Пенополистиролбетон для монолитно-слоистых изделий

В настоящее время одной из важнейших проблем в области строительства является повышение уровня теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций.

Одним из путей решения данной проблемы является применение особо легких бетонов, в том числе и на основе отходов других отраслей. При этом предпочтительнее использование бетонов на легких заполнителях, имеющих низкое вододоглощение и большой коэффициент конструктивного качества. Применение эффективных легких бетонов позволяет на 15.25% снизить толщину ограждающих конструкций и на 20.40 $ массу зданий.

Наиболее эффективным является вспененный полистирол, имеющий самый низкий коэффициент теплопроводности и малое водо-поглощение. Он применяется в строительстве как в качестве насыпной или плитной изоляции, так и в составе материалов с минеральной матрицей в пенополистиролбетонах.

В настоящее время применяются различные способы теплоизоляции ограждающих конструкций.

Опыт производства трехслойных стеновых панелей на гибких связях с плитным утеплителем из полистиролъного пенопласта -(ПСБ-С) — (ДСК-1, ДСК-2), выпускаемые на предприятиях Москвы, выявил ряд недостатков, связанных с теплозащитными свойствами и технологичностью их изготовления:

— ненадежность уплотнения стыков мевд плитами ПСБ-С, а также наличие ребер жесткости по периметру панели, ведущие к образованию мостиков холода и снижению сопротивления теплопередаче панели;

— плиты полистирального пенопласта вшускаются стандарт ного размера и перед укладкой в стеновую панель необходимо разрезать их на отдельные элементы. Укладка плит при формовании трехслойных: стеновых панелей трудоемка, особенно при укладке утеплителя в два слоя со смещением плит не менее, чем на их толщину".

— высокая пожароопасность работ по раскрою и комплектации ПСБ-G (в 1988 г. произошли пожары на ДСК-I, ДСК-2);

— значительные затраты на перевозку ПСБ-С с завода-изготовителя;

— ручная укладка плитного утеплителя снижает иадустриаль-ность, технологичность и качество изготовления слоистых панелей.

Это особенно характерно для конвейерной технологии, где общая высокая механизация этапов формования панелей, высокий ф рита" вступает в противоречие е ручными операциями.

Для выпуска эффективных трехслойных панелей перспектив-нш является применение теплоизоляционного пенополистиролбето-на — ШСБ, взамен плит из полистирольного пенопласта, используемые в изготовлении трехслойных панелей на «гибких связях» .

Пенополистиропбетон лишен недостатков плит из пенополис-тиролъного пенопласта (ШБ-С), может укладываться о помощью бетоноукладчика, обладает высокими теплозащитнши свойствами и долговечностью.

Однако, применение, пенополистирольных гранул в качестве заполнителя для изготовления особо легких бетонов затруднено ф их низкой прочностью, горючестью, большой межзерновой пустотностью, что обусловливает необходимоть поризации цементной матрицы.

При изготовлении трехслойных панелей использование в качестве утеплителя пенополистиролбетона, открывает широкие возможности, поскольку в монолитнослоистых панелях теплоизоляционный слой из заливочного пенейолист! фолбетона, формируется и твердеет в процессе изготовления панелей.

Решению ©-той актуальной задачи и посвящена данная работа.

Перспективность и технико-экономическая эффективность данного направления определяется следующими факторами:

— снижением эксплуатационных затрат на отепление при улучшении теплозащитных свойств зданий и увеличении приведенного термического сопротивления на 25.35 $;

— технологичностью и снижением трудозатрат производства при механизированной укладке ШСБ;

— при непосредственном получении на заводе ЖЕК пенополио-тирола — 1ШС упрощается доставка и складирование теплоизоляции по сравнению с полистирсшьшши плитами.

Отмеченные преимущества панелей с утеплителем из заливочного ППСБ-на перед панелями с утеплителем из полистирольного пенопласта определяют актуальность и эффективность изготовления монолитнослоистых ограждавдих конструкций.

Научная новизна. Обоснован принцип получения особо легкого ППСБ с предварительным увлажнением заполнителя пенополистирола частью воды затворения с воздухововлекающей добавкой и последующим смешением с цементом, остальной водой и добавками, позволяющей обеспечить высокодисперсную поризацию за счет интенсивного воздухововлечения в контактной зоне.

Обоснованы рациональные соотношения заполнителя и поризо-ванного минерального каркаса, содержание воздухововлекавдих, пластифицирующих и тонкодисперсных кошонентов.

Получены многофакторные зависимости плотности, прочности и удобоукладываемости ППСБ от главных факторов: отношение цемента к иенополистиролу, В/Ц и содержание возлухововлекающей добавки, необходимые для выбора оптимальных составов ППСБ и технологических режимов изготовления монолитно слоистых изделий.

Установлены закономерности реологии ППСБ, предложены метод оценки структурообразования и" критерий зрелости" свежесфор-мироваиного ППСБ для обоснования режима изготовления монолитно-слоистых изделий*.

Определено влияние способа перемешивания, технологических параметров, укладки, уплотнения и твердения ППСБ на его свойства.

Практическая значимость. Разработаны рациональные составы ППСБ включающие 0,95.1,05 м³ ППС на I м3 смеси, 150.230 кг ф цемента, 50.80 кг золы ТЭС и воздщсововлекающую добаввдг в количестве 0,08.О, 15% от маосы цемента, которые имеют плотность 250.350 кг/м3, удобоукладываемость I.3 см ОК, прочность 0,3.Л, 5 МПа, теплопроводность 0,055.О, 07 Вт/м°С, морозостойкость выше 50 циклов.

Оптимизированы параметры приготовления особо легкого ППСБ заданных свойств, что позволило изготовлять многослойные изделия с теплоизоляционным слоем из ППСБ без изменения параметров заводской технологии.

Разработан прибор и методика оценки раннего структурообразования ППСБ с помощью" критерм зрелости", что позволило рекомендовать составы и режимы изготовления теплоизоляционного 4 слоя панелей, обеспечивающие укладку верхнего слоя не позднее, чем через 20.30 минут после формования ППСБ.

Реализация работы. Разработанная техншогия прешла промышленную апробацию на заводе КЖЕ2С № 2 и экспериментальной базе песчаного бетона, где были изготовлены опытные образцы трехслойных стеновых панелей и моналитнослоистые фрагменты с ШСБ утеплителей.

Расчеты показывают высокоэффективность производства моно-литнослоиотых панелей со слоем из пенек олистиролбетона взамен выпуска трехслойных панелей со слоем из полистирольного пенопласта на «гибких связях» .

Публикации. По результатам исследований опубликована одна работа, отражающая основные положения диссертации.

На защиту выносятся:

— результаты теоретических и экспериментальных: исследований рационального способа поризации межзернового пространства в особо легких пенополистиролбетонах;

— составы и технологические приемы при изготовлении ШСБ смесей, обеспечивающие лучшую технологичность изготовления и высокие качества материала;

— исследование влияния химических добавок ПАВ на физико-механические свойства изделий;

— исследования реологии, кинетики структурообразования ППСБ (в зависимости от основных факторов состава и технологии);

— результаты исследования зависимостей физико-механических свойств ППСБ от состава и основных соотношений Ц/ППС, В/Ц" СДО/Ц;

— предложения по совершенствованию производства монолитно слоистых стеновых панелей и результаты их производственного апробирования.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-техническом семинаре при кафедре «Технология вяжущих веществ и бетонов» в МГСУ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения* Общий объем работы 123 стр. машинописного текста, 23 рисунка, 32 таблицы, список литературы включает 94 наименования*.

169 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Обоснован принцип получения особо легкого ППСБ с предварительным увлажнением заполнителя пенополистирола чаотью воды с воздухововлекающей добавкой и последующим смешением с цементом, остальной водой и добавками, позволяющими обеспечить высокодисперсную поризацню за счет интенсивного воздухововлечения в контактной зоне.

Обоснованы рациональные соотношения заполнителя и поризо-ваиного минерального каркаса, содержащего вогдухововлекающий, пластифицирующий и тонкодисперсный компоненты.

2. Оптимизированы параметры приготовления особо легкого ШСБ заданных свойств, что позволило изготовлять многослойные изделия с теплоизоляционным слоем из ППСБ без изменения параметров заводской технологии.

3. Получены многофакторные зависимости плотности, прочности и удобоукладываемости ШСБ от главных факторов: отношение цемента к пенополистиролуВ/Ц и содержание воздухововле-кающей добавки, необходимые для выбора оптимальных составов ШСБ и технологических режимов изготовления монолитнослоистых изделий.

4. Установлены закономерности реологии ППСБ, предложены метод оценки структурообразования и «критерий зрелости» свеже-сформованного ШСБ для обоснования режша изготовления монолит нослоистых изделий.

5. Определено влияние способа перемешивания, технологичес ких параметров, укладки, уплоиения и твердения ППСБ на его свойства.

6. Разработаны рациональные составы ППСБ, включающие.

0,95.1,05 м³ ППС на I м3 смеси, 150.230 кг цемента, 50. 80 кг золы ТЭС и воздухововлекающую добавку в количестве 0,08.0,15# от массы цемента, которые имеют плотность 250. 350 кг/м3, удобоукдадываемость 0,5. .2,0 см СК, = 0,3.1,5 Ша, теплопроводность 0,055.О, 07 Вт/м°С, морозостойкость свыше 50 циклов.

7. Разработан прибор и методика оценки раннего структуро-образования ППСБ с помощью «критерия зрелости», что позволило рекомендовать составы ж режимы изготовления теплоизоляционного слоя панелей, обеспечивающие укладку верхнего слоя не позднее чем через 20.30 минут после формования ППСБ.

8. Разработан метод получения состава ППСБ с требу емши технологическими и эксплуатационными характеристиками, обоснованный на учете сминаемо с ти пенополистирольных гранул под нагрузкой, их межгранульной пустотноети и водопоглощения, что позволило установить рациональные характеристики и состав минеральной матрицы ППСБ, ее соотношение к заполнителю.

9. Обоснована целесообразность регулирования процесса с тру ктуро образования путем использования жесткой смеси с ОК = I.3 см, СДО и тонкодисперсных минеральных веществ.

10. По результатам исследований кинетики изменения упруго-пластических свойств свежесформованного ППСБ, дан критерий структуры — условный модуль деформации, при достижении значений которого 45.50 кгс/см2 осуществляется качественная укладка верхнего слоя бетона без смешения и нарушения сплошности ППСБ.

11. Разработан технологический регламент на производство монолитнослоистых изделий с утеплителем из ППСБ и ограждающими слоями из золопесчаного бетона.

12. Запроектирована и строится на комбинате ХБК-2 линия производства монолитнослоистых наружных стеновых панелей с утеплителем из ППСБ по конвейерной технологии, производительностью 180 тыс. м2/год.

13. Сравнительными теплотехническими расчетами и испытаниями монолитнослоистой панели с ППСБ и трехслойной панели с плитными ПСБ установлено, что приведенное сопротивление теплопередаче у первой на 15.20 $ выше.

Экономический эффект от производства и применения I м3 монолитнослоистых панелей составляет 2196 рублей (в ценах 1993 г.).