Строительные статьи

Прогнозирование некоторых свойств ячеистого бетона низкой плотности

Таблица I

Параметры формовочной смеси следующие:

Газоаиикат. Активность 16—22%, В/Т - 0,45—0,75. расход Ал. пудры - 0,125-0.45%, молотые отходы ячеисто­го бетона (тонина помола 1000 м2/кг) - 5—25% от массы су­хих материалов, ими заменен песок.

Газобетон. В/Т — 0,5-0,7, расход Ал. пудры OJ-O.25%. Расход извести - 3% от массы сухих матери­алов. Начальная температура смеси — 40°С. Соотноше­ние песка и портландцемента 1:1.

Газобетон на смешанном вяжущем. В/Т — 0.52—0.65. расход Ад. пудры 0,1-0.25%. Начальная температура смеси — 40"С. Эквивалентные количества извести или портландцемента пересчитаны по формуле J6(.

Пенобетон. В/Т — 0.5—0.8: состав — песок: портланд­цемент 1:1, известь 3% от массы сухих материалов.

Пеногазосшикат. Активность смеси 24—28%, В/Т — 0,55-0.75. расход Ал. пудры 0.25-0,4%. ПАВ 0,1-0,4% от массы сухих материалов.

Режим гидротермальной обработки 1,5+8+1,5 ч при изотермической выдержке под давлением 0,8 МПа. Для определения прочности при сжатии изотермическая выдержка сославляла 5; 6.5 и 8 ч. Свойства ячеистого бе- топа определяли стандартными методами. Нормальный коэффициент звукопоглощения определяли в интерфе­рометре системы Брюль и Кьер. Среднее его значение рассчитано как арифметическое значение при частотах 125. 250. 500. 1000. 1600 и 2000 Гц.

Основными технологическими факторами, опреде­ляющими плотность ячеистого бетона, являются В/Т и расход порообразователей. а при разной тонине помо­ла песка и этот фактор.

Регрессионные уравнения, определяющие плот­ность газосиликата. изготовленного при различной то­нине помола песка, представлены втабл 2.

Формование изделий с использованием песка тон­костью помола 130 м2/кг затруднительно, так как фор­мовочная смесь расслаивается. Во избежание этого следует применить пониженные В/Т (0,52-0,6) л боль­шой расход Ал. пудры.

Зависимость плотности газобетона определяется следующим регрессионным уравнением:

Р=1,1 14,6(Р^)-0.453.(В/Т)-«-6?2 (5).

Коэффициент корреляции 0,944; среднее квадра - ти чес кое отклонение 10,02 кг/м3. процентное откло­нение 3.34%.

Основными технологическими параметрами произ­водства газобетона на смешанном (известь и портландце­мент) вяжущем являются В/Т. состав вяжущего и расход Ал. пудры. Определено, чго с увеличением расхода извес­ти в составе вяжущего эффективность Ал. пудры умень­шается. однако сокращаются сроки выдержки сырца яче - ис! ого бетона до проведения технологических операций.

Регрессионные уравнения плотности газобетона на смешанном вяжущем приведены втабл. 3.

Плотность пенобетона зависит от расхода пены и В/Т формовочной смеси. Увеличение В/Т не уменьшает плотности пенобетона, так как то же самое количество пены распределяется в большем объеме

Плотность пенобетона описывается следующим ре­грессионным уравнением

Р 784 Рп-о.9* <В/Т)0-Ш, (1 П где: Рп — расход пены. л/кг.

А

Коэффициент корреляции 0,985: регрессионное урав­нение адекватно при вероятности 0,95. среднее квадрати - ческое отклонение 5,7 кг/м3, процентное — 3,2%.

Основными технологическими параметрами, опре­деляющим и прочность при сжатии газосиликата, явля­ются активность смеси, сроки изотермической выдерж­ки изделий и расход добавки молотых отходов произ­водства того же газосиликата. Плотность описывается регрессионным уравнением

Пр^.бз+о^х^о^-х^^ю-'хз-о^гю-'х,2- -0,69 10-2Х,-0,7210-?Х,2+0,2210-2ХгХ2+0,1 •Ю-'Х^Хз+0,17-|0-2Х2-Х3-0,48- 10'3-Х, ХгХ3,

Где: Пр — прочность при сжатии, МПа; Xj — время изотермической выдержки при 0,8 МПа, ч; Х2 — актив­ность смеси, °с: Х3 — расход отходов % от массы сухих материалов.

Регрессионное уравнение адекватно при вероятнос­ти 0,95; коэффициент корреляции 0.965; процентное отклонение — 4.7%.

Основная характеристика теплоизоляционного ячеистого бетона — коэффициент теплопроводности, а акустических изделий — коэффициент звукопоглоще­ния. Однако определение этих коэффициентов длительное и требует специальной дорогостоящей ап­паратуры. В данной статье приводится новый способ оценки и прогнозирования вышеу помянутых свойств воздухопроницаемостью. Для этой цели построены зависимости между воздухопроницаемостью и звукопо­глощением (рис. 1), воздухопроницаемостью и тепло­проводностью (рис. 2).

Эти зависимости описываются регрессионными уравнениями

А =0.086 (i-107 )°-49(|3),

Где: а — средний коэффициент звукопоглощения, i — коэффищiehi воздухопроиинасмости. м3/м■<с-Пa.

Среднее квадратическое отклонение 0,03.

Эту зависимость можно выразить и через технологи­ческие параметры производства

А = 333,3 р-'14 (В/Т)-»-** (14), а = 1,49-PAln-s - (В/Т)1-6 ( 15).

Для газобетона на смешанном вяжушем. о = 0.18+0.01 I07i(l6).

Коэффициент корреляции 0,098. среднее квадрати­ческое отклонение 0,02.

Для пенобетона:

« -0.078-Ю7 i (17).

Коэффициент корреляции 0,098. среднее квадрати­ческое отклонение 0,05.

Эту зависимость также можно выразить и через тех­нологические параметры производства

А = 0,365- I0-V2i.393.(В/Т)-* И» i (18) или а = 3.3910-2 РП'.зз.(в/Т)-1.314 (19)

Для средней кривой;

А = 0.11(М О7)0-4 (20).

Теплопроводность ячеистого бетона в зависимости от плотности ячеистого бетона прямолинейная. Однако при изменении технологических параметров его произ­водства (В/Т, соотношения извести и цемента, началь­ной температуры смеси, порообразователя) при той же плотности можно получить ячеистый бетон различной макроструктуры, а тем самым и с различной теплопро­водностью. Например, при плотности ячеистого бетона 270 кг/м3 коэффициент теплопроводности газосилнка­та - 0,0802 Вт/(м-К), газобетона - 0,08 Вт/(м К). пено - газосиликата - 0,779 Вт/(м-К), пенобетона -

0. 0703.ВтДмК). Макроструктуру ячеистого бетона хорошо характеризует его воздухопроницаемость. В интервале плотности 250-350 кг/м3 коэффициент теп­лопроводности можно определить следующим регрес­сионным уравнением

= 0.066 (}• 107)fttWv05 (21). Для газобетона через технологические параметры эта зависимость выражается следующим регрессион­ным уравнением

= 0,094-Р^о.064 (В/Т)М9 (22).

Для пенобетона

X = 0,0627 РП» «Ч В/ТИ-<>79 (23).

Среднее квадратическое отклонение значений, рас­считанных по этим уравнениям, 0,031 Вт/(мК).

Исходя из проведенных исследовании можно за­ключить, что основными технологическими парамет­рами. определяющими плотность ячеистою бетона, являются В/Т и расход порообразователя. а с использо­ванием смешанного вяжущего и состав последнего.

С повышением доли извести в вяжушем и расхода отходов плотность ячеистого бетона увеличивается. Повышение В/Т в пенобетоне не уменьшает его плотности.

Плотность ячеистого бетона можно прогнозиро­вать. рассчитав по предложенным регрессионным уравнениям.

Предложен новый способ оценки и npoiнозирова - ния теплопроводности и коэффициента звукопогло­щения ячеистого бетона его воздухопроницаемостью. Выведены регрессионные уравнения.

Список литературы

1. Меркии А. П. Ячеистые бетоны: научные и практиче­ские предпосылки дальнейшего развития //Строит материалы. 1995, № 2. С. 11-15.

2. Воробьев А'.С., Фиптпов Е. В. Важный фактор повыше­ния конкурентоспособности стеновых автоклавных изделий // Строит, материалы. 1996, № 2. С. 6—8.

3. Сажнев И. П., Гончарах В. Н., Гарнашетч Г. С.. Соко. юв - скииЛ. В. Произвддетиоячеистобетонных изделий. Те­ория и практика // Минск: «Стрннко», 1999, 283 с.

4. Чистое Ю. Д. Социатьно-эколого-экономическая целесообразность использования песчаных бетонов в современном строительстве // Строит, матералы. 2000, № 2. С. 22-23.

5. Hebel. Technical Handbook/ Edition 5/ CSR Hebel (Australia) - Pty Ltd A CN 003.392.621.1992, 220 c.

6. Лаукаитис А. А. Влия ние структуры ячеистого бетона на его свойства // Техника и технология силикатов. Москва. Силин форм. 1998, том 5, Na 1-2. С. 2-8.

7. Laukairis A. Influence of technological factors on porous concrete formation mixture and product properties/ Summary' of the research report presented for habituation // Kaunas University of Technology, 1999, 70 p.

Рацио нал ьное потребление сырьевых и топливно- энергетических ресурсов предполагает использование в технологии бетона и железобетона смешанных вяжу­щих. получаемых на основе портландцементного клин­кера или товарного портландцемента с добавкой различного рода техногенных и природных алюмосили - катных продуктов [1—5]-

Смешанные вяжущие, подученные на их основе, позволяют сократить расход клинкерных компонентов иа 10—30е?. Вместе с тем большинство смешанных вяжущих обладает пониженными темпами набора прочности, что снижает эффективность их применения как в монолитном, так и в сборном железобетоне.

В данной работе изучалась возможность получения быстротвердеющего смешанного вяжушего для изго­товления бетона с высокой распапубочной и отпускной прочностью в ранние сроки. Для обеспечения распа- лубочнои прочности бетона не менее 60% от марочной через 24 ч с момента окончания формования нами прехлагается многокомпонентное смешанное вяжушее. включающее клинкерную часть, активную мине­ральную добавку, ускоритель твердения и супер - пластификатор.

Каждый компонент смешанного вяжушего в этом случае играет свою специфическую роль в формиро­вании структуры и важнейших физико-механических свойств цементного камня. В качестве клинкерного компонента использован портландцемент ПЦ400-Д20 (ГОСТ 10178—85). В качестве активной минеральной добавки в составе сметанного вяжушего (5—1% от его массы) использована цеолитсодержашая порола (ЦСП). которая содержит в своем составе, мае. %: кди- ноптилолит — 28; кальцит — 18; кварц — I; активный кремнезем — 27: глинистые и гидрослюдистые минера­лы — 26. Химический состав цеолитсодержащей поро­ды. мае. SiO-, - 50.4; СаО - 18,08; ТК>> - 0.43: АЬ03 - 7.55: Fe-fO, - 2.65; MgO - 2,22: Na20'- 0,19; К20-1.37; nnn-17.94.

Модуль основности (М0) породы различных проб находится в пределах 0.26—0,35, что позволяет отнести ее к группе кислых пуццолановых добавок. Модуль активности (Md) ЦСП находится в пределах 0,08-0,14. что также свидетельствует о высокой активности до­бавки. Как показали исследования гидравлической активности ЦСП методом поглощения СаО из водной вытяжки цемента (ГОСТ 25094-94), она относится к эффективным минеральным добавкам и активно вступает во взаимодействие с гидроксидом кальция. Несмотря на малое содержание в породе клиноптило - дита. ее пуццолановая активность оказалась выше, чем у диатомита. Ранее выполненные исследования показа­ли ее высокую эффективность в качестве компонента смешанного вяжушего эффективно твердеющего при проиариваипи j 1—I).

Гидравлическая активность породы, определенная по методике ГОСТ 25094-94. составляет 250 мг СаО/л. Наличие ионообменных свойств породы способствует активному формированию низкоосиовных гидросили­катов капьция, отличающихся высокой степенью дис­персности. повышенной прочностью, стойкостью в пресной воде и сульфатных средах с содержанием суль - фат-иона более 2 г/л |4|.

В качестве ускорителя твердения использованы сульфаты натрия или калия в количестве I мае. % вяжу­шего. Наличие водоростворимых сульфатов в составе смешанного вяжушего способствует ускорению форми­рования вначале коагуляционной. а затем и кристал­лизационной структуры цементного камня.

Эффект ускорения твердения смешанного вяжуще­го за Ьчет использования водорастворимых сульфатов усиливается в присутствии суперпластификатора С-3, оптимальная дозировка которого составила I мае. % вяжушего. Пониженное водосодержание в твердеющей системе ускоряет процессы кристаллизации гидратных новообразований в результате пересыщения жидкой фазы катионами щелочных и шелочно-земельных металлов и гидроксила. В результате обеспечивается интенсивный рост прочности цементного камня и бетона при обычных (20—25°С) и повышенных температурах.

Так, например, при естественном твердении проч­ность при сжатии смешанного вяжу шего через 24 ч с мо­мента затворения на 90—95% выше, чем у исходного портландцемента, а в возрасте 28 сут выше на 55—60%.

При пропаривании активность смешанного вяжу­шего также выше, чем у исходного портландцемента. П рочность при сжатии через сутки после пропаривання составляет 41.1 МПа. в то время как у портландцемента только 28 МПа. При дальнейшем твердении набор прочности смешанного вяжу шего продолжается и через 28 сут составляет - 47.5 М Па. в то время как у портланд­цемента — 38 МПа.

На активность смешанного вяжушего при естествен­ном твердении оказывает влияние температура окружа­ющей среды. Так. повышение температуры с 20 до 25"С приводит к повышению прочности на 20—30% при изги­бе и на 50—60% при сжатии в ранние сроки твердения.

Разработанный состав смешанного быстротвердею­щего вяжушего позволяет получать отпускную проч­ность бетона на его основе через сутки естественного твердения в пределах 60—80% от марочной.

Реологические исследования суспензий и паст сме­шанного вяжушего показали, что введение ЦСП в его со­став увеличивает эффективную вязкосТЬ в 1.7—2 раза. Вместе с тем величина эффективной вязкости сущест­венно зависит от скорости сдвига. При этом изменение эффективной вязкости от скорости сдвига в тесте на сме­шанном вяжущем проявляется в большей степени, чем на портландцементе.