Лекгие бетоны

     Форма для изготовления изделий из фибролита в основном состоит из поддона и бортовых рам (бортоснастки) с ручками по бокам. На поддон для предотвращения вытекания теста в месте примыкания поддона и рамы укладывается плита размером, соответствующим внутреннему размеру формы.

     Высота рамы должна быть в два раза больше толщины изготавливаемой плиты, так как в процессе прессования уровень массы снижается дополовины первоначальной высоты.

После заполнения формы массой и  выравнивания поверхности, сверху укладывают штату для прессования. Ее толщина соответствует половиневысоты рамы. На эту плиту устанавливают поддон следующей формы, раму и т. д. Таким образом заливают 10 форм.      Затем всю партию подают на пресс и оставляют в запрессованном состоянии в течение 24 час., после чего затвердевшие плиты расформовывают.

     Одно время применяли длинные древесные волокна, что требовало установки специальных дефибраторав, так как подобная стружка не является отходом производства, а ее необходимо было специально приготавливать.

     Процентное содержание по объему древесного волокна и цемента соответственно равно 30-40% и 22%. Прессование производят под давлениемот 300 до 1500 г/см2. Процесс схватывания может быть ускорен применением хлористого кальция или путем подогрева форм с изделиями в камерах при 60° в течение 3-5 час.

Основными свойствами этих бетонов  являются: малый объемный вес (0,4-0,5 т/м*), малая теплопроводность (0,07-0,08 ккал/м2 час град) и удовлетворительная звукоизоляция. Они трудно сгораемы, пилятся, гвоздятся и легко оштукатуриваются. Необходимо отметить, что теплопроводность возрастает с увеличением влажности плит, а изоляционные свойства эффективны при минимальной толщине в 25 мм. В отдельных случаях на фибролитовых плитах наблюдаются выцветы и трещиноватость. Существуют технические условия на прием куфибролитовых плит, регламентирующие различные методы испытаний на изгиб и допуски размеров.

     Применение фибролита и Гераклита разнообразно: наружные стены - обшивка и заполнение каркасной конструкции, утепление кирпичных,бетонных и деревянных стен; перегородки - конструкции одинарных и двойных перегородок звукоизоляция массивных стен; потолки -обшивка в целях изоляции; монтаж пустотелых изделий; полы и кровли (изоляция;; подготовка кровли, надстройки.

 

 

 4 Новые технологии в производстве легких бетонов. 

 

4.1 Керамзитобетоны модифицированные вторичным поливинилхлоридом.     

Важной  проблемой современности является создание новых материалов отличающихся повышенной универсальностью свойств, в частности разработка легких бетонов, предназначенных работать при воздействии различных факторов. Научно-исследовательские разработки  и опыт отечественного и зарубежного использования отходов полимеров в легких бетонах свидетельствуют о больших возможностях получения новых материалов обладающих рядом положительных строительно-технических свойств.

     В результате исследований установлена целесообразность использования отходов поливинилхлоридов в конструкционно-теплоизоляционных легких бетонах. Это позволило снизить требуемый расход цемента, улучшить стойкость бетона к кислотам, щелочам и мочевине.

     Разработана оптимальная технология приготовления легкобетонных смесей модифицированных вторичным поливинилхлоридом + дибутилфталат.        

 Для модификации структуры  керамзитобетона был использован  вторичный поливинилхлорид (ПВХ) - мелко измельченный отход производства  дренажных гофрированных труб  фракции 0,006-0,15 мм, более 90% которых  составляет ПВХ. Для снижения хрупкости композиции, обеспечения равномерности перемешивания и снижения температуры плавления ПВХ предварительно смешивается с дибутилфталатом (ДБФ), выдерживается не менее 6 часов, после чего вводится в состав бетонной смеси на стадии перемешивания заполнителей.       

 В  качестве  объекта  модификации выбраны керамзитобетоны М75…М100(В5...В75) на различных   песках:  кварцевом, карбонатном и дробленном керамзитовом. Выбор различных типов песков обусловлен необходимостью расширить номенклатуру модифицированных бетонов.

.   Экспериментально оптимизирована следующая последовательность приготовления бетонов модифицированных отходами ПВХ:

1. Загрузка и перемешивание заполнителей  совместно с композицией "ПВХ+ДБФ"  и 1/3 воды.

2. Введение цемента с пластифицирующей добавкой и 1/3 воды.

3.Добавлять оставшуюся часть  воды с воздухововлекающей добавкой. Общее время перемешивания составляет 5-7 мин.           

 Введение пастообразной композиции "ПВХ+ДБФ" вместе с заполнителем  обеспечивает равномерное распределение  ее по объему керамзитбетона, при этом необходимо увеличивать время перемешивания на этой стадии на 1-1,5 мин, что приводит к полному разрушению "комков" ПВХ с агрегированными по поверхности частицами песка. Не разрушенные образования полимера при дальнейшем перемешивании с цементом, водой и добавками остаются в структуре бетонной смеси без изменений.

     После формирования образцы подвергаются термообработке по различным температурно-временным режимам: тепловлажностной обработке по режиму: 4 часа предварительная выдержка, 3 часа подъем температуры, 5 часов изотермическая выдержка при Т=75 градусов Цельсия, 8 часов естественное остывание (4-3-5-8); сухой прогрев при Т=(140-150)   градусов Цельсия  по режиму 4-1,5-4,5-8.

Цель варьирования тепловых режимов - добиться оптимальных условий для плавления ПВХ, превращения его форм и омоноличивания дефектов структуры цементно-песчаной матрицы бетона. 

Высокотемпературный прогрев изделий - наиболее эффективный способ термообработки для контрольных и модифицированных образцов, как на кварцевом, так и на карбонатном песках. Следует отметить значительное возрастание прочности бетона после модификации и ярко выраженное уплотняющее действие композиции "ПВХ+ДБФ". Опытные формовки,  проведенные  на различных видах песков показали, что введение отходов ПВХ свыше 35 кг/м3 в состав бетонной смеси нецелесообразно, так как это не приводит  к существенному увеличению прочности керамзитобетона (рис.1.а).          

 При модификации отходами  ПВХ керамзитобетона на пористом  керамзитовом песке, установлено, что на керамзитобетоне плотной структуры без воздухововлекающих добавок эффект значительно снижается. Так, например, для поризованного керамзитобетона увеличение прочности после модификации составляет 100%, а для керамзитобетона плотной структуры 20%. Это обстоятельство связано, с возможностью заполнения поровой структуры бетона расплавленной композицией ПВХ, увеличивающейся в объеме в несколько раз по сравнению с объемом исходного, полимера. Кроме того, выделение летучих  веществ  при тепловой обработке (ТО) в большей степени разрыхляет структуру плотного бетона, чем поризованного.         

  Изменение плотности бетонов на кварцевом и керамзитовом песках при увеличении содержания ПВХ в целом также характеризуется экстремальными зависимостями с максимумом, приходящимся на содержание ПВХ в количестве 35 кг/м³ или около 60 л/м³ (рис. 1.б).

При этом следует отметить, что  при увеличении плотности бетонов  менее чем на 200 кг/м³, прочность при сжатии практически удваивается. Снижение плотности бетона при увеличении концентрации ПВХ вызвано разуплотнением структуры бетона выделяющимися в большом объеме газообразными продуктами.

Соотношение объемов ДБФ и ПВХ  в период подготовки модифицирующей композиции должно быть близко к 0,3-0,5, так как снижение этой величины менее 0,3 приводит к комкуемости ПВХ в бетономешалке и неравномерности перемешивания по объему бетонной смеси.

При модификации отходами ПВХ керамзитобетона  на пористом керамзитовом песке, установлено, что на керамзитобетоне плотной структуры без воздухововлекающих добавок эффект значительно снижается. Так, например, для поризованного керамзитобетона увеличение прочности после модификации составляет 100%, а для керамзитобетона плотной структуры 20%. Это обстоятельство связано, с возможностью заполнения поровой структуры бетона расплавленной композицией ПВХ, увеличивающейся в объеме в несколько раз по сравнению с объемом исходного, полимера. Кроме того, выделение летучих  веществ при ТО в большей степени разрыхляет структуру плотного бетона, чем поризованного.

 

 

 

4.2 Легкие бетоны на стекловидном заполнителе.

 

 

      На прочность  бетона влияет как прочность  цемента, так и прочность заполнителей. Стекловидные заполнители, при  равной средней плотности, обладают  большей прочностью. Поэтому было  найдено новое технологическое решение: использование стекловидных заполнителей. В результате исследований [1] зависимости предела прочности бетона от предела прочности заполнителей и вяжущего вещества, установлено, что замена керамзита стекловидными пористыми заполнителями повышает предел прочности на 10% относительно предела прочности бетона той же плотности, но с использованием керамзита. Таким образом, стало возможно сократить расход цемента на 10%.

Предложена новая оптимизация  очередности загрузки исходных материалов  в бетоносмеситель по следующей схеме:

1. Крупный заполнитель.
2. Цемент.
3. 2/3 воды затворения
4. Пластификатор.
5. Мелкий заполнитель.
6. 1/3 воды затворения.
7. Воздухововлекающая добавка

     Благодаря именно такой последовательности смешивания исходных материалов достигается увеличение предела прочности при сжатии на 10-15%. Данную схему рекомендовано применять при производстве легкобетонных смесей на стекловидных заполнителях.

      Так же установлено, что водопотребление  бетонных смесей на стекловидных заполнителях имеют те же самые закономерности, что и  смеси с керамзитным заполнителем. Однако для пеностеклогрануляторов (ПСГ) и вспученного витрозитового гравия (ВВГ) отмечено снижение водопотребности на 10 л/м3, а для вспученного туфоаргиллитового гравия на 15 л /м3. Это связано с тем, что стекловидные заполнители меньше впитывают влагу. При увеличении содержания пористого песка и расхода цемента повышается водопотребность смеси. Это повышение может достигать 25 л/м3 для ПСГ и 50 л/м3 для ВВГ. Воздухововлечение, повышая удобоукладываемость бетонной смеси, позволяет снизить ее водопотребность до 10 л/м3. Пластификация, в зависимости от дозировки добавки, позволяет снизить водопотребность смеси до 35 л/м3.

     На выходные свойства легкого бетона на стекловидных заполнителях так же существенно влияет режим последующей термовлажной обработки. Целесообразная продолжительность изотермического прогрева определяется временем, которое необходимо, что бы в центре изделия температура достигла 800 С.  Исходя из этого при изготовлении стеновых панелей в промышленных условиях следует  увеличить температуру изотермического прогрева до 8-10 часов при температуре изотермы 800 –1000 градусов Цельсия. 

Проанализировано   совместное изменение  влажности и прочности бетона и сделан вывод, что при рациональном режиме термовлажностной обработке бетона необходимо определять продолжительность изотермы, исходить из требуемой влажности, а не прочности, так как применение «жестких» режимов с быстрым нагревом резко ухудшают свойства бетона из -за интенсивного развития деструктивных процессов, связанных с интенсивным расширением газовой фазы в структуре фактически свежеуложенного бетона. Этот процесс происходит на стадии, когда бетон еще не воспринимает возникающие при этом растягивающие напряжения.

     Среднестатистическая зависимость «прочность-плотность» идентична для бетонов на ВТГ и ПСГ и превосходит керамзитобетон, особенно в области низких плотностей (до 700 кг/куб м). Как уже было замечено выше, это объясняется более высокой прочностью стекловидных заполнителей. Однако поризация растворной составляющей снижает предел прочности бетона при сжатии пропорционально объему вовлеченного воздуха (ВВ). Снижение прочности составляет 6 – 10% на один процент ВВ, в связи, с чем при использовании поризации, например, для регулирования паропроницаемости, целесообразно ограничивать величину ВВ в пределах 8 – 10%.

     Таким образом, наиболее целесообразными областями применения заполнителей являются: ВТГ и ПСГ – для производства конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов классов В 2,5 – В 10 при средней плотности 600 – 1000 кг/м3, ВВГ – для производства конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов плотностью 700 – 1000 кг/м3 классов В 2,5 – В 10. Кроме того, все указанные заполнители эффективны для получения бетонов более высоких классов при повышенной плотности.

 

     4.3 Легкие бетоны на торфозаполнителях.

     Исследована [2] возможность использования в качестве заполнителей торф или растительное сырье. Так, для производства легкого бетона с плотностью до 550 кг/куб. м и коэффициентом теплопроводности менее 0.2-0.3 Вт/(м*оС) нужно ввести в его состав не менее 60% торфа или растительного сырья.  Гранулы торфа и других дисперсных волокнистых материалов растительного происхождения должны быть плотностью не более 300 кг/куб м. и прочностью при сжатии не менее 1,5-2 МПа.

     Однако, применение торфа и других заполнителей породило другую проблему – выделение из заполнителей различных веществ, ухудшающих свойства бетона. Для решения этой проблемы технологией предусмотрено нанесение на поверхность гранул органического заполнителя гипсоизвестковой композиции при соотношении гипса и извести в соотношении (по массе) 90-75:10-25 либо полимерсиликатную композицию в соотношении натриевого жидкого стекла и ПВА в соотношении (по массе) 60-75:25-40.