Влияние механоактивации на процессы стеклообразования при получении пеностеклокристаллических материалов
| Вид материала | Документы |
- Форма заявки на участие в Мероприятии, 126.33kb.
- 150100. 62 Металлургия металлургия, 183.45kb.
- Вопросы и программа вступительного экзамена в клиническую ординатуру по программе «психиатрия», 471.9kb.
- Процессы адсорбции стабилизаторов на поверхности наполнителей и их влияние на устойчивость, 20.67kb.
- Сублизингодателя) при его получении По взаимному соглашению сторон предмет лизинга,, 2578.85kb.
- Центр научного знания, 178.12kb.
- Центр научного знания, 187.37kb.
- Центр научного знания, 163.16kb.
- Центр научного знания, 179.67kb.
- Автоматизация в сельском хозяйстве, 64.15kb.
Таблица 2 – Характеристики опытных образцов пеносиликата
| Показатель | Значение |
| Внешний вид | Монолитный образец серого цвета |
| Плотность, кг/м3 | 260 … 270 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) | 0,073…0,078 |
| Водопоглощение за 1 сут, % масс. | 90 … 95 |
| Сорбционное увлажнение за 1 сут, % масс. | 2,7 … 2,8 |
| Прочность образца при сжатии, МПа: исходного после сорбционного увлажнения после водопоглощения | 1,19 … 1,21 1,18 … 1,20 1,16 … 1,18 |
Примечание. – Коэффициент теплопроводности определяли по ГОСТ 7076–99 на приборе ИТП-МГ 4, остальные показатели – в соответствии с ГОСТ 17177–94.
Несмотря на то, что полученные результаты носят предварительный характер, они показывают возможность изготовления материалов с жесткой ячеистой структурой по упрощенной технологии, исключив предварительную грануляцию сырья и использование герметично закрывающихся форм при высокотемпературном отжиге, что, безусловно, положительно скажется на производительности промышленной линии и себестоимости продукции.
Список литературы
1. Борсук П.А., Лясс А.М. Жидкие самоотверждающиеся смеси. – М.: Машиностроение, 1979. – 255 с.
2. Силикальцит//Бюл. научно-технической информации. – Таллин, 1960. – № 5.
3. Меркин А.П. Научные и практические основы улучшения структуры и свойств поризованных бетонов: Дисс. ... д-ра техн. наук.– 1971.
4. Лотов В.А. Нанодисперсные системы в технологии строительных материалов и изделий // Строительные материалы. – 2006. – № 8. – С. 5–7.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ МНОГОСЛОЙНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ИЗ ПОЛИСТИРОЛГАЗОБЕТОНА
А.А. Пак, Р.Н. Сухорукова
Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких
элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН,
г. Апатиты Мурманской области
It is established that the small wall blocks from multilayer polystyrene aerated concrete make it possible to raise the external enclosures of buildings which satisfy the requirements of Construction Norms and Regulations 23-02-2003. The high heatproof properties of polystyrene aerated concrete are determined by its laminar design structure and special features of technology. The coefficient of the thermal conductivity of polystyrene aerated concrete is 1.5-1.7 times less than in cellular concrete. Calculations showed that the given resistance to the heat transfer of enclosure, required by climatic conditions of the Murmansk region not less than R0 = 3.5 m2·°C/W, could be provided with the overall wall thickness of 345 mm.
Введенные в действие с 1.10.2003 г. Постановлением Госстроя РФ от 26.06.2003 г. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» содержат новую систему нормирования теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений, которые оказались необоснованно завышенными в 33,5 раза. В большинстве регионов страны новые требования могут быть выполнены только использованием мягких утеплителей с недостаточно изученной долговечностью в климатических условиях России. Чтобы соблюсти заложенные в СНиП 23-02-2003 нормативы, потребуются такие расходы на ремонт и реконструкцию существующих ограждений, которые могут значительно превысить ожидаемую экономию от снижения энергозатрат на отопление зданий. Современная строительная практика пока не может соответствовать новой системе нормирования теплозащитных качеств ограждающих конструкций. И получается так, что новый нормативный документ, обязательный к исполнению на всей территории РФ, является сдерживающим фактором в строительном производстве, а также в применении новых отечественных термоэффективных и долговечных твердоформованных теплоизоляционных изделий, которые могли бы конкурировать с мягкими минераловатными и полимерными материалами.
В связи с создавшимся положением Российское общество инженеров строительства (РОИС) совместно со специалистами других организаций в целях обеспечения безопасного проживания, отдыха и работы граждан в помещениях и повышения долговечности стен при рациональном уровне теплозащитных качеств разработало на основе требований Федерального закона «О техническом регулировании» Стандарт организации СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий», в котором нормативные требования более дифференцированы и смягчены. В настоящее время очень интенсивно и продуктивно разрабатываются новые термоэффективные материалы и технологии теплоизоляционных работ. При этом руководствуются обоими нормативными документами, учитывая назначение и особенности строящегося объекта.
В ИХТРЭМС КНЦ РАН ведется разработка технологии и исследование свойств композиционного теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного материала на основе газобетона и пенополистирола полистиролгазобетона (ПГБ) [1]. Особенность технологии ПГБ состоит в совместном вспучивании газобетонной смеси и полистирола во время тепловлажностной обработки заформованного изделия в пропарочной камере. Благодаря бесшовному соединению конструктивных слоев, можно получить многослойное изделие с улучшенными физико-механическими и теплотехническими свойствами.
Теплозащитные свойства композиционного ПГБ, главным образом, зависят от пенополистирольного слоя. Коэффициент теплопроводности пенопластов определяется при стационарном тепловом режиме с разностью температур 10 °С. Величина теплопроводности пенопласта плотностью 20...40 кг/м3 примерно постоянна, а при плотности менее 20 кг/м3 она увеличивается [2]. Объясняется это возрастающим влиянием газа, находящегося в ячейках пенополистирола, на процесс теплопроводности в материале. Кроме того, коэффициент теплопроводности уменьшается с понижением температуры вследствие разрежения газа внутри ячеек, затрудняющего теплопередачу. Так же, как и в других материалах, при увеличении влажности коэффициент теплопроводности возрастает.
Из таблицы видно, что композиционный ПГБ имеет такие теплозащитные свойства, которыми не обладает ни один из составляющих этот материал компонентов.
Плотность и теплопроводность строительных материалов
| Номер образца | Материал | Вид образца | Плотность, г/см3 | Теплопроводность, Вт/(м·К) |
| 1 | Пенополистирол | Однослойный | 0,093 | 0,037 |
| 2 | Газобетон | Однослойный | 0,476 | 0,120 |
| 3 | 0,574 | 0,148 | ||
| 4 | 0,838 | 0,200 | ||
| 5 | 0,910 | 0,242 | ||
| 6 | Полистиролгазобетон | Двухслойный | 0,568 | 0,065 |
| 7 | 0,507 | 0,062 | ||
| 8 | 0,354 | 0,060 | ||
| 9 | 0,432 | 0,061 | ||
| 10 | 0,746 | 0,105 | ||
| 11 | Полистиролгазобетон | Трехслойный | 0,459 | 0,061 |
| 12 | 0,500 | 0,058 | ||
| 13 | 0,696 | 0,081 | ||
| 14 | 0,646 | 0,071 | ||
| 15 | 0,857 | 0,106 | ||
| 16 | 0,490 | 0,057 | ||
| 17 | 0,315 | 0,045 | ||
| 18 | 0,414 | 0,050 |
Как показывают результаты испытаний, зависимость теплопроводности от плотности двух- и трехслойных образцов ПГБ различается незначительно. Абсолютные значения коэффициента теплопроводности однослойного (газобетон) и многослойных образцов ПГБ различаются почти в два раза. Это вызвано в большей степени отражательной способностью слоя пенополистирола и в меньшей – межслойным теплосопротивлением, благодаря хорошему контакту между конструктивными слоями изделия при одностадийном вспучивании газобетона и полистирола. Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что слоистое строение способствует существенному снижению теплопроводности композита.
Для использования того или иного строительного материала в ограждающих конструкциях требуется найти поля температур и влажностей при различных внешних условиях. Ограждающая конструкция должна обеспечить требуемое сопротивление теплопередаче R0 при отсутствии внутренней влагоконденсации для большей части диапазона температур на ее холодной стороне. Для расчета сопротивления теплопередаче многослойных ограждающих конструкций, профилей температуры, влажности по толщине ограждения и плоскости возможной влагоконденсации сотрудники Института программных систем РАН (г. Переславль-Залесский Ярославской области) д.т.н. Цирлин А.М., к.т.н. Андреев Д.А. и к.т.н. Могутов В.А. разработали специальную программу, позволяющую подбирать расположение слоев в многослойных конструкциях так, чтобы исключить внутреннюю влагоконденсацию.
Распределения температуры и влажности по ширине ограждения рассчитывались для двух- и трехслойных полистиролгазобетонных блоков размерами 200200400 мм при их различной ориентации относительно помещения: с несущим газобетонным слоем на внутренней и внешней стороне ограждения. На рисунке 1, а слой газобетона в двухслойном блоке расположен ближе к внутренней поверхности стены, а на рисунке 1, б –к внешней.
 |  |
| а | б |
Рисунок 1 Ограждающая конструкция, состоящая из стандартного двухслойного блока и облицовочных слоев
Расчеты показали, что при такой конструкции ограждения сопротивление теплопередаче составляет R0=3,47 м2·K/Вт для обоих случаев ориентации блоков. Влагоконденсация возникает в слое пенополистирола в плоскости 180 мм от внутренней поверхности тогда, когда слой газобетона ближе к внутренней стороне, и в плоскости 83 мм, когда он ближе к внешней стороне ограждения при температуре ниже минус 8 °С.
На рисунке 2 представлены профили температур и давлений водяного пара в ограждении, состоящем из трехслойного блока при толщине газобетонных слоев по 60 мм, пенополистирольного слоя 80 мм и облицовочных слоев: внутреннего из сухой штукатурки толщиной 10 мм и наружного из керамического кирпича толщиной в 1/2 кирпича. Такая конструкция ограждения обеспечивает сопротивление теплопередаче R0 = 3,47 м2·K/Вт. Влагоконденсация возникает в слое пенополистирола в плоскости 132 мм от внутренней стороны при температуре ниже 1 °С. В работе [3] отмечается, что влагоконденсация не оказывает существенного отрицательного влияния на теплозащитные свойства и прочность пенополистирола. На основании этого в связи с образованием влагоконденсации в слое пенополистирола каких-либо дополнительных мер по его защите не требуется. Если же влагоконденсация смещается к стыку между слоями, то требуется укладка пароизоляционного слоя из гидроизоляционного материала.
_____________________________________
Рисунок 2 Ограждающая конструкция, состоящая из трехслойного блока и облицовочных слоев
_________________________________________
Расчеты показывают, что для обеспечения требуемого сопротивления теплопередаче R0 = 3,5 м2·К/Вт (по климатическим условиям Мурманской области) в двух- и трехслойных полистиролгазобетонных блоках необходимо увеличить толщину слоя пенополистирола до 95 мм. Размеры блока тогда составят 215215430 мм при общей толщине ограждения 345 мм (газобетонный слой 120 мм, теплоизолирующий 95 мм, керамический кирпич 120 мм, гипсокартон 10).
Список литературы
1. Пак А.А., Сухорукова Р.Н. Энергосберегающая технология производства композиционных теплоизоляционных изделий на основе газозолобетона и пенополистирола // Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья: Сб. докладов VIII Всероссийской научно-практической конференции (2123 мая 2008 г., г. Белокуриха). –Бийск: БТИ АлтГТУ, 2008. – С.9396.
2. Горбачев Ю.Г., Смелянский В.Л., Азовцев Э.А и др. Пенополистирол для строительной теплоизоляции. Вып. 3.– М.: ВНИИЭСМ, 1986. – 50 с.
3. Федосов С.В., Ибрагимов А.М. Нестационарный тепло- и массоперенос в многослойных ограждающих конструкциях //Строительные материалы. 2006. №4. – С. 8687.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЗАЛЬТОВОЙ ФИБРЫ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БЕТОНОВ
А.Г. Новицкий, М.В. Ефремов
ООО «Минерал 7», г. Львов, Украина
The results of research on some physical and mechanical properties of basalt fibers and products based on them are presented and analyzed. Characteristics of the advantages and disadvantages of basalt fibers used for reinforcement of concrete are given. The expediency of coarse basalt fibers for reinforcing concrete structures is shown.
Сегодня большая часть строительных работ ведется с применением бетона. Несмотря на ряд неоспоримых достоинств и широкое распространение, неармированные бетоны характеризуются низкими значениями ударной прочности и сопротивления на разрыв и образованием усадочных трещин при застывании. Все это приводит к относительно невысокой долговечности изделий из таких бетонов. Традиционно проблемы повышения эксплуатационных свойств изделий решаются вторичным армированием, которое в конструкционном бетоне осуществляется использованием стальной арматуры, а в перекрытиях металлической сетки. Кроме того, в последнее время предпринимаются попытки дисперсного армирования бетонной матрицы с помощью полипропиленовых, стеклянных, базальтовых и металлических волокон – фибры. Использование дисперсного армирования бетонов позволяет изготавливать конструкции сложной конфигурации, решает проблемы морозостойкости изделий, уменьшает общий вес конструкций. При определенном дозировании дисперсное волокно заменяет вторичное армирование, обеспечивает пластичность и предотвращает, в отличие от стальной сетки, появление трещин в бетоне еще на стадии, когда он пребывает в пластическом состоянии.
Вместе с тем, в ходе многолетних исследований в лабораторных и промышленных условиях установлено, что изделия, армированные полипропиленовыми волокнами, характеризуются значительными деформациями даже при небольших нагрузках на растяжение, что объясняется низкой адгезией полипропилена к цементной матрице. Кроме того, такие изделия со временем теряют свои прочностные свойства, имеют высокую истираемость поверхности и горючесть при воздействии на волокно открытого пламени. Основными недостатками металлических волокон является катодный эффект и нестойкость к агрессивной среде цементных растворов. Базальтовая фибра лишена данных недостатков, в связи с чем необходимо исследовать свойства бетонных изделий, армированных ею.
Исследования, проведенные совместно с Научно-исследовательским институтом строительных материалов (г. Киев) и Киевским национальным транспортным университетом, показали, что бетонные изделия, армированные базальтовой фиброй, изготовленной по ТУ В В.2.7-26.8-32673353-001:2007, в ООО «Минерал 7», характеризуются повышенной долговечностью, значительной прочностью на сжатие, морозостойкостью и др. (рисунок 1). Бетонные смеси готовили из портландцемента марки 400, затворенного водой, с коэффициентом 0,4, песка и щебня при соотношении 1: 3:5. В армированных бетонах количество фибры составляло от 1 до 4 % масс.
Рисунок 1 – Характеристики бетонных изделий, армированных базальтовой фиброй,
в сравнении с контрольными образцами (без волокон): 1– долговечность; 2, 4, 7 – прочность
на сжатие, на раскалывание и растяжение при изгибе соответственно; 3 – водонепроницаемость;
5, 6 – морозо- и трещиностойкость; 8 – сопротивление истираемости; 9 – ударная прочность
Это объясняется тем, что структура бетона, армированного базальтовой фиброй (БАБФ), близка к структуре армоцемента с арматурой из стальной сетки. Однако БАБФ обладает более высокой прочностью и стойкостью к деформациям, так как базальтовая фибра обеспечивает более высокую степень дисперсности армирования бетона и сам базальтовый материал имеет более высокую, чем стальная сетка, прочность. Кроме того, БАБФ может переносить большие упругие деформации за счет того, что базальтовое волокно при растяжении не подвергается пластической деформации, а по упругости превосходит сталь. Отличительной особенностью базальтовой фибры, произведенной на заводе «Минерал 7», является ее высокая адгезия к цементной матрице. Исследования показали, что область контакта между фиброй и матрицей характеризуется плотным соприкосновением поверхностей и отсутствием трещин и зазоров. Как известно, материал волокна под действием агрессивной цементной среды реагирует с получением новообразований. При этом происходит частичное разрушение волокна, величина которого зависит от времени. В среднем разрушение происходит на глубину до 4 мкм. Новообразования усиливают соединение волокна с цементной матрицей. Это наглядно видно при разрушении образцов на изломе, когда цементная масса и волокна разрушаются как единое тело без вырывания последних из бетонной матрицы.
При использовании волокна диаметром 30 мкм под действием агрессивной среды твердеющего цемента остается минимум 22 мкм рабочего диаметра волокна, что практически не влияет на его прочностные характеристики. Применение фибры диаметром 12 мкм, изготовленной из базальтового ровинга без замасливателя, показало, что со
временем она теряет все прочностные характеристики и иногда полностью разрушается, так как волокна после реакции с агрессивной средой бетона уменьшаются в диаметре до 4 мкм. При использовании фибры, изготовленной из базальтового ровинга с замасливателем, адгезия с цементной массой практически отсутствует. На изломе разрушенного образца (рисунок 2) четко видны обрывки волокон, выдернутых из бетонной матрицы.
Рисунок 2 Образец бетона, армированного фиброй из базальтового ровинга
с замасливателем
Результаты определения потери прочности фибры, изготовленной из непрерывного базальтового волокна без замасливателя, при ее пребывании в жидкой фазе твердеющего портландцементного бетона при нормальных условиях приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Время обработки, ч | Изменение прочности на разрыв базальтового волокна диаметром, мкм | |||||
| 12 | 20 | 40 | ||||
| ГПа | % | ГПа | % | ГПа | % | |
| 0 | 1,05 | 100 | 0,72 | 100 | 0,55 | 100 |
| 3 | 0,84 | 80,0 | 0,70 | 97,2 | 0,55 | 100 |
| 24 | 0,8 | 76,2 | 0,68 | 94,4 | 0,54 | 98,2 |
| 720 | 0,77 | 73,3 | 0,67 | 93 | 0,53 | 96,3 |
По данным расчетов, проведенных НИИ строительных конструкций (г. Киев), долговечность фибры, изготовленной из грубого базальтового волокна, в среде цементного камня составляет не менее ста лет [5].
В таблице 2 представлены результаты прочностных испытаний образцов бетона (контрольного и армированных базальтовой фиброй диаметром 40 мкм при длине 10 мм), отвержденных в нормально-влажностных условиях.
Таблица 2
| Образец | Коэффициент армирования, % масс. | Прочность образцов в возрасте, сут. на растяжение при изгибе, МПа | |||
| 3 | 7 | 28 | 90 | ||
| Контрольный | | 6 | 7 | 12 | 18 |
| Армированный | 2 3 4 | 8 9 9 | 10 11 10 | 19 20 24 | 28 27 29 |
