Теплосиловой монолитно-слоистый блок Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

1/2П11 ВЕСТНИК

j/2012_мгсу

теплосиловой монолитно-слоистыи блок

HEAT-POWER MONOLITHIC-LAMINATED WALL BLOCK

B.H. Соков, А.Э. Бегляров, Д.Ю. Землянушнов, Д.В. Жабин V. N.Sokov, A.E.Beglyarov, D.Y. Zemlyanuchnov, D.V. Jabin

ГОУ ВПО МГСУ

В представленной работе описывается энергоэффективная технология производства трёхслойных монолитных изделий с повышенными эксплуатационными свойствами методом объёмного прессования

In presented work describing energy-effective technology of producing three-layers monolithic goods with hightened performance attributes by method of volumetric pressure

С приходом нового тысячелетия в нашей стране вступили в действие требования второго этапа энергосбережения, определённые СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»[1]. Согласно им приведённое сопротивление теплопередаче стен, покрытий и перекрытий зданий повышено в 3 - 3,5 раза по сравнению с ранее действующими нормами. Это повлекло за собой переоценку всех существующих конструктивных решений ограждающих конструкций с целью повышения теплоизоляционных свойств и эксплуатационной долговечности.

При переходе к новым требованиям по теплозащите оказалось неэффективным использование однослойных ограждающих конструкций, наиболее реальным и перспективным выходом из создавшегося положения представляется создание двух- и трёхслойных материалов с применением высокоэффективных теплоизоляторов, преимущественно волокнистых и пенопластовых. По такому пути идут во многих развитых странах [3].

Существующие в настоящее время технологии производства подобных изделий непродуктивны вследствие значительного расхода сырья, большого объема работ на строительной площадке и высокой энергоёмкости. В этой связи перед инженерами -строителями и проектировщиками стоит задача по оптимизации структуры домостроения в пользу наиболее эффективных, дешевых и качественных материалов и технологий, которые соответствуют современным строительным нормам.

Поставленным требованиям полностью отвечают монолитно - слоистые блоки с переходной зоной, разработанные на кафедре ТОИМ МГСУ. Блок состоит из трёх сло-ёв, наружные слои - несущие из керамзитобетона, внутренний - теплоизоляционный из пенопласта. Данные изделия главным образом предназначены для технологичного индивидуального строительства, однако их прочностные показатели позволяют использовать блоки и при возведении многоэтажных зданий.

Суть технологии разработанных изделий заключается в том, что в перфорированную форму заливается керамзитобетон (внутренний слой), а затем засыпается слой

предварительно подвспененного полистирола (отдельно или в смеси с вяжущим) и сверху снова заливается бетонный слой (наружный слой). Форма закрывается крышкой и масса подвергается электропрогреву через металлические электроды, расположенные на противоположных сторонах формы. При температуре выше 80 °С полистирол вспенивается и осуществляется приштамповывание слоев друг к другу, позволяющее достоверно передать поверхность используемой матрицы. Избыточное давление, вызванное теплосиловым воздействием, доведёт количество воды затворения механическим отжатием до значений, близких к теоретически необходимым для гидратации вяжущего, создав более прочную структуру бетона и ускорив его тепловую обработку. При этом материал уплотняется на величину объёма удалённой влаги, исчезает капиллярная пористость и повышается прочность межпоровых перегородок[2].

При уплотнении на стыке двух слоёв создаётся переменное поле давлений, образующееся из-за различия степени вспенивания различных фракций полистирола. Это обстоятельство позволяет создать развитую удельную поверхность, способствующую прочному сцеплению и хорошей совместной работе монолита. При этом происходит проникновение в пенопласт керамзитобетона, так как при вспенивании полистирола наблюдается втапливание его в керамзитобетон. Таким образом, за один технологический приём, происходит уплотнение и создаётся переходный слой, способствующий лучшей работе изделия вследствие размытия температурных напряжений, возникающих на границах слоёв в трёхслойных материалах при эксплуатации[4].

Рис. 1. Изображение слоистого монолитного материала с переходной зоной

Большую роль при самоуплотнении масс и фильтрации жидкости сквозь пористую систему играют температурные градиенты, возникающие в объеме изделия во время проведения тепловой обработки.

Пенопластовый средний слой помимо теплоизоляции обеспечивает восприятие сдвигающих усилий при работе материала на изгиб. Для получения необходимой прочности и жесткости этого участка использовался полистирол более крупных фракций (1 - 2 мм). Толщину слоя необходимо назначать исходя из технологического и статистического расчетов, а также и конструктивных требований[5].

1/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

На рисунке 1 изображён образец монолитно - слоистого изделия с чётким изображением переходной зоны.

Использование предлагаемой технологии позволяет отказаться от вибрирования свежеуложенной смеси и при относительно низком давлении, создаваемом внутри массы, получать равномерную плотность и прочность по всему объёму изделия, которые недостижимы при её формовании виброуплотнением. Также, способность самоуплотняющихся масс выжимать через перфорацию форм воду затворения открывает возможность для использования литых смесей, что позволяет заполнять массой опалубку для монолитных конструкций без использования принудительных средств. Вследствие наличия фасонной поверхности происходит сокращение тепловых потерь ввиду уменьшения площади мостиков холода. Создание переходной зоны исключает резкий перепад значений паропроницаемости соседних слоёв и препятствует выпадению большого количества конденсата. Изделия, получаемые данным способом, не ограничены в выборе конфигурации и объёма.

В таблице 1 дано сравнение показателей производства предлагаемых изделий и традиционных трёхслойных панелей со средним слоем из полистиролбетона. В качестве несущих слоёв использовался тяжёлый бетон.

Основываясь на вышеизложенном, можно сделать вывод, что создание монолитно-слоистых изделий по скоростной технологии методом объёмного прессования взамен традиционных трёхслойных изделий создаёт существенные преимущества и является весьма перспективным для строительной индустрии.

Таблица 1. Сравнение свойств изделий

Свойства Монолитно-слоистые изделия Трёхслойные панели со средним полисти-ролбетонным слоем

Средняя плотность, кг/ м3 Теплоизоляционного слоя Плотных слоёв 30 - 50 2300 - 2500 200 - 600 2300 - 2500

Предел прочности при сжатии, МПа Теплоизоляционного слоя Плотных слоёв 0,12 - 0,29 25,3 - 35,5 0,64 - 1,0 21,1 - 29,6

Теплопроводность, Вт/м °С Теплоизоляционного слоя Плотных слоёв 0,036 - 0,04 1,88 - 1, 92 0,082 - 0,131 1,85 - 1,9

Расход энергии на 1 м3 изделий, кг пара 75 154

Время технологического цикла, ч 7 15

Литература

1. Король Е.А. Трёхслойные ограждающие железобетонные конструкции из лёгких бетонов и особенности их расчёта. - М.: издательство АСВ, 256 стр., 2001

2. Мишин В.М., Соков В.Н. Теоретические и технологические принципы создания тепл изоляционных материалов нового поколения в гидротеплосиловом поле. - М.: Молодая гвардк

352 стр., 2000

3. Пугач Е.М. Технология изготовления трёхслойных блоков для возведения энергоэффективных ограждающих конструкций. Дисс.... канд. тех. наук. - М., 122 стр., 2005

4. Соков В.Н., Мишина Г.В. Самоуплотнённый гипсополистиролбетон. - М.: МПА, 127 стр., 1999

5. Полистиролбетон. Технические условия.ГОСТ61263-99.-М., 1999 The literature

1. Korol E.A. Three-layers reinforced concrete enclosures pattern from light concretes and features of their calculation

2. Mishin V.M., Sokov V.N. Theoretical and technological principles of creating thermal insulation materials of new generation in gidrothermalpower field. Moscow: The young guard, 2000. 352 p.

3. Pugac E.M. Technology of production three-layers wall blocks for construction energy-effective enclosure patterns. Dissertation of master of sciences, Moscow, 122 p., 2005

4. Sokov V.N., Mishina G.V. Self-pressure gypsum- polystyrene concrete. Moscow: MP A, 1999. 128 p.

5. Polystyrene. Technical requirements. GOST 61263 - 99, Moscow, 1999

Ключевые слова: малоэтажное строительство, монолитно-слоистый блок, трёхслойные изделия, переходная зона, несущий слой, теплоизоляционный слой, бисерный полистирол, метод объёмного прессования

Key words: low-rise construction, monolithic-laminated wall block, three-layers goods, transitional zone, bearing layer, thermal-insulating layer, minute polystyrene, method of volumetric pressure

E-mail авторов: Sersok_07@mail.ru, Beglandrey007@yandex.ru, qwetrus@mail.ru,

dimanuga-rus@mail.ru

Рецензент: Орешкин Д.В., профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Строительные материалы» ГОУВПО МГСУ