Стирол добавка в бетон
Комплексная добавка для полистиролбетона AirPlast
Компания «Теплобетон» предлагает купить комплексные добавки для полистиролбетона напрямую от производителя, без посредников.
МЫ ПЕРЕЗВОНИМ
ЗАЯВКА НА ПОЛИСТИРОЛБЕТОН
Суперпластификаторы – многокомпонентные универсальные добавки, оказывающие водоредуцирующее и пластифицирующее действие. Добавки, которые позволяют изменять свойства бетонов, постоянно модернизируются и появляются новые.
Наши продукты предназначены для высокотехнологичных бетонов, а также для самоуплотняющихся смесей. Они улучшают прочность готовых изделий, морозостойкость (за счет равномерно распределённых в объёме закрытых пор).
Полистиролбетон – описание, характеристики, сфера применения, опыт умельцев портала
Одним из самых востребованных в строительной сфере материалов является бетон. Без него, в той или иной мере, не обходится практически ни одно строительство, будь то промышленные масштабы или частный сектор. С развитием технологий появились разновидности бетона с определенным набором характеристик. Одна из них полистиролбетон, завоевывающий все большую популярность у потребителей, в том числе и на FORUMHOUSE. В этой статье рассмотрим характеристики материала, его особенности и опыт применения участниками портала.
Полистиролбетон – сырьевая база, свойства
Полистиролбетон (ПСБ) – особо легкий бетон с пористой структурой, производимый на базе цементного вяжущего (обычно портландцемент), с пористым гранулированным заполнителем (вспененный полистирол). Допустимая насыпная плотность гранулята – до 15 кг на кубометр бетона, при особых условиях до 20 кг/мᶟ. Размер гранул (фракция) зависит от марки и класса бетона и колеблется в диапазоне 0,7-5,5 мм, максимум – 10 мм (теплоизоляционный ПСБ низких марок).
Также в раствор добавляются воздухововлекающие вещества и различные модифицирующие добавки, улучшающие свойства как смеси, в процессе применения, так и готового бетона в процессе эксплуатации. Воздухововлекающие добавки, такие как СДО (смола древесно омыленная), необходимы для придания цементному камню пористой структуры не только за счет полистирольных шариков, но и за счет образования замкнутых воздушных ячеек.
Они препятствуют всплытию гранул, обеспечивая однородность раствора и предотвращая его расслоение на фракции.
Участник FORUMHOUSEСмола древесная омыленная нужна для обогащения раствора воздушными порами, а также вводится в полистиролбетонную или керамзитобетонную смесь, чтобы не допустить расслоения (всплытие гранул). С добавкой получается однородный раствор.
Такая структура обеспечивает ПСБ сравнительно небольшую массу и плотность, и минимальную теплопроводность.
А учитывая постоянный рост цен на энергоносители, все большее количество самозастройщиков при выборе стеновых материалов во главу угла ставят именно изолирующую способность ограждающих конструкций сравнительно небольшой толщины (около 30 см). Кроме небольшого веса и способности удерживать тепло, у полистиролбетона есть и другие положительные свойства:
- Огнестойкость – несмотря на большую объемную долю полистирола в составе, является слабогорючим материалом (Г1), так как гранулы находятся внутри цементного «футляра».
- Биостойкость – строительный материал не подвержен воздействию патогенной микрофлоры (плесень, грибок), не гниет.
- Звукоизоляция – воздушные поры и полистирольные гранулы гасят звук, вместе с теплоизоляцией получается и шумоизоляция.
Часто звучат обвинения в повышенной гигроскопичности, сложности последующей обработки, меньшей, по сравнению с обычным бетоном, прочности и низкой паропроницаемости. Но это, скорее, свойства материала, а не его минусы, от влаги защищают гидроизоляторы и отделка, в продаже масса материалов для подобных оснований, а прочность подбирается, исходя из поставленной задачи. Если не пытаться из теплоизоляционной разновидности ПСБ возвести несущие стены, и дом не рухнет. Низкая же паропроницаемость, характерная для всех производных на базе полистирола, нивелируется хорошей системой вентиляции. Другое дело, что каждый выбирает подходящий именно для себя материал, у которого есть определенные минусы, и ПСБ не исключение.
Разновидности, характеристики полистиролбетона, применение
В зависимости от рецептуры и пропорций входящих веществ в растворе, получается несколько разновидностей ПСБ, с различными марочными показателями, эти характеристики и определяют сферу применения.
- Теплоизоляционный ПСБ – используется для утепления несущих и каркасных конструкций, чердаков и кровель (плотность D150-D225, прочность от М2).
- Теплоизоляционно-конструкционный ПСБ – используется для перемычек над дверными и оконными проемами, в теплоэффективных внешних стенах в качестве ненесущего заполнения (плотность D250-D350, прочность от В0,5).
- Конструкционно-теплоизоляционный ПСБ – используется при изготовлении длинных перемычек над проемами, в качестве стенового материала для несущих стен в малоэтажном строительстве (плотность D400—D600, прочность от В1,5).
- Сборные изделия из ПСБ – стеновые блоки, плиты, ЖБ элементы, изготавливаемые на специальном оборудовании. Плотность ненесущих элементов D250-D400 (прочность от В0,5), самонесущих – D350-D450 (прочность от В1,0), несущих – D450-D600 (прочность от В1,5).
- Монолитный ПСБ – самомесный или заводской раствор, используемый в различных элементах конструкции (заливка перекрытий, стяжек, полов по грунту, стен). Соотношение плотности, прочности и сферы применения монолитного ПСБ аналогично параметрам предыдущей разновидности. В последние годы среди частников все популярнее строительство монолитных домов из полистиролбетона своими руками.
Класс прочности на сжатие, предел прочности на растяжение и марка морозостойкости (количество циклов полной заморозки-оттаивания без изменения характеристик) ПСБ напрямую зависят от его плотности. В раствор для производства теплоизоляционно-конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных разновидностей добавляется кварцевый песок. Вместе с увеличенной долей вяжущего, это позволяет добиться высокой плотности и прочности. Важнейшие характеристики, влияющие на сферу применения, показаны в таблице.
Источник – ГОСТ Р 51263-12 «Полистиролбетон. Технические условия».
Производство полистиролбетона
Технология производства полистиролбетона изобретена и апробирована еще в пятидесятых-шестидесятых годах минувшего века, но тогда широкого применения не получила. Это объяснялось как довольно затратным производственным циклом, так и недостаточной прочностью получаемого камня, которая до нормативов того времени не дотягивала. Да и не было такой потребности в утеплителях, повсеместно строили кирпичные или панельные дома, не задумываясь о таких «высоких» категориях, как теплопроводность и энергоэффективность.
Сегодня же полистирол значительно подешевел, марка получаемого камня повысилась, пенообразователи и модификаторы можно купить практически в любом строительном магазине, а параметры энергосбережения семейного гнездышка напрямую влияют на бюджет. Поэтому популярность полистиролбетона резко возросла.
Производство полистиролбетона может вестись как в промышленных масштабах, на профильных предприятиях, так и в кустарном варианте – своими руками для своей же стройки.
Но если обычный самомес можно замешать и лопатой в корыте, некоторые умудряются таким образом заливать десятки кубов фундамента, то для приготовления ПСБ обязательно иметь бетономешалку. Состав и пропорции раствора зависят от того, какую плотность (марку) предполагается получить. Это может быть такая рецептура.
Чтобы смесь была максимально однородной, важно не только правильно подобранное соотношение вяжущего, наполнителей и добавок, но и последовательность загрузки в барабан. В большинстве случаев оправдан следующий алгоритм:
- загрузка ПВГ (полистирол вспененный гранулированный), заливка небольшого количества воды (1/10 часть) с модификаторами;
- перемешивание содержимого (30-60 секунд), чтобы гранулы увлажнились;
- введение цемента (и песка, если речь о теплоизоляционно-конструкционном и конструкционном ПСБ);
- введение воды (8/10 частей) с модификатором;
- введение оставшейся части воды с разбавленной в ней воздухововлекающей добавкой (СДО, другие готовые пенообразователи, жидкое мыло, средства для мытья посуды);
- перемешивание раствора в течение 3-5 минут до получения однородной, удобоукладываемой смеси.
Чтобы из самомесного раствора получить блоки, приближенные по показателям к заводским, необходима специальная установка, что сводит к минимуму предполагаемую выгоду, если после не наладить производство.
Поэтому более распространена заливка монолита в съемную или несъемную опалубку, колодцевую кладку, а также заливка стяжек, черновых полов и создание теплоизоляционных контуров. Так как гранулы и поры – слабая защита от усадки и растрескивания, рекомендуется использовать в качестве армирующей добавки фибру, если эти явления критичны для конструкции.
Добавки для полистиролбетона
Господа производители полистиролбетона! Подскажите пожалуйста, у кого есть реальный опыт использования добавок - ускорителей твердения, пластификаторов (Реламикс, линамикс, полипласт и пр. и т.п.) Каково мнение и результаты.
Пользователь
Была ли полезна информация? да отчасти нет
Карма: 425.5
Звание: Опытный
09.06.08 9:49
Будте добры,подскажите что можно использовать в качестве микропенообразователя для полист-бетона.Из того что можно купить в хоз-магазине.
Пользователь
Была ли полезна информация? да отчасти нет
Звание: Новичок
09.06.08 17:10
канифольное мыло можно изготовить из компонентов, продаваемых в хозмагах.
(как Ваши успехи по изготовлению ГК?)
Пользователь
Была ли полезна информация? да отчасти нет
TOT-GE TYT-GE
09.06.08 19:02
Рекомендую вначале приготовления теста ввести "Лигнопан Б-2", а при "середине" ввода гранул - SDO-L. Соответственно, потребуется корректировка по воде в сторону уменьшения. ПО ВВ добавке - самый -самый минимум (около 0,1% а то и того меньше) . Лигнопан - как положено к цементу. В нем ускоритель имеется уже.
А вообще - рекомендую двухстадийное приготовление смеси в двух смесителях - виброгидроактиваторе (тесто) и обычном растворосмесителе (тесто с гранулами).
Тем самым и ускорение будет и прочность.
Добавки к бетонам и цементным смесям
- Повышение пластичности за счет снижения влаги в цементных и бетонных растворах;
- Повышение стойкость материала к влаге;
- Повышение или снижение усадки цементного раствора;
Характеристики связующих веществ
Техническим отделом компании «Аттика» протестированы водные акриловые дисперсии Liocryl ХAM 4373 и Liocryl АМ 432с целью введения в цементные и бетонные растворы. Характеристики полученных пластификаторов приведены в таблице 2. Водопоглощение модифицированного бетона и внешний вид отливок после проверки на хрупкость приведены на рис. 2.
| Наименование показателя | Образец № 1на основе Liocryl АМ 432 | Образец № 2на основеLiocryl ХAM 4373 | Образец пластификатора на основе конкурентной дисперсии |
| Массовая доля нелетучих веществ, % | 17,1 | 16,5 | 9,6 |
| Значение рН | 9,5 | 8,5 | 10,5 |
| Плотность, г/см 3 | 1,04 | 1,04 | 1,02 |
| Водопоглощениебетона, % через 24 ч | 4,5 | 5,1 | 4,6 |
| Водопоглощение контрольного образца без содержания пластификатора – 6,1 % | |||
1 – Образец №3 на основе Liocryl ХAM 4373
2 – Образец № 1 на основе Liocryl АМ 432
3 – Контрольный образец (отливка без содержания пластификатора)
4 – Образец пластификатора на основе конкурентной дисперсии.
Рис.2. Внешний вид отливок после проверки на хрупкость
и испытание на водопоглощение бетона
Метод испытаний добавок отвечающий за показатель водопоглощение заключается в определении процента абсорбации. Водопоглощение измеряется как изменение массы при фиксированном времени погружения. Данный метод используется в тех случаях, где требуется только сравнительная оценка.
Наибольшая жесткость получена на образце бетонной отливки изготовленной с пластификатором на основе Liocryl АМ 432 (так же образец имеет самое низкое водопоглощение – 4,5 %). Остальные образцы показали относительную хрупкость, материал хрупкий, но в незначительной степени (разлом отливок произошел под значительным давлением).
Требования к материалам для приготовления бетонных смесей (вяжущим, добавкам, заполнителям, затворителям) и к составу бетона должны устанавливаться в нормативных или технических документах, а также в технологической документации на бетон конкретного вида.
Технический отдел компании «Аттика» рад помочь клиенту на любой стадии разработки и внедрения продуктов для производства ЛКМ. Наши специалисты подберут оптимальное решение для решения ваших задач, в частности от консультации по интересующим продуктам до отработки и проведения испытаний выбранной системы в лаборатории.
Список литературы:
Рамачадран В.С., Фельдман Р.Ф. Коллепарди М. и др. Добавки в бетон. — М.: Стройиздат, 1988 – 575 с.
ГОСТ 25192-2012. Бетоны. Классификация и общие технические требования.
ГОСТ 12730.3-78. Бетоны. Метод определения водопоглощения.
Модифицирование бетонной смеси дисперсией акриловой, ее влияние на эксплуатационные характеристики бетона
В строительстве одним из основных материалов является цементный бетон, который находит широкое применение в конструктивных элементах зданий и сооружений. Бетон — искусственный каменный материал, получаемый в результате отвердевания тщательно подобранной, перемешанной и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, крупного и мелкого заполнителей и вводимых в ряде случаев специальных добавок. Несмотря на появление новых строительных материалов, до сих пор бетон, а также железобетон активно используются в строительстве [1,2,3]. Особо развито сейчас монолитное домостроение, а бетон при этом считается основным конструкционным материалом. Его достоинством является универсальность, так как ему можно придать практически любую форму и изменять его свойства в широких пределах [1]. Бетон в строительных конструкциях обеспечивает их высокую прочность, стойкость и долговечность. Однако, при несоблюдении технологии изготовления и твердения бетонных материалов, использования низкокачественных компонентов для их изготовления, они могут разрушаться преждевременно [2,3]. Исследования конструкций из бетона и железобетона показали, что бетон около 70-80 % от всех сооружений, покрытий и несущих конструкций подвержен морозной деструкции, а также воздействию агрессивных солевых растворов и реагентов [4,5]. Именно из-за этих факторов сооружения из бетона, работающие в условиях высокой влажности и отрицательных температур, разрушаются еще до окончания срока их эксплуатации [6]. Разработка новых методов улучшения физико-технических показателей бетона является одним из направлений эффективных исследований в области строительного материаловедения, а применение различных видов добавок, широко использующихся в различных областях промышленности, приводит к улучшению его свойств 7. В наше время бетон используется при строительстве транспортных объектов, гидросооружений, мостов, создания несущих опор и балок, а допускать риска их разрушения нельзя. Поэтому, проблема применения бетона, устойчивого к знакопеременным температурам и солевому воздействию, является актуальной на данный момент.
Вода в капиллярах бетона разного сечения замерзает постепенно, так как содержит гидроксид кальция, химические добавки, в замкнутых порах может быть повышено давление, поэтому температура замерзания поровой жидкости снижается, и чем тоньше капилляр, тем снижается в большей степени. Морозное разрушение зависит от влажности или степени водонасыщения материала, температуры замерзания влаги в порах и характера пористости. С помощью современных комплексных модифицирующих добавок появляется возможность формировать более плотную, однородную структуру бетона, достигающую марочной прочности [11].
Бетонные материалы чаще всего разрушаются, если они являются водопроницаемыми. Водопроницаемость бетона приводит к вымыванию из его структуры некоторых продуктов твердения цемента, в первую очередь гидратоксида кальция (Са(ОН)2) [12]. Такое вымывание продуктов из состава бетона называется коррозией цементного камня в бетоне, которое ежегодно наносит огромный ущерб строительным изделиям и сооружениям [13]. Коррозия цементного камня в бетоне возрастает, если через структуру бетона проникает не только чистая вода, но и вода, содержащая соли или другие компоненты, отрицательно влияющие на продукты твердения цемента. В данном случае эти вещества, вступая в реакцию с продуктами твердения цемента, образуют легкоразрушаемые и малопрочные соединения, которые, ослабляя структуру бетона, приводят к его разрушению [14].
Водопроницаемость также отрицательно влияет на морозостойкость бетона: при отрицательных температурах вода замерзает в порах бетона и, как известно, разрушающее действие образующегося льда будет больше, чем действие самой воды [15].
Из изложенного следует, что повышение водонепроницаемости и морозостойкости бетона является важнейшей задачей для увеличения стойкости и долговечности строительных сооружений и изделий. Важной задачей, связанной с использованием цемента, является повышение морозостойкости и прочности строительных материалов. В особенности это относится к регионам Сибири, Севера, Дальнего Востока, Якутии. Для решения указанных проблем необходимо повышение свойств цементных материалов. Разработка новых методов улучшения физико-технических показателей бетона является одним из направлений эффективных исследований в области строительного материаловедения. Применение различных видов добавок, которые широко используются в различных областях промышленности, приводит к улучшению свойств строительных материалов [16].
Материалы и методы исследования
Целью работы является разработка бетонов с пониженной водопотребностью и повышенной прочностью и морозостойкостью.
Наиболее технологическим способом повышения водонепроницаемости и морозостойкости бетона является модифицирование бетонного состава добавками химического и минерального происхождения, путем их введения и равномерного распределения по всему объему бетонного состава [17].
Следует отметить, что улучшение реологических свойств бетонной смеси необходимо производить без потери прочностных характеристик модифицированного бетона, а также требуется обеспечить улучшение эксплуатационных свойств и увеличение долговечности модифицированного бетона.
Эффективность модифицирования бетона возрастает, если, наряду с понижением водопотребности, повышением водонепроницаемости и морозостойкости бетона, для данной цели применяется добавка из местного сырья [18], производимого на территории города Иркутска, имеющегося в относительно неограниченном количестве, не требующим дополнительных затрат на транспортировку и обладающего приемлемой ценой.
В строительном материаловедении известны многочисленные работы, связанные с изучением влияния модификаторов на свойства бетонных смесей и бетонов, их структурообразование и процессы гидратации портландцемента [2,5,7,8,9,12]. Однако недостаточно исследований, посвященных изучению структурированию цементной матрицы бетона с введением в его состав акриловых дисперсий. В связи с чем, в данной работе выполнено модифицирование цементсодержащих растворов водным раствором водно-дисперсионного связующего материала латекса марки ВДСМ-КИ-02-04, произведенного в городе Иркутске ООО «Капитель».
Характеристика применяемых материалов
Стирол добавка в бетон
Значительное увеличение объема использования химических добавок при изготовлении бетона в последние годы в России и за рубежом повлекло за собой рост научных исследований их влияния на теплофизические характеристики различных видов бетонов.
В конце августа 2004 года в Екатеринбурге, столице Урала, была проведена научно-практическая конференция «Влияние требований нового ГОСТа на развитие производства и рынка строительства». Организации конференции выступили НИИЖБ (г. Москва), факультет строительного материаловедения УГТУ-УПИ и ОАО «ПОЛИПЛАСТ» (крупнейший производитель химических добавок для изготовления бетона). Наиболее значимым событием в программе ОАО «ПОЛИПЛАСТ» новой серии химических добавок для повышения качества бетона.
По итогам конференции, в рамках продолжения ранее начатой работы, в ОАО институт «УралНИИАС» было принято решение о проведении сравнительных исследований влияния новых химических добавок «Реламикс-2» (разработки специалистов компании «ПОЛИПЛАСТ»), «KF-адгезив» и новой воздухововлекающей добавки «SDO-L», на качество конструкционного полистиролбетона. Научно-исследовательская работа, проводимая под общим руководством НИИЖБ, совместно со Строительным факультетом УГТУ-УПИ была удостоена Диплома Всероссийской научной конференции «Наука. Технологии. Инновации» в 2003 году и номинирована на премию Губернатора Свердловской области в 2004 году.
Ранее проведенные исследования показывают, что полистиролбетон – эффективный теплоизоляционный материал, который может использоваться, как конструкционный, однако достаточно широких исследований его, как конструкционного материала, не проводилось. Между тем, применение полистиролбетона повышенной прочности, как одного из наиболее эффективных для строительства с точки зрения экономики и принципов энергосбережения на сегодняшний день востребовано и перспективно в будущем.
ОАО «Уральский научно-исследовательский институт архитектуры и строительства» (бывшая научная часть Уралпромстройниипроекта) в советское время являлось по своей сути региональным подразделением НИИЖБа при Госстрое РФ в Уральском регионе и всегда поддерживало приоритет в сфере научных исследований новых строительных материалов и изделий.
В процессе оптимизации составов конструкционного полистиролбетона было выбрано два направления:
- улучшение параметров бетонной смеси (удобоукладываемость, однородность, уменьшение расхода цемента или воды) и, как следствие, повышение прочности растворной матрицы (активизация вяжущих свойств заполнителя, процессов гидратации и трения цемента);
- улучшение слитности поверхности растворной матрицы в образующихся порах на границе её фазовых контактов с гранулами основного наполнителя – полистирола и, как следствие, меньшая деформируемость материала.
Была поставлена задача, с помощью современных химических добавок изготовить достаточно легкий (в диапазоне плотностей от 900 до 1300 кг/м 3 ) и прочный (от 7,0 до 16,0 МПа) полистиролбетон с хорошими теплоизоляционными характеристиками. По результатам предварительных исследований был установлен наилучший в Уральском регионе заполнитель для конструкционного полистиролбетона – доменный гранулированный шлак Серовского металлургического завода фракции 0,64-1,25.
Следует отметить, что исследуемый конструкционный материал востребован для применения в серийном изготовлении на заводах ЖБИ стеновых панелей, перемычек, плит перекрытий и покрытий, поэтому дополнительным ограничивающим фактором при его создании выступала необходимость низкой стоимости нового бетона.
Экспериментальные исследования проводились в течение 2 лет специалистами отдела «Несущих железобетонных конструкций», Испытательного центра «НИИС», а также при поддержке лаборатории кафедры «Строительные конструкции» Строительного факультета УГТУ-УПИ.
Составы полистиролбетона подбирали с учетом ГСОТ 27006-86, на основе методики НИИЖб, в которых необходимое количество составляющих определялось расчетно-экспериментальным методом. Использовался портландцемент завода «Невьянский цементник» М400 ДО (без минеральных добавок).
Количество воды подбиралось из условия требуемой удобоукладываемости смеси.
Испытания кубиковой прочности на сжатие проводились на образцах геометрическими размерами 10,0*10,0*10,0 см, прочности на изгиб – на балочках геометрическими размерами 4,0*4,0*16,0 см, а призменной прочности на сжатие (с определением модуля упругости и расчетом коэффициента Пуассона) – на образцах геометрическими размерами 15,0*15,0*60,0 см. Геометрические размеры образцов для испытания прочности на изгиб были приняты исходя из оптимального соотношения среднего размера гранулы полистирольного заполнителя 3,0 мм и высоты ребра балочки 40,0 мм. Серия из образцов проектного состава состояла из трех призм размерами 15,0*15,0*60,0 см, трех балочек – 4,0*4,0*16,0 см и шести кубов – 10,0*10,0*10,0 см.
Основной характеристикой сопротивления полистиролбетона сжатию в расчетах являет-ся призменная прочность. Для перехода от прочности кубов к прочности призм определялся коэффициент призменной прочности (отношение прочности кубов к прочности призм). Он колебался от 0,92 до 0,97 и в среднем был принят ближе к 0,95.
Перед испытанием призм осуществлялось их центрирование по физической оси. Нагружение производилось ступенями, равными 2,5% от ожидаемой разрушающей нагрузки (по 500 кгс). На каждой ступени осуществлялась выдержка по 3 мин и записывались отсчеты по приборам в начале и конце выдержки. Для изменения продольных и поперечных деформаций применялись индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. По результатам испытания серии призм был построен график зависимости деформаций от напряжений.
Для определения физических характеристик конструкционного полистиролбетона проводилось испытание морозостойкости кубов геометрическими размерами 10.0*10,*10,0 см в количестве 18 образцов каждой серии по 100 циклов замораживания и оттаивания. Кроме того, проводилось испытание полистиролбетонных цилиндров диаметром 15,0 см и высотой 15,0 см в количестве 12 образцов в каждой серии на паропроницаемость.
В настоящее время в большей части научных исследований влияние химических добавок на свойства бетонной смеси оценивается, в основном, с позиций ее реологии. На VI конференции 2000 г. по суперпластификаторам и другим химическим добавкам, проводившейся в Ницце, была обозначена как первоочередная проблема совместимости добавки с составом и свойствами других элементов образующейся композитной системы (заполнителей и цемента). Ранее, в 1960-70 годах важный вклад в научные исследования по влиянию химических добавок внес О.П. Мчедлов-Петросян. На наш взгляд, для конструкционного полистиролбетона эта проблема в большей мере актуальна, чем для тяжелых и некоторых видов бетонов.
Гидрофобные свойства легких пенополистирольных заполнителей с закрытыми порами (заряд на поверхности гранулы полистирола участвует в процессе смачивания) могут оказывать неблагоприятное влияние, так как снижается прочность фазовых контактов (сцепления между цементным тестом и поверхностью частиц). Вследствие этого, необходимо использование химической добавки меняющей этот заряд на противоположный, чтобы поверхность гранулы проявляла гидрофильные свойства. Кроме того, целесообразно применение добавок повышающих пластичность раствора (С-3, ТЭА, СДО) одновременно с добавками, повышающими прочность цементного камня на границе контакта с гранулами полистирола (известковое молоко и эпоксидная смола) и вяжущую активность зерен шлакового заполнителя (раствор NaOH).
Таким образом, на начальном этапе проведения экспериментов были опробованы такие разноплановые химические добавки, как суперпластификатор С-З, ТЭА, натрий едкий, ПВА, эпоксидная смола совместно с полиэтиленамином, а также известковое молоко и воздухововлекающая добавка СДО.
Введение 0,5 % и 0,8% суперпластификатора С-З от массы цемента в полистиролбетонную смесь дало повышение прочности образцов на сжатие и изгиб по сравнению с контрольными на 2,1 Мпа и 2,5 Мпа соответственно. Водопотребность при затворении вяжущего вещества за счет повышения пластичности смеси снизилось на 40 и 55% от водопотребности контрольного состава. Морозостойкость кубов составила не менее 100 циклов.
Добавление 0,1% и 0,5% ТЭА обеспечивает быстрые темпы схватывания полистиролбетонной смеси в начальный период времени с выделением большого количества тепла. Тем не менее, время окончания схватывания наступает примерно через сутки и более (при повышении концентрации добавки). По В.Рамачадрану данный эффект объясняется тем, что в системе происходит ускорение реакции между С3А и гипсом и быстрое образование фазы эттрингита в цементом растворе. Авторами подтверждается пластифицирующий эффект добавки предполагаемый по результатам предыдущих исследований влияния ТЭА на обычные бетоны, позволяющий сохранить требуемую подвижность полистиролбетонной смеси при уменьшении расхода воды на 45 % от контрольного. Применение С-3 совместно с ТЭА в растворах несколько компенсирует замедление окончания схватывания, но значительного повышения прочности образцов не наблюдается. Присутствие в конструктивном полистиролбетоне зерен шлакового заполнителя ослабляет влияние данной химической добавки на свойства исследуемого материала. Отрицательным фактором является несколько высокая стоимость химической добавки.
При затворении полистиролбетонной смеси раствором NaOH был замечен высокий экзотермический эффект и значительное увеличение скорости потери ее подвижности. Разрушительное действие щелочного возбудителя NaOH на коллоидальную пленку кремнекислоты на зернах шлакового заполнителя сильно облегчает диффузию воды внутрь зерен и ускоряет процессы гидратации и твердения полистиролбетона. Таким образом, косвенно подтверждается одна из идей физико-химической механики – «парадокс Ребиндера» об упрочнение структуры через разрушение ее составляющих. Применение химической добавки NaOH от 3 до 5-ой % концентрации в растворе дало увеличение прочности образцов материала на 10% от контрольной. Это предположительно объясняет образованием на границе цементной матрицы с зернами заполнителя сростков кристаллов линейного типа., представляющих собой продукт реакции щелочи с активными глиноземом, кремнеземом, силикатами и сульфидом кальция, входящими в состав доменного шлака. Физико-химический анализ структуры материала, на наш взгляд, позволил бы доказать данное предположение и определил бы содержание кристаллических сростков в объеме матрицы (вероятно 15-20%). Помимо этого применение раствора едкого натрия совместно с химическими добавками СДО или SDO-L усиливает эффект воздухововлечения за счет дополнительного омыления щелочью смоляных кислот содержащихся в данных добавках.
Достигнутое увеличение прочности образцов на сжатие и изгиб на 80% при использовании эпоксидной смолы с добавлением разбавителя ацетона и отвердителя полиэтиленамина компенсируется повышением стоимости полистиролбетона почти в 2 раза за счет высокой стоимости добавок. Морозостойкость кубов составила не менее 50 циклов.
Для подбора наилучших по физико-механическим и теплоизоляционным свойствам полистиролбетона составов сырьевых компонентов были опробованы различные сочетания этих добавок.
Оптимальным сочетанием добавок для изготовления конструкционного полистиролбетона было принято использования пластификатора С-3 совместно с СДО при предварительной обработке полистирольных гранул известковым молоком. Учитывалась совокупность показателей рыночной стоимости как самих добавок, так и предполагаемого бетона, простота применения и полученный эффект комплексного улучшения свойств материала.
Наилучшие показатели были достигнуты при добавлении 0,5% С-3 и 0.25% СДО по массе цемента, с последующей обработкой полученных образцов в пропарочной камере в течении суток при температуре +800С. При предварительном покрытии гранул полистирола известковым молоком было получено дополнительное увеличение прочности образцов полистиролбетона на 20-25% однако было замечено незначительное снижение пластифицирующего эффекта от использования С-3 и СДО. Помимо этого, изменился характер разрушения образцов полистиролбетона при сжатии, вероятно, за счет увеличения прочности фазовых контактов на границе между гранулами полистирола и цементным камнем.
При перемешивании бетонной смеси без воздувовле5кающей добавки, но с добавкой С-3, часть воздуха теряется из-за низкой вязкости и диспергированного состояния полистиролбетона. Увеличение морозостойкости бетона под влиянием С-3 и его аналогов, заявленное производителями, оспаривается многими авторами, в лучшем случае, на наш взгляд, (применительно для легких бетонов) оно незначительно. В связи с этим, возникло предложение исследовать физические характеристики полистиролбетонных образцов с использованием С-3 с добавлением СДО и без нее, призванной посредством воздухововлечения увеличить морозостойкость полистиролбетона. Однако известно, что прочность является обратной функцией пористости материала, поэтому более целесообразным будет использование другой альтернативной химической добавки совместимой с С-3 и улучшающей теплоизоляционные характеристики бетона.
В дальнейшем, в связи с появлением на рынке новых химических добавок для бетонов с лучшими свойствами, с точки зрения производителя, возникла необходимость в проведении сравнительных экспериментальных испытаний прочности образцов конструкционного полистиролбетона.
Стоит отметить, что добавки нового поколения типа поликарбоксилатов и акриловых сополимеров со сложными компаниями, пока не конкурентоспособны на российском рынке из-за их высокой стоимости. Высокая эффективность данных добавок предполагается из-за создания ими стерических сил отталкивания в адсорбционных слоях, окружающих частицы цемента. Результат действия стерического эффекта гораздо сильнее действия электростатических сил отталкивания между частицами, которые линейно связаны с текучестью цементного теста. К сожалению, эти химические добавки не являются универсальными не со всеми составами российских цементов. То есть, эффект сохранности действия добавок во времени ограничивается свойствами и химическим составом цемента. Например, добавка, входящая в состав смесей ЭМАКО, производимая крупным химическим концерном «Degussa», высоко эффективна только с цементом Старооскольского завода М600.
Химические добавки группы лингосульфатов, получаемые в виде отходов в промышленности от производства бумаги (лингопан Б 1-4, КМХ и т.п.), менее эффективны, чем С-3 и его производные (например, добавки группы «Релаксон») и несколько неудобны в использовании в связи с нестабильностью их состава и свойств. Положительным фактором является относительная низкая стоимость этих добавок.
Краткая характеристика новых химических и воздухововлекающих добавок, выбранных для сравнительного эксперимента.
Химическая добавка «Реламикс-2» разработана на основе хорошо известного суперпластификатора С-3, применяемого для тяжелых бетонов в строительстве более 50 лет. Она представляет собой смеси натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот различной молекулярной массы с добавлением комплекса ускоряющего набор прочности. Добавка получила одобрение со стороны ведущих специалистов НИИЖБ (В.Г.Батраков, М.И.Брассер) и начала выпускаться в мае 2005 года на заводе «ПолипластУралСиб» в Уральском регионе. Стоимость одного килограмма добавки «Реламикс-2» чуть превышает стоимости С-3.
Воздухововлекающая добавка «SDO-L» является модификацией хорошо известного СДО, которая сейчас широко применяется для производства теплоизоляционного полистиролбетона SDO-L является добавкой, предназначенной уменьшить плотность и улучшить удобоукладываемость смеси, а также повысить теплоизоляционные характеристики бетона. Действует по принципу поризации цементного теста. СДО получается за счет наилучшего соотношения смоляных и жирных (иначе омыляемых и не омыляемых) кислот в процессе обработки определенных лиственных пород древесины, например, березы. А «SDO-L», со слов разработчиков, является продуктом омыления древесных пеков, т.е. отходов при сухой перегонке (пиролизе) древесины. Органическая часть выделяется путем экстракции с последующей отгонкой. Разработана и предлагается специалистами компании «Внешхимопт» под руководством Ю.М. Гольдшмита г. Нижний Новгород. В Уральском регионе поставляется компанией «Лакра».
Химическая добавка «KF - адгезив» разработана специально для полистиролбетона. В основе принципа действия лежит механизм электрохимических реакций адгезии (типа позолота, хромирование только без электричества). Она создает на поверхности гранул поле, заряженное противоположным зарядом, нежели цементные частицы, что, в свою очередь, притягивает цемент на полистиролбетон. Тем самым достигается некоторое уравновешивание масс полистирола и цементного теста и происходит их равномерное перемешивание. Добавка разработана несколько лет назад специалистами компании «Трибус» г. Волгоград и на сегодняшний день поставляется данной компанией на строительный рынок.
Авторами установлено, что при введении химической добавки «Реламикс-2» в количестве 0,6% от массы цемента подвижность полистиролбетонной смеси увеличивается от П1 до П5 по ГОСТ 10181.1-81. При водоредуцировании достигается снижение расхода воды на 40%, а прирост прочности полистиролбетона в возрасте 28 суток достигает 3,7 МПа сравнительно с прочностью контрольных образцов, изготовленных без добавки. Данный факт, по-видимому, объясняется взаимодействием химических соединений, входящих в состав добавки (комплексом, ускоряющим набор прочности), с активными глиноземом, кремнеземом, силикатами и сульфидом кальция, входящими в состав доменного шлака.
Повышение стоимости расходных материалов для конструктивного полистиролбетона ориентировочной плотностью около 1000 кг/м 3 при применении 47,5 кг добавки «Реламикс-2» на 1 м 3 составляет 12-13 % от стоимости полистиролбетона. Однако (по мнению производителей добавки) рост производительности, иными словами снижение общей себестоимости по заработанной плате, накладным и прочим расходам снизится приблизительно в 8 раз.
При использовании «SDO-L» в полистиролбетоне происходит увеличение объема смеси за счет воздухововлечения, тем самым при регулировании ее технологических параметров приходится уменьшать объем полистирола и увеличивать объем цемента, что приводит к некоторому снижению изначально заданных теплоизоляционных характеристик. Коэффициент сопротивления теплопередаче составил 0,24 В/моС при плотности образцов в диапазоне 870-900 кг/м 3 . Морозостойкость кубов – не менее 100 циклов.
Влияние «КF - адгезива» заключается в том, что бетонная смесь уплотняется, что, в свою очередь, как показали эксперименты авторов, несколько улучшает теплоизоляционные и прочностные характеристики опытных образцов полистиролбетона. Коэффициент сопротивления теплопередаче составил также 0,24 В/моС при плотности образцов в диапазоне 950-975 кг/м 3 (большей чем плотность образцов с добавкой «SDO-L»). Морозостойкость кубов – не менее 100 циклов. Повышение стоимости расходных материалов для конструктивного полистиролбетона при использовании около 50 кг добавки на 1 м 3 составит около 110 руб.
Применение воздухововлекающей добавки «SDO-L» является более востребованным для теплоизоляционного полистиролбетона не требующего повышенной прочности (в диапазоне плотностей от 150 до 600 кг/м 3 ), тогда как химическая добавка «КF - адгезива» по своему механизму действия, в первую очередь, востребована для конструктивного полистиролбетона в диапозоне плотностью от 900 до 1300 кг/м 3 .. Тем не менее, влияние химической добавки «КF - адгезив» на теплофизические характеристики полистиролбетона требует дальнейшего более глубокого исследования.
Предварительные результаты подбора и испытания составов сырьевых компонентов конструкционного полистиролбетона, приведены в таблице № 1, позволяют предложить, что наилучшим сочетанием химических добавок будет использование пластификатора «Реламикс-2» совместно с «КF – адгезивом» в меньших концентрациях, при предварительной обработке гранул полистирола известковым молоком.
В результате проведенных исследований по проектированию составов и испытанию теплофизических свойств полистиролбетона был получен новый материал для строительных конструкций с хорошими прочностными и теплоизоляционными характеристиками, предназначенный для изготовления на заводах ЖБИ стеновых панелей, перемычек, плит перекрытий и покрытий.
Вторым этапом научно-исследовательской работы предполагается разработка методик расчета изгибаемых и внецентренно сжатых армированных конструкций из полистиролбетона повышенной прочности, с выпуском временных технических условий на данную продукцию.
А.С. НОСКОВ, д-р технических наук, профессор, В.П. ФИЛИППОВ, В.А. БЕЛЯКОВ, УГТУ-УПИ,
ОАО Уральский научно-исследовательский институт архитектуры и строительства
Методика приготовления полистиролбетона (пенополистиролбетона) на основе SDO.
Применяется SDO в виде воздухововлекающей добавки для получения эффекта поризации, который необходим для оптимального подбора состава ПСБ-смеси, во-первых для предотвращения эффекта расслаивания смеси, во-вторых для максимально равномерного распределения гранул ПС в общем объеме смеси ну и в-третьих, как противоморозная добавка.
Роль SDO в смеси полистиролбетона, многолика, но самое главное, чего можно добиться с помощью SDO - это незначительная поризация цементного теста в смеси. Это необходимо, для того чтобы увеличить сопротивление движению полистирольной гранулы вверх (она пытается всплыть и расслоить смесь). SDO образует из вовлеченного воздуха пузырьки значительно меньшего (до 1 мкм) диаметра, чем другие добавки (5 мкм и выше). Вследствие этого изделия, с применением SDO оказываются более прочными и долговечными, при помощи создания очень маленьких сферических воздушных пузырей (с диаметром до 0,3 мм) объем цементного раствора увеличивается и уменьшается различие в плотности между цементным раствором и легким пенополистиролбетонным заполнением. Смесь приобретает пластичную вязкую консистенцию. Благодаря этому предотвращается всплытие пенополистирольного заполнителя даже в случае интенсивного виброуплотнения и удобоукладываемость свежего полистиролбетона значительно улучшается. Получить нерасслаивающуюся ПСБ-смесь без использования SDO невозможно (полистирол всплывает).
Норма расхода материалов при изготовлении 1 м 3 полистеролбетонной смеси.
Читайте также: