ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ НЕАВТОКЛАВНОГО ГАЗОБЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК

В статье рассмотрены вопросы получения ячеистого бетона на основе местных сырьевых материалов с использованием химических добавок. При производстве ячеистых бетонов были использованы химические добав — ки, содержащие химические соли и суперпластификатор. Получен ячеистый бетон с прочностью 4,3-5,2 МПа и плотностью 780-1100 кг/м3.

Ключевые слова: газобетон, химические добавки, влажность, суперпластификатор, исследование, проч — ность, тепловлажностная обработка.

E. G. Shchukina, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.,

N. V. Arkhincheeva, Cand. Sc. Chemistry, Assoc. Prof.

RESEARCH OF POROUS CONCRETE OBTAINING USING CHEMICAL ADDITIVES

The article reveals the process of obtaining the aerated concrete on the basis of local raw materials using chemical additives. Chemical additives which contain chemical salts and superplasticizerwere used to produce cell concrete. We obtained porous concrete with a strength of 4,3-5,2 MPa and density 780-1100 kg/m3.

Key words: concrete, chemical additives, moisture content, superplasticizer, research, durability, heat and humidity treatment.

Повышение требований по термическому сопротивлению наружных ограждающих конструкций вызвало необходимость использования эффективных стеновых материалов с низким коэффициентом теплопроводности удовлетворяющих требованиям по прочности, морозостойкости и долговечности. Применяемые сегодня традиционные стеновые материалы не удовлетворяют современным требованиям по энергоэффективности. В связи с изменениями в СНиП 11-3-79х «Строительная теплотехника» [1] и вышедшим в 2009 г. законом об энергосбережении возникла необходимость утепления наружных сте — новых конструкций. Большая часть стен новых зданий сегодня выполняется в виде облегченной кладки или с использованием вентилируемых фасадов. Используемые в практике строительства органические теплоизоляционные материалы, такие как пеноизол, пенополиуретан и блочный пенополистирол, не удовлетворяют требованиям по воздухопроницаемости, огнестойкости и долговечности.

Страны Западной Европы отдают предпочтение строительству зданий из ячеистого бетона. До-

стоинствами стен из ячеистого бетона являются высокая воздухопроницаемость и высокая огнестой — кость. Исследования, проведенные в Швеции, показали, что при повышении температуры до 400 оС прочность газобетона увеличивается на 85%, а одностороннее воздействие огня газобетон выдерживает в течение 3-7 часов без образования трещин. Кроме того, газобетон является экологически чистым м а — териалом, не выделяет вредных веществ, регулирует температурно-влажностный режим в помещении. Точные размеры и ровная поверхность блоков дают значительную экономию отделочных материалов, газобетон легко поддается механической обработке, легко пилится, сверлится и гвоздится. По заключ е — нию немецких экспертов, газобетон находится на втором месте после древесины по санитарно — гигиеническим условиям. Поэтому для устройства стен зданий в сейсмических районах Республики Б у — рятия предпочтительным является устройство стен с применением ячеистых бетонов с низким коэффи — циентом теплопроводности, что реально можно получить при средней плотности неавтоклавного ячеи — стого бетона до 800кг/м3. Известно также, что более высокими физико-механическими свойствами об — ладают газобетоны по сравнению с пенобетонами. Это обеспечивается возможностью применения со- временных суперпластификаторов, использование которых в пенобетонах приводит к снижению крат — ности пен. Применение в газобетонах суперпластификаторов позв олит снизить водотвердое отношение и, соответственно, повысить трещиностойкость.

Обычно в газобетонах в качестве щелочного компонента, способствующего газообразованию, ис-

пользуется известь, которая, имея порошкообразное состояние, не обеспечивает равномерное газообр а — зование в массиве газобетонной смеси [2]. Поэтому целью данной работы было исп ользование водорас-

творимых химических добавок взамен извести для получения газобетона без тепловой обработки с и с — пользованием местного сырья.

В работе использовался кварцполевошпатовый песок Заводского месторождения с насыпной плотностью 1330 кг/м3 и модулем крупности 1,5, а также следующие химические добавки: гидроокись натрия (NaOH), сульфат натрия (NaS04), хлористый натрий (NaCl), хлористый кальций (СаС12), супер — пластификатор (С-3), поверхностно-активное вещество (ПАВ), алюминиевая пудра ПАП-1.

 

Хлористый кальций и сульфат натрия являются ускорителями твердения цемента, кроме т ого, они вступают в химическое взаимодействие по реакции:

CaCl2+Na2S04+2H2O CaS04*2H20+2NaCl,

образуя гипс, который способствует стабилизации структуры бетона в первые сроки тверд ения. Вводи-

 

 

мый и выделяющийся по реакции хлористый натрий вступает во взаимодействие с гидроокисью кал ь — ция (СаО), выделяющейся при твердении цемента, с образованием хлористого кальция — ускорителя твердения цемента. Гидроокись натрия реагирует с алюминием по реакции 2NaOH+Al Na2A102+H2 и является щелочным компонентом газообразователя. Суперпластификатор С-3, а также щелочная среда за счет гидроокиси натрия увеличивают подвижность бетонной смеси и позволяют снизить водотвердое отношение до 0,25-0,3, что в 1,5 раза меньше, чем при использовании традиционных компонентов б е — тонной смеси (извести и гипса) при вибрационном способе укладки. Данный способ позволяет ускорить химическую реакцию газообразования, повышает скорость набора прочности в естественных условиях и уменьшает усадочные деформации [3,4].

В качестве вяжущего использовали портландцемент с АМД (зола до 20%) М400 Д20 и М500 Д0

Ангарского цементного завода. Для снятия парафиновой пленки на алюминиевой пудре применяли в

качестве ПАВ моющее средство.

Возможность применения кварцполевошпатового песка проверялась при расходе сырьевых ком — понентов на 1 м3, представленных в таблице 1.

Исследуемые составы газобетона

Таблица 1

№п/п

ПЦМ400

Д20, кг

ПЦМ500

ДО, кг

NaOH,

%

Na2S04,

%

СаС12,

%

NaCl,

%

ПАП-1

%

С-3,

%

Состав 1

400

0,06

0,02

0,7

0,26

0,12

0,5

Состав 2

500

0,075

0,025

0,9

0,32

0,15

0,5

Водотвердое отношение варьировалось от 0,25 до 0,3. Бетонная смесь в момент укладки имела температуру 40-45°С. Смесь укладывалась по литьевой технологии в формы-кубы размером

10x10x10см. Формы заполнялись на высоту 8,5 — 9см с учетом коэффициента вспучивания, равного 1,1.

Образцы-кубы твердели на воздухе при температуре 18±2°C, затем испытывались на прочность при сжа — тии в возрасте 3, 7 и 28 суток, кроме того, проверялась средняя плотность и влажность образцов. Из — вестно, что прочность ячеистого бетона зависит от влажности с учетом понижающих коэффициентов, представленных в таблице 2 .

Таблица 2

Поправочные коэффициенты прочности ячеистого бетона в зависимости от влажности

Влажность (W), %

4-6

8

10

12

15-25

К

0,87

0,85

0,82

0,78

0,75

Для состава 1 исследовалась кинетика набора прочности.

В таблице 3 и на рисунке 1 приведена кинетика набора прочности газобетона состава 1.

Кинетика набора прочности образцов газобетона (состав 1)

Таблица 3

Время, сут.

3 суток

7 суток

28 суток

Влажность (W), %

17,1

13,6

7,6

Прочность при сжатии при данной влажности (Rсж), МПа

1,8

2,8

4,6

Прочность при сжатии в сухом состоянии (Rсж), МПа

2,4

3,7

5,5

R3/R28, %

38

62

100

R7/R28, %

43

70

100

Рис. 1. Влияние влажности на прочность газобетонных образцов

Результаты исследований состава 2 приведены в таблице 4.

Физико-механические характеристики неавтоклавного газобето на с химическими добавками (состав 2)

Таблица 4

п/п

Средняя плот-

ность при есте — ственной влажно — сти,

кг/м3

Средняя плот-

ность в сухом состоянии, кг/м3

Влаж-

ность,

%

Прочность

при сжа — тии, МПа

Среднее

значение прочности, МПа

Коэффициент

тепло — проводности, вт/мград

850

780

7,2

5,12

5,2

0,17

870

814

6,5

5,38

860

799

6,8

5,22

865

801

7,1

5,03

875

809

7,5

5,28

Следует отметить, что данные составы, в отличие от традиционных составов с использованием из — вести как щелочного компонента и гипса для стабилизации структуры, обеспечивают равномерную мел — козернистую структуру, так как все химические добавки хорошо растворимы в воде и равномерно реа — гируют в бетонной смеси. Набор прочности в возрасте 3 суток до 38% позволяет исключить тепловлаж — ностную обработку.

Таким образом, получен неавтоклавный газобетон со следующими техническими характеристи — ками: средняя плотность от 780 до 1100кг/м3 , средняя прочность при сжатии от 4,31 до 5,2МПа в зави — симости от расхода, вида и марки цемента и от отношения кремнеземистого компонента к вяжущему. Экспериментально подтверждена эффективность применения комплекса химических добавок, ра сход которых в сумме не превышает 1,6%, что значительно ниже расхода извести, применяемой в традици — онных составах газобетона. Полученный газобетон состава 2 может использоваться для кладки несущих стен малоэтажных зданий в сейсмических условиях, а также стенового заполнения каркасных высотных зданий, а состав 1 рекомендуется использовать для кладки внутренних стен и перегородок, так как он не обеспечивает требуемое термическое сопротивление. Благодаря наличию резервных пор газобетон имеет высокую морозостойкость, а соответственно, и высокую долговечность [5, 6].

Полученный коэффициент теплопроводности газобетона состава 2 позволяет возводить наружные

стены в условиях г. Улан-Удэ толщиной 66 см без дополнительного утепления, что является традицион — ным для нашего региона. Благодаря мелкопористой структуре блоки из неавтоклавного ячеистого бет о — на ссслужат эффективным звукопоглотительным материалом. Стена из ячеистого бетона по стоимости в

2-3 раза ниже, чем стена из кирпича с утеплителем.

Материал взят из: Журнал «Вестник ВСГТУ». — №4(35). — 2011