора критической прочности. В настоящее время в нашей стране наиболее распространенным методом выдерживания бетона
х
X
о
го А с.
X
го т
о
ю 4
М О
О)
о
см
О!
О Ш
т
X
<
т о х
X
в опалубке является его прогрев стальной изолированной проволокой [3, с.5]. К числу его достоинств относится возможность прогрева конструкций независимо от их массивности, степени армирования и конфигурации, а так же отработанность методики расчетов и большой производственный опыт применения. Применительно к возведению несущих конструкций малоэтажных зданий этот метод характеризуется следующими показателями: расход стальной изолированной проволоки от 35-40 до 80-90 погонных метров на 1 м3 при ее стоимости 45-60 руб/пм; удельный расход электроэнергии от 8090 до 150-180 кВт-ч/м3; время достижения 70% прочности от проектной составляет примерно двое суток.
Выдерживание керамзитопенобетона в опалубке путем его прогрева стальной изолированной проволокой по мнению авторов данной статьи не целесообразно по следующим соображениям: по технологическим условиям и с учетом соблюдения требований техники безопасности прогрев стальной изолированной проволокой можно начинать после завершения работ по бетонированию участков стены в пределах захватки бетонирования. При этом с момента укладки первых слоев керамзитопенобетонной смеси до завершении работ по бетонированию верхних слоев в пределах захватки проходит время, исчисляемое часами (2-3 часа и более). Кроме того при регламентированной скорости подъема температуры (в данном случае 10 оС в час) проходит еще 3-4 часа, по истечении которых температурный фактор будет оказывать значимое влияние на процессы гидратации цемента. Указанные обстоятельства неизбежно приведут к недопустимо большой усадке керамзитопенобетона.
Кроме того наличие большого объема воздушной фазы (75%, в растворной части и 5-25 % в зернах керамзитового гравия) нагрев уложенного и уплотненного керамзитопенобетона неизбежно вызовет нарушение структуры растворной матрицы.
Учитывая изложенное, было решено для выдерживания керамзитопенобетона использовать предварительный разогрев смеси, который выполняет роль способа ускорения твердения бетона и роль метода зимнего бетонирования. Суть этого метода заключается в том, что тепло в бетонную смесь вносится до ее укладки и уплотнения. Применительно к тяжелому бетону предварительный электроразогрев бетонной смеси изучен достаточно хорошо [1, с.108]. Известны исследования и разработки по предварительному электроразогреву керамзитобетон-ных смесей [3, с.68]. Имеются отдельные работы по предварительному электроразогреву и пенобетонных смесей. Работ по предваритель-
ному электроразогреву керамзитопенобетонных смесей авторами статьи не обнаружено.
Принимая во внимания, что одним из основных факторов, влияющих на процесс превращения электрической энергии в тепловую, является удельное электрическое сопротивление разогреваемой смеси, были проведены исследования по влиянию степени поризации растворной составляющей на удельное электрическое сопротивление керамзитопенобетонной смеси (рис. 1.). Установлено, что с увеличением количества вовлеченного в раствор воздуха удельное электрическое сопротивление увеличивается, что снижает эффективность превращении электрической энергии в тепловую. Это обстоятельство учтено при окончательном выборе способа внесения тепла в керамзитопенобетон-ную смесь.
ром м 20
18
16
10
А
-с- 2 -й- 3
/ !-г.
/ 3
X-
4=— -
0.1
0,2
0.3
0.4
0,5
0,6
0.7
0.0
Рис.1.. Влияние степени поризации КПБС на ее удельное
электрическое сопротивление
где: 1 - В/Ц=0,5; 2 - В/Ц=0,6; 3 - В/Ц=0,65-8
Применительно к предварительному электроразогреву пенобетонных смесей установлено, что разогрев пенобетонной смеси свыше 55 оС приводит к разрушению ее структуры вследствие недопустимо больших объемных расширений воздушной фазы. Это обстоятельство так же учтено при окончательном выборе технологии внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь.
Авторы работы [7, с.130] предложили использовать «утилизацию тепла остывающего керамзитового гравия», т.е. того тепла которое было усвоено керамзитовым гравием при его производстве (изготовлении). Применительно к заводской технологии изготовления изделий, авторы указанной работы предлагали горячий керамзитовый гравий, уложенный в форму, инъецировать цементным раствором. Применительно к построечным условиям использование такой технологии весьма проблематично.
Идея предварительного нагрева гравия использована авторами данной статьи. Кроме того нами позаимствована идея раздельного приго-
товления бетонной смеси, выдвинута В.И. Со-ломатовым в работе [1, с.13].
Учитывая изложенное выше, [6, с.70].предложена технология поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь в процессе ее приготовления с использованием тепла предварительно нагретого керамзитового гравия, электроразогрева керамзитобетонной смеси и приготовления пены с повышенной температурой (рис.2.).
Для реализации предлагаемой схемы поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь разработана принципиальная схема упрошенного мобильного бетоносмеси-тельного узла, размещаемого в зоне действия монтажного крана на строительной площадке, представленная на рис.3. Следует отметить, что реализация предлагаемой технологии устройства монолитных ограждающих конструкций в каждом конкретном случае требует технико-экономического обоснования.
Рис. 3. Принципиальная схема упрощенного мобильного бетоносмесительного
узла (МБСУ) для приготовления и раздельного внесения тепла
в керамзитопенобетонную смесь.
I - бетоносмеситель принудительного действия для приготовления керамзитобетонной смеси (КБС) t=70°0, 2 -бункер накопитель для керамзитового гравия; 3 - дозатор керамзитового гравия; 4 - активатор -цементно-водной суспензии; 5 - дозатор цемента; 6 - пневмоподача цемента; 7 - бак для воды; 8 - дозатор для воды; 9 - бак для добавок; 10 - дозатор для добавки;
II - установка для разогрева керамзитобетонной смеси до t=70оС; 12 - пеногенератор;
13 - бетоносмеситель принудительного действия для приготовления керамзитопенобетонной смеси до t=70оС;
14 - бункер с керамзитовым гравием t=70оС; 15 - бункер с керамзитопенобетонной смесью t=70оС; 16 - передвижная тележка; 17 - утеплитель; 18 - кабина оператора;
19 - компрессор; 20 - емкость для разогрева воды; 21 -емкость для пенообразователя.
Предварительные расчеты показывают, что эту технологию, включая создание упрощенного мобильного бетоносмесительного узла, целесообразно использовать при годовом объеме работ не менее 20-25 тыс. м3 монолитного керамзитопенобетона.
Вывод: Таким образом, новое сочетание известных технологических приемов дает новый технико-экономический эффект, который заключается в следующем:
непосредственно на строительной площадке появляется возможность получать и сразу укладывать в дело керамзитопенобетонную смесь с температурой ± 70 оС;
сводится к минимуму проблема осадки керамзитопенобетонной смеси при ее послойной укладе, т.к. повышенная температура в разы сокращает сроки схватывания цемента и способствует ускоренному нарастанию структурной прочности бетона;
х
X
о го А с.
X
го m
о
ю 4
M О
to
повышается качество керамзитопенобетона в 1,5-2 раза по сравнению с существующей технологией выдерживания монолитного бетона
Литература
1. Арбеньев А.С. Технология бетонирования с электроразогревом смеси. М.: Стройиздат, 1975, 107 с.
2. Михановский Д.С. Способы ускоренного прогрева изделий заводского домостроения М.: Стройиздат, 1976, 143 с.
3. Колчеданцев Л.М. Интенсифицированная технология бетонных работ на основе термо-виброобработки смесей. СПб-2001г.109 с.
4. Малодушев А. А., Шангина Н. Н. Влияние газообразующих добавок на изменение электрического сопротивления бетонных смесей. Материалы 54-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СпбГАСУ - Санкт-Петербург, 1997. - С. 152-153.
5. Соломатов В.И. Интенсивная раздельная технология - прогрев в технологии бетона. /Энергообработка бетонной смеси в строительстве. Владимир 1996 с.12-14.
6. Сандан А.С., Сандан Р.Н., Очуроол А.П., Сарыгоол С.М. Влияние способов ускоренного твердения керамзитобетона на формирование его структуры. Наука и бизнес: пути развития. 2018. № 12 (90). С. 69-72.
7. Штоль Т.М., Кикава О.Ш. Технология ке-рамзитобетонных изделий на горячем заполнителе. - М: Стройиздат, 1986, - 130 с.
The technology of concreting when the device enclosing structures by making the heat in lightweight aggregate concrete Sandan A.S.
Tuva State Faculty
This article describes the technology of making heat in ke-rastoptannoe mixture when the device walling. The methods and factors affecting the properties of concrete are studied, recommendations on the technology of heat introduction into the mixture are presented. And also presented some of the results of research and development, providing the possibility of enclosing structures of reinforced keramzitobetona. Particular attention is paid to the strict sequence and phasing in the creation of expanded clay concrete. According to the results of the study, the influence of the technology of step-by-step heat introduction into the expanded clay concrete mixture on the kinetics of strength increase and its operational properties of expanded clay concrete. It was also proposed to use "heat recovery cooling expanded clay gravel", ie the heat that was absorbed by expanded clay gravel in its production (manufacture). With regard to the factory technology of manufacturing products, the authors of this work offered.
Key words: composites, technology, concrete, concrete block, strength of the structure.
References
1. Arbeniev A.S. Concreting technology with electric heating
mixture. M .: Stroyizdat, 1975, 107 p.
2. Mikhanovsky D.S. Ways of accelerated warming up of products
for factory housing. Moscow: Stroyizdat, 1976, 143 p.
3. Kolchedantsev L.M. Intensified technology of concrete work
based on thermovibration processing mixtures. SPb-2001.109 p.
4. Malodushev A. A., Shangina N. N. The influence of gas-forming additives on the change of electrical resistance of concrete mixes. Materials of the 54th Scientific Conference of Professors, Teachers, Scientists, Engineers and Graduate Students of Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering - St. Petersburg, 1997. - P. 152-153.
5. Solomatov V.I. Intensive separate technology - heating in the
technology of concrete. / Power processing of concrete mix in construction. Vladimir 1996 p.12-14.
6. Sandan A.S., Sandan R.N., Ochurool A.P., Sarygol S.M. The
influence of methods of accelerated hardening of expanded clay concrete on the formation of its structure. Science and business: ways of development. 2018. No. 12 (90). Pp. 69-72.
7. Shtol TM, Kikawa O.Sh. Technology claydite products on the
top of the filler. - M: stroiizdat, 1986, - 130 p.
