CC BY
35
2. Snezhkina O. V., Kornyukhin A. V., Kochetkova M. V. Short beams. Modeling physical work: monograph. - Penza: PGUAS 2011. - 124.
3. Skachkov Y. P., Snezhkina O. V., Kochetkova M. V., Kornyukhin A. V. Identification of patterns of destruction and cracking short reinforced concrete beams based on experimental data // Regional architecture and engineering. -2013. - № 3. P. 74-81.
4. Kruglov Y. V., Stetsurina E. S., Snezhkina O. V. Research and statistical modeling of population distribution // Vestnik SibADI. 2013. - № 2 (30). - P.62-68.
5. Snezhkina O. V., Kochetkova M. V., Kornyukhin A. V., Ladin R. A. Experimental and theoretical studies of short reinforced concrete beams // New University. Series: Engineering. -2013. - № 8-9 (18-19). - P. 53-56.
6. Skachkov Y. P., Snezhkina O.V., Kochetkova M.V., Kornyukhin A. V. Features stress-strain state of short concrete elements // Young scientist. - 2013. -№ 12 (59). P. 172-175.
7. Belyaev N. V., Fursov V. V. About Diversity causes of damage bearing walling // Vestnik SibADI. -2013. - № 5 (33). - P.45-51.
Скачков Юрий Петрович - доктор технических наук, советник РААСН, профессор кафедры «Строительные конструкции», Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Основное направление исследований - строительные конструкции; моделирование работы коротких железобетонных элементов. Общее количество опубликованных работ: более 150. E-mail: office@pguas.ru
Снежкина Ольга Викторовна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Математика и математическое
моделирование», Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Основное направление исследований -строительные конструкции; моделирование работы коротких железобетонных элементов. Общее количество опубликованных работ: более100. E-mail: o.v.snejkina@yandex.ru
Ладин Роман Акбарович - магистрант Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Основное направление исследований - строительные конструкции; моделирование работы коротких железобетонных элементов. Общее количество опубликованных работ: 25. E-mail: ladinroman@mail. ru
\Баранова Т. И. - доктор технических наук, чл.-кор. РААСН, профессор, зав. кафедрой «Строительные конструкции» с 1999 по 2013 г., Пензенский государственный университет архитектуры и строительства. Основное направление исследований - строительные конструкции; моделирование работы коротких железобетонных элементов.
УДК 666.97
ВЛИЯНИЕ ТЕКУЧЕСТИ СМЕСИ НА СВОЙСТВА СТЕНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ГАЗОБЕТОНА
П. П. Дерябин, С. Н. Дерябина
Аннотация. Приводится характер влияния текучести смеси на основные свойства газобетона, полученного в закрытой форме с отверстиями в крышке квадратного и круглого сечения, и выявление оптимального значения водотвердого отношения, при котором в большей степени увеличивается прочность при сжатии.
Ключевые слова: ячеистый бетон, газобетон, закрытая форма, крышка, водотвердое отношение.
Введение
В настоящее время все большее значение приобретает проблема
обеспечения качественной теплоизоляции зданий и сооружений. В России основными утеплителями являются минеральная вата и изделия на ее основе, полимерные пенопласты и волокнистые утеплители. При этом более 80 % теплоизоляторов обладают рядом существенных недостатков, среди которых встречается и такие факторы, как горючесть и наличие в составе канцерогенных веществ (фенол,
формальдегид и др.), выделяющихся в процессе эксплуатации в помещения.
Поэтому настоятельно требуются стеновые конструкции с использованием
высокоэффективных и долговечных теплоизоляционных материалов [1,2].
Отличительной особенностью климата России являются холодные и продолжительные зимы почти на 40 % ее территории. Так, в районах, расположенных между 50-й и 60-й параллелями, средняя температура наиболее холодного месяца находится в интервале -8...-28 °С, а в Западной Европе -4,5...+2 °С; продолжительность отопительного периода составляет соответственно 200 - 250 и 100 -180 дней. Поэтому в России топливо-
энергетические затраты значительно превышают аналогичные показатели Западной Европы [2]. Наиболее рациональный путь решения проблемы теплозащиты отапливаемых зданий -создание многослойных стеновых изделий с эффективными утеплителями.
При использовании полимерных пенопластов и волокнистых утеплителей на органических связующих необходимо обеспечивать санитарную и пожарную безопасность стен. В связи с этим повышается актуальность развития производства долговечных и экологически чистых теплоизоляционных изделий на минеральной основе: изделий из газостекла, газо- и пенокерамических, газо- и пеногипсовых, пено- и газобетонных изделий и др. Например, на предприятии УПП «ЗСК» ОАО «Забудова» (Республика Беларусь) главным стеновым материалом до 2015 г. определены ячеистобетонные изделия [3].
Возможность производства стеновых изделий из ячеистого бетона средней плотностью 500 - 600 кг/м3 и прочностью, равной нормативной для бетонов с плотностью 700 - 800 кг/м3 является вполне реальной при разработке новых и совершенствовании существующих
технологий производства, а также создании наиболее эффективных порообразователей.
Перед учеными и технологами -практиками стоит задача по разработке технологии получения нового поколения ячеистых бетонов с более высокими показателями прочности и морозостойкости при низкой средней плотности.
Еще в 1973 году была показана технологическая возможность изготовления ограждающих конструкций из ячеистого бетона переменной плотности, получаемых прикаткой горбушки в период созревания газобетона. К разряду новых можно отнести способ производства газобетонных изделий в закрытой форме [1]. На современном этапе развития производства изделий из газобетона заслуживают внимание работы А. Н. Чернова и В.Ф. Завадского. Исследования, которых в основном базируются на приготовлении газобетонной смеси в форме с полой крышкой (без отверстий) или с небольшими отверстиями в боковых и верхней гранях формы.
Основная часть
На свойства ячеистого бетона оказывают влияние много факторов, основными из них являются: текучесть смеси, расход и вид порообразователя, уровень заливки смеси
форму, вид, расход и удельная поверхность кремнеземистого компонента и вяжущего. В связи с этим, в первую очередь необходимо было выявить влияние текучести смеси на основные свойства газобетона,
приготовленного на основе стеклопорошка, кварцевого и керамзитового песков с применением различных способов формования газобетонной смеси. Первый способ включает приготовление
газобетонной смеси, заливку ее в форму и закрытие формы крышкой с отверстием квадратного сечения, расположенное по центру формы. Второй - также включает приготовление, заливку смеси в форму и закрытие крышкой, но отверстие в отличие от первого способа имеет круглое сечение. Полученные результаты сравнивались с газобетонными образцами, полученными традиционным способом (без крышки). Водотвердое отношение (В/Т) подбиралось в диапазоне от 0,3 до 0,5 для газобетона приготовленного на основе кварцевого песка, от 0,3 до 0,6 - на керамзитовом песке и от 0,5 до 0,7 - на стеклопорошке с шагом 0,1.
Расплыв газобетонной смеси на основе кварцевого песка при В/Т равном 0,3; 0,4 и 0,5 соответственно составил 22; 29 и 49 см (рис. 1). Применение закрытой формы для приготовления газобетона с отверстием в крышке квадратного сечения увеличивает предел прочности при сжатии в среднем на 22 - 35 %, а формы с отверстием в крышке круглого сечения на 30 - 36 % по сравнению с традиционным газобетоном, при этом увеличение значения средней плотности газобетона происходит всего от 1 % до 15 %.
0,3 0,4 0,5 В/Т
- расплыв смеси
средняя плотность газобетона: —«— без крышки;
—ш— - с отверстием в крышке квадратного сечения — с отверстием в крышке круглого сечения
Рис. 1. Влияние водотвердого отношения на диаметр расплыва смеси и среднюю плотность газобетона на кварцевом песке
Оптимальный диапазон В/Т для газобетонов, полученных в закрытой форме составляет 0,38 - 0,45, так при В/Т = 0,4 средняя плотность газобетона с отверстием в крышке квадратного сечения равна 1100 кг/м3, предел прочности при сжатии - 10,4 МПа, а для газобетона с отверстием в крышке круглого сечения соответственно 1060 кг/м3 и 9,3 МПа. При уменьшении В/Т до 0,3 происходит увеличение плотности образцов на 10-20 %, что отрицательно сказывается на их теплофизических свойствах, а при увеличении В/Т до 0,5 резко снижается их прочность на 20 - 25 % (рис. 2).
средняя плотность:
—«--без крышки;
- с отверстием в крышке квадратного сечения; —•— - с отверстием в крышке круглого сечения
прочность при сжатии: —без крышки:
-а- - с отверстием в крышке квадратного сечения; —е—- с отверстием в крышке круглого сечения
Рис. 2. Влияние водотвердого отношения на среднюю плотность и предел прочности при сжатии газобетона на кварцевом песке
Текучесть смеси на основе керамзитового песка при В/Т = 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 соответственно составляет 7; 20; 30 и 34 см (рис. 3). Оптимальный диапазон В/Т для производства газобетона с отверстием в крышке квадратного сечения составляет 0,5 -0,6, а для газобетона с отверстием круглого сечения - 0,45.. .0,55. Это связано с тем, что площадь закрытой поверхности крышки с отверстием круглого сечения несколько больше, чем с отверстием квадратного и для самоуплотнения образцов достаточно применять меньшее значение В/Т. При снижении В/Т до 0,3 происходит также значительное увеличение средней плотности образцов до 1300 кг/м3. При В/Т = 0,5 средняя плотность образцов приготовленных в форме с отверстием в крышке квадратного сечения составляет 1000 кг/м3, предел прочности при сжатии - 6,73 МПа, а образцов, приготовленных с отверстием круглого сечения соответственно 990 кг/м3 и 8,1 МПа (рис. 4).
35
30
25
20
15
10
/ 1
/ N
1350
1150
950
750
0,3 0,4 0,5 0,6 В/т
- расплыв смеси
средняя плотность газобетона: —»— - без крышки:
—я— - с отверстием в крышке квадратного сечения; —•—- с отверстием в крышке круглого сечения
Рис. 3. Влияние водотвердого отношения на диаметр расплыва смеси и среднюю плотность газобетона на керамзитовом песке
15 14
13 £
5 12 =-
1350
1250
a uso
1050
950
350
750
| к
1 Í4 Ч vo
N
\ *
к 1
3
11 ГО
11 N
10
0.3
0,4
0,5
0.6 В/Т
средняя плотность: —«— - без крышки;
- с отверстием в крышке квадратного сечения; —- с отверстием в крышке круглого сечения
прочность при сжатии: —е— без крышки;
—а— - с отверстием в крышке квадратного сечения:
с отверстием в крышке круглого сечения Рис. 4. Влияние водотвердого отношения на среднюю плотность и предел прочности при сжатии газобетона на керамзитовом песке
Прочность при сжатии газобетона, приготовленного на основе керамзитового песка с использованием различных видов крышек на 20 - 25 % выше по сравнению с традиционным способом приготовления газобетона, при этом увеличение средней плотности практически не происходит (рис. 4). Прочность газобетона на основе кварцевого песка на 10-30 % выше по сравнению с традиционным газобетоном, а показатель средней плотности снижается до 14%, вследствие использования более мелкого, пористого керамзитового песка взамен кварцевого (рис. 2).
Текучесть смеси на основе стеклопорошка при В/Т = 0,5; 0,6 и 0,7 соответственно составляет 16; 25,5 и 29 см (рис. 5). Оптимальное В/Т находится в интервале от 0,6 до 0,65. При В/Т = 0,6 средняя плотность газобетона, полученного с отверстием в крышке квадратного сечения равна 870 кг/м3, прочность при сжатии - 6,1 МПа, а газобетона с отверстием в крышке круглого сечения соответственно 830 кг/м3 и 6,4 МПа. При этом прочность при сжатии исследуемого газобетона на 25 - 30 % выше, а плотность всего на 4% выше по сравнению с газобетоном, полученным традиционным способом (рис. 6). У исследуемого газобетона показатель средней плотности на 23 - 27 % ниже, а прочность при сжатии выше в среднем на 3 - 8 % по сравнению с традиционным газобетонном на основе кварцевого песка. Это связано с применением высокодисперсного
стеклопорошка с насыпной равной 700 - 750 кг/м3 поверхностью 3800 - 4000 кварцевого песка (рис. 2 и 6).
1050
29 27 25 23 21 19 17 15
к
X
V V
П
>
1000
950
900
850
800
750
700
650
0.5
0,6
0.7
Б/Т
ПЛОТНОСТЬЮ
и удельной взамен
в
см /г
-К- - расплыв смеси
средняя плотность газобетона: -*— без крышки:
с отверстием в крышке квадратного сечения; -»- - с отверстием в крышке круглого сечения
Рис. 5. Влияние водотвердого отношения на диаметр расплыва смеси и среднюю плотность газобетона на стеклопорошке
средняя плотность; —«— - без крышки;
—м— - с отверстием в крышке квадратного сечения; —- с отверстием в крышке круглого сечения
прочность при сжатии: —в— без крышки:
-в— - с отверстием в крышке квадратного сечения: —е— с отверстием в крышке круглого сечения
Рис. 6. Влияние водотвердого отношения на среднюю плотность и предел прочности при сжатии газобетона на стеклопорошке
Заключение
Таким образом, для получения мелкоштучных изделий из газобетона с повышенным показателем прочности при сжатии на 10 - 30 % по сравнению с традиционным газобетоном рекомендуется при формовании и вызревании изделий применять закрытую форму с отверстием в
крышке квадратного сечения, расположенное по центру формы. Для увеличения прочностных характеристик на 25 - 35 % по сравнению с традиционной технологией газобетона желательно применять закрытую форму с отверстием в крышке круглого сечения, расположенное также по центру формы. При этом водотвердое отношение
для приготовления газобетонной смеси должно находиться в следующих диапазонах: на основе кварцевого песка от 0,38 до 0,45; на основе керамзитового песка - 0,5...0,6; на основе стеклопорошка - 0,6.0,65.
Кроме того, крышка с отверстием круглого сечения для приготовления газобетона является более эффективной по сравнению с отверстием квадратного, т.к. в момент вспучивания и вызревания вязкопластичной массы в большей степени происходит самоуплотнение образцов по периферии из-за большей площади закрытой поверхности крышки, в результате чего увеличиваются прочностные характеристики от 5 % до 15 %.
Библиографический список
1. Дерябин, П. П. Производство стеновых материалов и изделий из ячеистых бетонов: учеб. пособие / П. П. Дерябин. - Омск: СибАДИ, 2013. - 208 с.
2. Завадский, В. Ф. Комплексный подход к решению проблемы теплозащиты стен отапливаемых зданий / В. Ф. Завадский // Строительные материалы. - 1999. - № 2. - С. 7 - 8.
3. Сажнев, Н. П. Производство, свойства и применение ячеистого бетона автоклавного твердения / Н. П. Сажнев, Н. К. Шелег, Н. Н. Сажнев // Строительные материалы. - 2004. - № 3. - С. 2 - 6.
THE INFLUENCE OF THE FLUIDITY OF THE MIXTURE ON THE PROPERTIES OF THE WALL PRODUCTS FROM AEROCRETE, OBTAINED IN CLOSED FORM
P. P. Deryabin, S. N. Deryabina
Given the influence of the fluidity of the mixture on the basic properties of aerated concrete, obtained in a
УДК 624.19.05
closed form with the holes in the lid of square and round section and identify the optimum values of the ratio of water to solid components, which largely increases the compressive strength.
Keywords: cellular concrete, aerated concrete, closed form, cover, the ratio of water to the solid components.
Bibliographic list
1. Deryabin P. P. Production of wall materials and products from cellular concrete: textbook manual. -Omsk: SibADI, 2013. - 208 p.
2. Zavadsky V. F. Comprehensive approach to the solution of the thermal protection of walls of heated buildings // Building materials. - 1999. - № 2. - P. 7 - 8.
3. Sazhnev N. P. Production, properties and applications of cellular concrete autoclaved / N. P. Sazhnev, N. K. Sheleg, N. N. Sazhnev // Building Materials. - 2004. - № 3. - P. 2 - 6.
Дерябин Павел Павлович - кандидат технических наук, наук, доцент Сибирской государственной автомобильно-дорожной
академии (СибАДИ). Основное направление научных исследований - получение композиционных ячеистых бетонов на основе техногенного сырья. Имеет 46 опубликованных работ. e-mail:_Derjabinsmist@rambler/ru
Дерябина Светлана Николаевна -магистрант Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности -получение композиционного газобетона с увеличенными прочностными характеристиками при сохранении относительно низкой средней плотности. Имеет 3 опубликованные работы. e-mail:_Derjabinsmist@rambler.ru
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ПРОЦЕССА УКАТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
С. В. Зайченко
Аннотация. Целью статьи является создание адекватной модели процесса контактного взаимодействия роликового рабочего органа со строительной смесью, обрабатываемой при возведении крепления подземного сооружения, с учетом явлений, связанных с эффектом упругого основания. Задача взаимодействия жесткого индентора с вязкопластической средой, усиленной сплошным упругим основанием, сводится к совместному решению двух задач: взаимодействие рабочего органа с вязкопластической средой; взаимодействие бетонной смеси с горным массивом.
Ключевые слова: контактное давление, горный массив, роликовый рабочий орган, упругость, пластичность.
Введение
Современные технологии строительства развиваются в направлении повышения производительности и технико-
эксплуатационных показателей конструкций и сооружений. Данное направление развития возможно только при использовании современных средств механизации и
