автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Электроразогрев пенобетонной смеси непосрественно перед укладкой в дело

На правах рукописи

РПо С'1: 30 о/~сГ

Малодушев Андрей Александрович

УДК 691.327.333:693.547.32

ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВ ПЕНОБЕТОННОЙ СМЕСИ НЕПОСРЕДСТВЕННО ПЕРЕД УКЛАДКОЙ В ДЕЛО

Специальность 05.23.08 - "Технология и организация промышленного и гражданского строительства"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2000

Работа выполнена на кафедре "Технология строительного производства" Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета. • '

Ч ^

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Верстов В. В,

Научный консультант - кандидат технических наук,

доцент Колчеданцев Л. М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Неснов В. И. - кандидат технических наук, с. н. с. Панарин С. Н.

Ведущая организация - ЗАО "ЛенСпецСМУ"

Защита диссертации состоится "сЯЗ " /ЛД-<9_ 2000 года в

■/1/°° часов в аудитории № <52/-С на заседании диссертационного совета К 063.31.02 СПбГАСУ по адресу: 198005, Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, дом 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " ол/>2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, . • / , .

старший научный сотрудник / —~ Козлов Е. А.

Нбяб>.тл,о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сокращение расходов на отопление и повышение уровня комфортности- жилья привели к ужесточению норм по термическому сопротивлению ограждающих конструкций, что обусловливает переход к массовому производству и применению строительных материалов с малой средней плотностью. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что одним из эффективных материалов является ячеистый бетон.

В настоящее время происходит процесс реорганизации строительного производства, характеризующийся разукрупнением предприятий промышленности строительных материалов-и изделий, организацией производств с выполнением работ на строительной площадке, при температурах окружающей среды ниже рекомендуемых для технологии ячеистых бетонов. Поэтому возникает потребность в- поиске и разработке технологий, которые позволили бы управлять состоянием уложенной ячеистобетонной смеси и интенсифицировать процессы ее твердения при обеспечении требуемых свойств бетона.

Анализ технологий получения тяжелого и легкого бетонов показывает, что одной из наиболее эффективных технологий, удовлетворяющих перечисленным условиям, является технология, в основе которой лежит использование предварительного электроразогрева бетонных смесей (ПЭРБС).

Цель работы заключается в обосновании технологических параметров и режимов электроразогрева пенобегонной смеси, обеспечивающих возможность получения пенобетона на строительной площадке при повышении его качества, снижения энергозатрат и сокращения сроков строительства.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- обобщить и подвергнуть анализу опыт приготовления и использования ячеистых бетонов; доказать эффективность сочетания элекгроразогрева бетонной смеси (ЭРБС) и ее поризации в построечных условиях; обосновать наиболее целесообразный вид порообразователя;

- установить наличие и характер взаимовлияния основных факторов и параметров процессов ЭРБС и ее поризации;

- выявить закономерности и получить зависимости влияния на формирование свойств пенобетонной смеси и качество пенобетона технологических параметров и режимов;

- обосновать эффективные технические и технологические решения и разработать технологический регламент. Опробоватьновые решения в производственных условиях.

' Методика исследований: ^

- теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных условиях процессов электроразогрева и поризации пенобетонных смесей;

- теоретическое и экспериментальное обоснование параметров технологии получения пенобетона на основе ЭРБС с.их проверкой в производственных условиях;

- использование математических моделей, методов статистической обработки с использованием ПК.

Научная новизна состоит в обосновании технологических режимов электроразогрева пенобетонной смеси, обеспечивающих возможность получения пенобетона в условиях строительной площадки. Выявлены факторы, влияющие на процессы электроразогрева, поризации и последующего выдерживания уложенной в дело смеси; установлены зависимости и обоснованы технологические параметры приемов и режимов, обеспечивающих эффективное протекание процессов получения пенобетона. Предложенные решения защищены тремя патентами РФ на изобретения (№ 2132771, № 2132917, № 2133194).

/

На защиту выносятся следующие результаты научных исследований и разработок: " ,

- обоснование целесообразного способа порообразования растворных смесей в сочетании с предварительным электроразогревом (ПЭР) в условиях строительной площадки; .

- установление доминирующей роли газообразной фазы и ее влияния на электрические характеристики пенобетонной смеси;

- методика, позволяющая прогнозировать и управлять протекающими физическими процессами в пенобетонных смесях при использовании ПЭР, а также аналитические выражения для определения расчетных параметров рабочих процессов при проектировании устройств для электроразогрева пенобетонных смесей в условиях строительной площадки;

- характер влияния температуры электроразогрева на свойства пенобетонной смеси и на формирование свойств пенобетона; получены зависимости, которые дают возможность расчетным путем прогнозировать прочность пенобетона, получаемого по предложенной технологии, с учетом начальной температуры и интенсивности ее снижения;

- новая конструкция ^электродной камеры, позволяющая повысить равномерность электроразогрева и тем самым улучшить качество пенобетона при сокращении технологического цикла;

ft

- технологический регламент по электроразогреву пенобетонной смеси непосредственно перед укладкой ее в дело.

Достоверность результатов исследований подтверждается достаточным количеством проведенных автором экспериментов, использованием поверенного оборудования, а также современных методов исследований и обработки их результатов; сходимостью теоретических и экспериментальных данных, адекватностью принятых математических и физических моделей.

Практическое значение и реализация работы состоят в следующем:

- в создании и проверке в производственных условиях энергоресурсосберегающей технологии получения пенобетона;

- в разработке технологического регламента по укладке предварительно электроразогретых пенобетонных смесей в ограждающие конструкции.

Апробация и публикация работы. Основные результаты исследований доложены на 52 и 53-й научно-технических конференциях молодых ученых и студентов (СПбГАСУ); на 54.и 55-й научных конференциях профессоров, преподавателей, научных работников и аспирантов университета (СПбГАСУ), .Международной НТК (Минск-1997г.), МНТК (Владимир-1998г.), а также Международной НТК (Магнитогорск-1999г.). Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах. По тематике диссертационных исследований получено 3 патента РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованной литературы, 2 приложений, 13 таблиц и 29 рисунков. Список литературы включает 118 наименований. Общий объем диссертации 151 стр., в том числе 22 стр. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматривается состояние вопроса, цель и задачи исследований. .

Стоимость строительных материалов при сооружении промышленных и гражданских зданий составляет ~ 60% сметной стоимости строительства. Поэтому наиболее эффективным способом сокращения стоимости строительства является уменьшение стоимости приготовления и транспортирования материалов, материалоемкости конструкций и снижение их массы. Для, достижения этой цели в строительной практике наряду с высокопрочными материалами, позволяющими использовать тонкостенные конструкции, но далеко не всегда обеспечивающими теплозащиту сооружений, применяются материалы с пониженной средней плотностью и достаточной конструктивной прочностью.

К'числу таких материалов относятся ячеистые бетоны, обладающие необходимой прочностью и низкой теплопроводностью. Сравнение технико-экономических показателей традиционных стеновых материалов с взаимозаменяемыми изделиями и конструкциями из ячеистого бетона, показывает, что последние по многим показателям превосходят аналогичные по назначению материалы, что подтверждается опытом применения изделий из ячеистого бетона в нашей стране, а также в странах Европы (Швеции, Норвегии, Финляндии, Дании, Англии, Голландии и др.)

Анализ состояния производства ячеистого бетона показал, что его изготовление осуществляется в заводских условиях, так как по общепринятым технологиям температура воздуха, при которой производятся работы по изготовлению ячеистого бетона должна быть не ниже 18"С. Данное обстоятельство вызвано особенностями формирования структуры ячеистого бетона и последующего твердения, которые не позволяют осуществлять его производство в условиях строительной площадки, а изготовление в заводских условиях с последующей транспортировкой конструкций из пенобетона, как правило, связано с удорожанием их стоимости. 1

Таким образом, возникает потребность в совершенствовании общепринятой технологии, которая позволила бы осуществлять производство ячеистого бетона в условиях стройплощадки.

Устранить вышеперечисленные факторы, сдерживающие производство ячеистого бетона в условиях строительной площадки, возможно при использовании принципа ПЭР тяжелых и легких бетонных смесей. Преобразование электрической энергии в тепловую в разогреваемой смеси, которая в данном случае является проводником, позволяет создать требуемую температуру ячеистобетонной смеси и обеспечить ее эффективное твердение, тем самым снизить влияние окружающей среды на производство бетонных работ.

Созданию и последующему развитию методов электрообработки бетона, их техническому обоснованию и практическому применению способствовали работы A.C. Арбеньева, Р.В.Вегенера, В.П.Ганина, В.Я.Гендиндина, - Б.А.Крылова, П.Г. Комохова, С.А.Миронова, Д. С. Михановского и многих других.

Большое значение в приготовлении пенобетона имеет, образование пор. Поэтому на первом этапе исследований была поставлена задача выбора наиболее целесообразного способа порообразования сочетаемого с ПЭРБС. При этом исследовались газобстониые и пенобетонные смеси.

Как показали предварительные исследования, удельное сопротивление газобетонных смесей за счет добавки активизатора газовыделения значительно ниже (в 10 и более раз), чем у традиционно разогреваемых тяжелых бетонных

4

смесей и составляет 0.4+0.5 Ом м. Это делает обработку газобетонных смесей с использованием ПЭР нецелесообразной. Иначе обстоит дело в пенобетонных смесях, удельное сопротивление которых соизмеримо с удельным сопротивлением смесей на плотном и пористом заполнителях, что предполагает возможность и целесообразность их ПЭР в условиях строительной площадки.

Во второй главе представлены результаты теоретических исследований процессов электроразогрева и поризации пенобетонных смесей и их взаимовлияния.

Установлено, что параметры электроразогрева определяются не только электрическими характеристиками смеси, но и теплофизическими свойствами компонентов, входящих в смесь. Наличие газообразной фазы и отсутствие крупного заполнителя в пенобетонной смеси обусловило'большую эффективность электроразогрева по сравнению с его использованием в тяжелых бетонах. В табл. 1. приведены расчетные характеристики удельных теплоемкостей бетонов, а также Кзф ПЭР по расходу электроэнергии на 1 м3 обрабатываемой смеси при повышении температуры на 40"С.

Таблица 1

Параметр Пенобетонная смесь Смесь на тяжелом заполнителе

А. кг/м3 400 600 800 1000 2400

64 48 35 27 «0

,СмкДк/кг°С 2,1 2,07 1,98 1,82 1,12

С^кДк/^С 1,22 1,78 2,18 2,33 2,8

2,3 1,6 1,3 1,2 , 1,0

Здесь: р6 - средняя плотность бетона в сухом состоянии; Псч - степень поризации смеси; Сч, Су - соответственно кассовая и объемная удельная теплоемкость смеси; коэффициент эффективности электроразогрева по расходу электроэнергии, за 1,0 приняха бетонная смесь на тяжелом заполнителе.

Отсутствие теплоемкого крупного заполнителя в пенобетонной смеси обеспечивает уменьшение снижения температуры уложенной в дело смеси, что имеет место у тяжелых бетонов. Пенобетонные смеси обладают меньшей теплопроводностью, по сравнению с -тяжелыми бетонами. Это позволяет в большей степени сохранить внесенное тепло в пенобетонную смесь и снизить скорость ее остывания.

Удельное электрическое сопротивление является величиной, на основании которой производится расчет электродной камеры устройств электроразогрева. Поскольку электрическое удельное сопротивление пенобетонной смеси зависи г не только от сопротивления растворной части, но и от количества газообразной фазы, то начальное удельное сопротивление пенобетонной смеси может быть описано следующей формулой:

где рс- удельное электрическое сопротивление пенобетонной смеси, Омм; I - длина проводника растворной части в пенобетонной смеси, м; 1с- длина проводника пенобетонной смеси (расстояние между электродамп, при их плоскопараллельном расположении); р - удельное электрическое сопротивление растворной части, Ом м; П- степень поризации растворной части.

Отношение тт- отражает относительное увеличение длины проводника за

с

счет его непрямолинейности, вследствие огибания пузырьков газообразной фазы.

Диссертантом установлена зависимость, позволяющая определить расчетное удельное сопротивление пенобетонной смеси во время процесса электроразогрева:

Р„==1^2--^

1_ ТРас'РЛ-П" | , (2)

Т -Р

' н * рас

где к( - коэффициент, учитывающий влияние температуры ПЭР на степень снижения рн; Трас и Тн - соответственно расчетная температура пенобетонной смеси в процессе ПЭР и температура на начало обработки; Р Рв - соответственно расчетное давление пузырька в процессе ПЭР и давление в пузырьке на начало обработки, без учёта гидростатического давления (на поверхности); ; 1н - степень поризации на начало обработки.

Важнейшим показателем пенобетонной смеси является ее средняя плотность, которая определяет прочностные и теплофизические характеристики Ое гона. Средняя плотность пенобетона зависит от соотношения твердой, жидкой и газообразной фаз. Учитывая соотношение этих фаз, а также влияние температурного воздействия на объемные деформации, можно утверждать, что преобладающее влияние на среднюю плотность оказывает степень портации. которая покидывает, какое количество газообразной фазы содержится в общем

объеме пенобетонной смеси. ПЭРПБС осуществляется в то время, когда смесь находится в вязко-пластичном состоянии. Структурная прочность межпоровых перегородок мала и можно полагать, что пузырек будет подчиняться газовым законам, при воздействии на него температуры и давления. Внесение тепла в смесь изменяет объем газообразной фазы и соответственно среднюю плотность пенобетона. В результате изучения данного явления была предложена методика по прогнозированию и управлению средней плотностью пенобетонной шеси на всех технологических операциях процесса ПЭР и последующего выдерживания в условиях строительной площадки.

Третья глава посвящена изучению технологических параметров получения пенобетона. Экспериментальные исследования осуществлялись в лабораторных условиях.

Электрические характеристики пенобетонной смеси определялись количественным содержанием входящих в нее фаз. Как показали экспериментальные данные удельное электрическое сопротивление растворной части изменяется в пределах от 1,4 до 2,5 Ом м для всего диапазона теплоизоляцион-нно - конструкционных бетонов при отношении цемент - кремнеземистый компонент (зола) -Ц:К=0,75:1Н,25:1 и В/Ц 0,6-И.

. Для оценки влияния степени поризации растворной части на удельное электрическое сопротивление пенобетонной смеси в растворную часть вводилась строительная пена (клееканифольный пенообразователь). Степень поризации рассчитывалась по формуле:

Рг

(3)

- • Рр'

где рс, рр - соответственно средняя плотность пенобетонной смеси и растворной части, кг/м\

Исследование подтвердило предположения о том, что удельное электрическое сопротивление пенобетонной смеси возрастает с увеличением степени поризации. ' •

Для выявления связи между удельным сопротивлением растворной части

1Р

и пенобетонной смеси были определены значения ~ по формуле (I), предложенной автором в ходе теоретических исследований.

Установлено, что отношение ~ в диапазоне степени поризации 0.2 - 0.6

с

(р. = 400-900 кг/м3) составляет 1,05. При П=0,7 - 0,8 начинается увеличение -р-,

что можно объяснить либо изменением характера пористости, либо проявлением диэлектрических свойств растворной части за счет обволакивания пеной частиц вяжущего.

■Таким образом, удельное сопротивление пенобетонной смеси в диапазоне теплоизоляционно - конструкционных бетонов определяется равным:

Удельное сопротивление пецобетонных смесей в процессе электроразогрева определяется изменением удельного сопротивления растворной~части и степени поризации.

В.практике электроразогрева бетонных смесей имеет место понижение начального электрического сопротивления, которое учитывают расчетным удельным сопротивлением, которое по существу является средневзвешенной величиной. Наиболее удобно осуществлять подсчет расчетного удельного сопротивления по формуле вида:

Рр=РнК, (5)

Температурный коэффициент (к() определялся расчетом путем обратного хода формулы (5). Расчетное удельное сопротивление принимается как среднее измерений, проведенных с интервалом 5°С. Для теплоизоляционно-конструкционных пенобетонов к( составило 0.65+0.83.

Свойства пенобетона, как композиционного материала, закладываются на стадии формирования его структуры. Пенобетонная смесь способна воспринимать объемные деформации как на стадии электроразогрева, так и на последующих стадиях технологического процесса. Однако необходимо разделять деформации, связанные с температурным расширением (сжатием), и деформации в результате разрушения пены. Последние вызывают слияние пузырьков воздуха и снижают стойкость пенобетонной смеси, что приводит к нарушению структуры бетона, увеличению его средней плотности и снижению теплозащитных свойств.

Для оценки влияния температуры электроразогрева на свойства пенобетонной смеси был проведен эксперимент, в котором слвсь разогревалась от 30°С.до 70°С и'заливалась в форму с размерами 10x10x10 см. Скорость остывания смеси составила 2-4"С/мин. Быстрое остывание смеси позволило снизить влияние пластического сопротивления смеси на процесс деформации. Это позволило разделить температурные деформации и деформации, появляющиеся в результате разрушения пены. Данные экспериментального исследования представлены на рис. 1. Они показывают, что при температурах разогрева смеси до 55°С деформаций из-за разрушения пены не происходит.

Это же подтверждают и данные испытания образцов на осевое сжатие после ускоренного твёрдения (пропаривания), которые показывают, что максимум прочности приходится на 50"С.

Данные эксперимента по изучению влияния ПЭРПБС на формирование макропористости пенобетона показывают, что имеет место ее изменение. Средний диаметр пор с увеличением температуры электроразогрева увеличивается на 30'%, но при этом увеличивается и одноранговость пор.

Р СМ.. КГ/М3

930 900' 870 840 810 •780 750 720 690

- ——'*

У N ' 4

а N

---^

Нпр, МПа 2,4

1,8 1,2 0,6

20

30

40

'50

60

70

0

Рис. 1. Зависимости влияния температуры разогрева на среднюю плотность-и прочность пенобетона. Здесь: 1 - ожидаемая теоретическая плотность пенобетонной смеси (рсм) в результате е^ электроразогрева, кг/м'; 2 - плотность смеси сразу после ее заливки в форму; 3- плотность смеси в результате ее полного остывания в форме до 20°С (скорость остывания 2-4 "С/мин.); 4 - приведенная прочность пенобетона (Я ) к средней плотности 600 кг/м'.

Температура пенобетонной смеси оказывает существенное значение на ее стойкость. Это определяет требование поддержания температуры окружающего воздуха при производстве пенобетонов > 18"С. Повышение температуры ' пенобетонной смеси ускоряет схватывание ячеистой массы, что подтверждают результаты эксперимента представленного на рис. 2 и увеличивает ее стойкость.' Так, результаты заливки пенобетонных смесей в фрагмент опалубки показали, что разница плотностей верхнего и нижнего участка столба составила: для неразогретой пенобетонной смеси - 51 кг/м3 или 7% от средней .плотности пенобетона (1^=700 мм) и 24 кг/м3 или 3.5 % (Ь =400 мм); для разогретой соответственно 25 кг/м3 (3.8%) и И кг/м3 (1.7%). Осадка неразогретой смеси происходит после 3-4 часов, в то время как у разогретой смеси она заканчивается уже через час. •

Проведенные исследования показывают возможность вести заливку элекгроразогретой пенобетонной смеси в опалубку высотой столба0.7 м с циклом 2 часа без опасности разрушения уложенных ранее слоев.

Л Л I К -I/

20 С

ю'с

РтДО"1 МПа 0,8

0,6

0,4

ч 0,2

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

х, час.

Рис. 2. Зависимости влияния предварительного элсктроразогрева смеси на кинетику нарастания пластической прочности пенобетонной массы.

ПЭР позволяет вносить тепло в смесь, которое обеспечивает дальнейшее ее твердение. Известно, что прочность тяяселых бетонов на портландцементе во времени описывается зависимостью:

1п п

Ы28 '

(6)

где Пп - предел прочности бетона при сжатии в любом возрасте, МПа; Я28- предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток; 1п п- натуральный логарифм возраста бетона (п > 3 суток).

Анализ данных результатов исследований показал, что приведенная формула для прогнозирования лрочности пенобетона из электроразогретых смесей может принять вид:

Цп-п.)

К-щзр).- К .

1п(28-пв

(7)

где , - предел прочности пенобетона из ПЭРБС при сжатии в любом возрасте (п > пв), МПа; К28(эр)- предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток; Ив - предел прочности пенобетона после термосного выдерживания ПЭРБС; п -возраст бетона; пв - время термосного выдерживания.

Так как Я2|)( , г Я28, то в выражении (7) можно сделать соответствующую замену, что облегчает получение результатов по данной формуле.

Влияние условий выдерживания и температуры разогрева на прочность

пенобетона в суточном возрасте (п = 1) было оценено полнофакторным экспериментом типа "2-"'. При переходе от кодированных "переменных к натуральным были получены следующие уравнения: Л = 1.18 ^-21 Л-^-8.84 и = 1.9Мяв-39.]4->'ост-13.9 (в качестве функции отклика взяты данные относительной прочности пенобетона без сушки - Я и с сушкой - К-,р(с))-Полученные зависимости позволили построить кривые, которые отражают кинетику набора прочности пенобетона из ПЭРС.

Для выявления влияния воздействия ПЭРПБС на кинетику усадки пенобетона был проведен эксперимент, который позволил сравнить величину усадок пенобетонов с применением ПЭРС и пенобетона нормального твердения (контрольные образцы).

Усадка пенобетона из ПЭРС интенсивнее в ранние сроки в сравнении с пенобетоном нормального твердения. Так на шестые сутки отношение усадок пенобетона из ПЭРБС к пенобетону нормального твердения составило 1,77. В последующих измерениях (6-99 сутки) усадка пенобетона из ПЭРС носит более загухающий характер по сравнению с контрольным пенобетоном. Полученные данные позволяют заключить, что на 99 сутки абсолютные значения усадки пенобетона, приготовленного с использованием ПЭРС, равнозначны абсолютным значениям усадки пенобетона из смеси не подвергавшейся электроразогреву.

В четвертой главе приведены материалы исследования, направленные на разработку новых эффективных технологических решений получения пенобетона в построечных условиях и совершенствование устройств, позволяющих проводить ПЭРПБС в рациональном режиме. Представлены данные производственной проверки предложенных технических и технологических решений.

Пенобетонная смесь состоит из растворной (токопроводящей) и газообразной фаз. Проведенное исследование показало, что температура электроразогрева (1^) не должна превышать 55 "С, в противном случае возникает опасность разрушения макропористой структуры смеси.

Уложенная в дело разогретая пенобетонная смесь интенсивно набирает пластическую прочность, а в дальнейшем и прочность бетона. При этом наблюдения показали, что чем выше среднеобъемная температура уложенной смеси, тем выше прочностные характеристики ячеистой массы и бетона. Таким образом, среднеобъемная температура пенобетонной смеси должна быть близкой к 55"С, но не превышать 55°С. Опыты показали особую важность для протекающих процессов равномерность электроразогрева применительно к пенобетонным смесям. Чем выше степень равномерности разогрева смеси, тем выше ее качество. ' _

Диссертантом была предложена и изготовлена новая модель электродной камеры, позволяющая повысить- средневзвешенную температуру электроразогретой смеси при I -55°С на б°С по сравнению с камерой традиционной конструкции. Оценка температурной однородности производилась экспериментально по результатам температурных измерений в различных точках поперечного сечения камеры разогрева в период работы модели ПЭРБС.

Использование новой камеры взамен предшествующей (патент РФ № 2132771) при максимально допустимой температуре 55°С позволяет повысить прочность пенобетона на осевое сжатие на 20-25% в суточном возрасте при скорости остывания 0-1 °С/час. На основе данного решения электродной камеры автором было предложено усовершенствованное устройство для непрерывной обработки бетонных смесей и получен патент на изобретение № 2132917.

Теоретические, и экспериментальные исследования, проведенные в ходе выполнения диссертационной работы, позволили разработать новые технологические схемы получения пенобетона в условиях строительной площадки. Причем укладка смеси возможна непосредственно как в ограждающие конструкции строящихся зданий, так и в групповые формы с последующим использованием изделий в деле. Одна из схем представлена на рис. 3. Она предусматривает производство мелких стеновых блоков из теплоизоляционно-конструкционного пенобетона, используемых в ограждающих конструкциях. Приготовление пенобетонной смеси осуществляется путем перемешивания растворной части с заранее приготовленной пеной в условиях строительной площадки. Подача смеси и наполнение ею приемного бункера устройства для ПЭРПБС осуществляется традиционными средствами (бетононасосы, бадьи). Для полного заполнения смесью электродной камеры рекомендуется перед ее разогревом кратковременное (10-15 с.) вибрационное воздействие вибратором, расположенным на корпусе установки. Электроразогрев пенобетонной смеси производят в непрерывном режиме с производительностью 3-6 мУчас. В качестве формооснастки используются групповые формы, которые позволяют довести модуль поверхности пенобетонной массы до 2-5 м"1, что обеспечивает режим термосного выдерживания с скоростью остывания О+Г'С/час в течение суток. ?

Разогретая смесь укладывается в формооснастку и подвергается кратковременной проработке глубинным вибратором до полного заполнения формы. После снятия излишек смеси и разравнивания поверхности рейкой осуществляется укрытие бетона полиэтиленовой пленкой и двумя слоями брезента с устройством воздушной прослойки (возможно использование иутюбого другого эффективного утеплителя с соответствующей защитой от влаги).

Рис. • 3 Технологическая схема производства стеновых мелких блоков из пенобетона на основе предварительного электроразогрева смесей в условиях строительной площадки

После термосного.выдерживания изделия извлекаются из формы, подвергаются естественной или искусственной сушке, с последующей гидрофобизацией поверхностей 10-% растворами кремнийорганической жидкости 136-41 или ГКЖ-1,0. Обработанные изделия укладываются на поддоны и подаются к месту их укладки.

На основании выполненных автором исследований составлен технологический регламент, который согласован с внедряющей организацией.

Проведено опробование новой технологии на площадке УП ЗАО "Трест Спецтоннельстрой". Производство бетонных работ велось на открытом воздухе при температуре от +2 до -7°С. Температура пенобетонной смеси нк выходе из устройства изменялась от 45 до 58°С. Термосное выдерживание осуществлялось в течение 24 часов при скорости остывания 0.6-1°С/час. В результате опытного бетонирования, были изготовлены изделия размером 500x400x200 мм (общим количеством 300 шт.), которые имели прочность на осевое сжатие 2,0-2,6 МПа при средней плотности 700 кг/м3 в трехсуточном возр.асте и прочностью 2,8-3,0 МПа в месячном возрасте. Полученные данные соответствуют требованиям ГОСТ 25485-82 на бетон класса В 1.5.

Анализ полученных в производственных условиях данных подтвердил правомерность результатов выполненных исследований и дал возможность провести корректировку разработанного технологического регламента^ практическое, использование которого позволит осуществлять производство пенобетона в условиях строительной площадки при повышении его качества, снижения энергозатрат и сокращения сроков строительства.

' ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа технологии получения ячеистых бетонов установлено, что их производство осуществляется, в основном, в заводских условиях. Показано, что использование предварительного электроразогрева смесей.позволяет получать пенобетон в условиях строительной площадки.

2. Выявлено, что предварительный электроразогрев пенобетонных смесей по сравнению с бетонными смесями на,крупном тяжелом заполнителе-является более эффективным за счет: снижения расхода электроэнергии на 20% и более; отсутствия теплопотерь на догрев заполнителя; благоприятного режима

. , остывания, обусловленного более низкой теплопроводностью бетона. Получены выражения, позволяющие устанавливать зависимость между физическими и электрическими свойствами пенобетонной смеси, атакже предложены формулы, - . которые дают возможность определять расчетные параметры при проектировании оборудования для предварительного электроразогрева. Разработана

14

методика, позволяющая прогнозировать и управлять физическими параметрами пенобетонной смеси и бетона после предварительного электроразогрева. '

3. Установлены технологические режимы получения пенобетона из электроразогретых смесей. Оптимальные температуры электроразогрева находятся в диапазоне 5СЬ60"С. Термосное выдерживание должно осуществляться в течение суток при скорости остывания смеси 0-И "С/час. На основании математического планирования и анализа экспериментальных данных были получены зависимости влияния основных технологических режимов получения пенобетона из электроразогретых смесей на его'прочностные характеристики, как в суточном возрасте, так и в последующие сроки. Соответствие указанным режимам позволяет резко интенсифицировать набор пластической прочности. смеси и обеспечить 50+90% прочности пенобетона в суточном возрасте от марочной. . '

4. Предложена новая конструкция электродной камеры, которая повышает равномерность предварительного электроразогрева, а, следовательно, и ее средневзвешенную температуру .в сравнении с предшествующей модификацией. Данное обстоятельство увеличивает прочность пенобетона на' 20-25%.

5. В результате проведенных исследований была разработана технология получения пенобетона на основе предварительного электроразогрева смесей в условиях строительной площадки. Составлен технологический регламент. Новая технология прошла проверку в производственных условиях.

Основные положения диссертации представлены в следующих опубликованных работах автора:

¡.Влияние степени поризации пенобетонной смеси на ее удельное электрическое сопротивление// Градостроительство, современные строительные конструкции, технологии, инженерные системы. Тезисы докладов международной НТК. -Магнитогорск , 1999. - С. 213-217.

2. К вопросу о методике оценки параметров процесса поризации газобетонной смеси. Доклады 55-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ, Санкт-Петербург, 1998.-С. 143-145.

3. К вопросу о термовиброобработке ячеистого бетона в построечных условиях. Материалы НТК СПбВИТУ - Санкт-Петербург. 1998. - С. 45

4. Особенности планирования процессов поризации газобетонной смеси. Труды молодых ученых - СПбГАСУ, Санкт-Петербург, 1998. - С. 136-140.

5. Поризованный бетон с использованием термовиброобработки смесей// Актуальные проблемы строительного материаловедения. Материалы

всероссийской НТК-Томск, 1998. - С. 78-80.

6. Предпосылки использования термовиброобработки смесей для получения поризованного бетона// Синергобетонирование изделий и конструкций. Тезисы докладов международной НТК- Владимир, 1998.-С. 49-51.

7. Технологические особенности получения поризованного бетона на основе термовиброобработки бетонных смесей//Инженерные проблемы современного бетона и железобетона. Тезисы докладов международной НТК. -Минск, 1997. -С. 111-115. (соавтор Колчеданцев Л. М.).

8. Влияние газообразующих добавок на изменение электрического сопротивления бетонных смесей. Материалы 54-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ - Санкт-Петербург, 1997. - С. 152-153. (соавтор Шангина Н. Н.).

9. Патент N»2132771 РФ, 6 В 28 В 17/02. Устройство для обработки бетонных смесей. -№98101452; Заявлено 05.01.98; Опубл. 10.07.99, Бюл. №19.-14с. (соавторы Колчеданцев Л. М., Дроздов А. Д. и др.).

10. Патент №2132917 РФ, 6 Е 04 G 21/02, В 28 В 13/02. Устройство для непрерывной обработки бетонных смесей. - №98112520; Заявлено 06.07.98; Опубл. 10.07.99, Бюл. №19.-16 с. (соавторы Колчеданцев Л. М., Рощу-пкин Н. П., и др.).

11. Патент№2133194 РФ, 6 В 28 В 17/02. Способ непрерывной обработки бетонной смеси и устройство для его осуществления. - №98101453; Заявлено 05.01.98; Опубл. 20.07.99, Бюл. №20.-15с. (соавторы Колчеданцев Л. М., Болотин С. А. и др.).