автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение теплозащитных свойств поризованных легких бетонов путем модифицирования их структуры

-ч я?

московский ордена tfвдового красного знамени ишшкерко-отршткпьный кштшт жл.з.влшшш,

На правах рукопиои

mag мб ш( 03 Додюр-Бок '/лизтСаксЕнч

поевшие! тшойщяшх свсйзтв

порюоамппд шик бвгонов пугш^

ИОДШЦИРШАНШ ИХ, С Г? Ж'«РЫ

05.23.05 » Сгроатздышэ глтзриалы И ЯЗДЭЛИЯ

Авторофэраг

диоовртацяи яа оошкшшо учэяой огопвян кандидата уахаичвокнх на jit

Москва - 19$2

Работа выполнена в Московской шинорно-огропгой.ыюа гоютитуто им. В.В.Куйбшова.

Научный руководитель - доктор гвхначеокях наук,

профоооор ОРВНТЛШР Л.П.

Официальный оппоненты-. доктор гохничаоких нарт,

профоооор ПЛШВ И.Е.

- каздедог тохничоокйх наук, доцент СШБИШО В.И.

Вадущая' организация - НИИГИогройвдуогрии

'ùV

Защита оосгоится "____IS22 г. в «so.

на оаооданш опециализированного Совета К 053.II.C2 в Мооков-оком шканорно-отроиталыюм .институте iiu. В. В ,1\ уйб m: а в а по адресу: II3II4, Москва, Шлюзовая Had., £ , пуд, JS ¿¿F

С диоосртацяай докно ознакомиться в биОлнотека шотигуга.

Лрооим Еао принять учаотио s защите и направить Ваш отзыв по адреоу: ES337, Москва, Яроолавоноэ косое, д. 26, МЙЗИ им. В.В.Куйс5ышева, Ученый совет.

Айгорсфорат разоолад " ú/t/¿U¿d 199g г.

Ученый оекрегарь специализированного Совете

Б.А.Вфяыов

t , ¡ í Актуальность работы. Современное отроктельотво вез больше "требует эффективных строительных материалов. Одним из них является керамзитобатон, поризованный технической пеной, иопользуэ-tojfl как копотруктивно-теплоизоляциошшй материал наружных ограж-давщдх конструкций.

Однако карамзитопонобетон и керамзитопанозолобетон не нашли широкого применения в отроительотвэ, в чаотчооти, иэ-за выоокого водопоглощения и низких теплозащитных овойотв. Улучшение этих эксплуатационных характеристик - перспективный путь решения проблемы комплексного повышения качеогва изделий может ооущеотвлять-оя гидрофэбизацией бетонов кришшйоргвничеовими ооадиявниями(КйО). Однако применение КОЗ в ооотава корамзитопенобатона и керамзито-пэнозолобегона rao иг пену, воледогвие чего значительно ошшюгол их фазико-махакичаские овойэгва. Преодоление этих негативных явлений в получении эффективных корамзигопекобатонов и иорамзиго-поиозолобетоиов о улучшенными гадрофизичеокими и теплотехническими свойствами япляатоя всоьма актуальной задачей.

Цель и задачи диооартациониой работы

Цолыо настоящей работы являогоя улучшение гидрофнзичооких и теплотехнических овойотв кзрамзитопенобатона и керамзитопено-золобетона наружных ограждений модифицированием их пористой отруктуры, а гаклз разработка для от ого ооствототвувщих технологических приемов.

Для доотиЕзния поогавлонной цели необходимо решить следующие задачи:

на основе теоретического анализа а экспериментальных ио-оладований выбрать наиболее эффективный гидрофобизирущий модификатор, который в комплакое о другими добавками, опоообен ком-павоировать гаиениз пены газовыделением, стабилизировать и гид-рофобизировагь пориоту» структуру кэрамзктопенобетона и керамзит опенозолобот она;

- ооздать новый гидрофобизатор, имеющий вко опий гидрофобный эффзкт, опоообный в комплзкоа о другиш хяшчеокими добав-яами стабилизировать и гадрофобизировагь пористую структуру корамзитопенобатона п керамзигопапозолоботона;

- установить оптимальный ооогав комплексной добавки и ви-явить ее влияние на овойотва цамэнтного теога, поризованного техипчеокой пеной;

- разработать оптигальшй ооогав керамзитопепобетона и ке-

рамзитопановолобоаона с новыми КОЗ, а также в комплексе о другими химичаоними добавками;

- иоолодовать гидрофизичесила свойства гидрофобизирован-нцх керамвитопенобогонов и керамзягояенозолобеюнов;

- иоолодовать макроструктуру гидрофобяаированншс керамзи- ' топанобетонов и яерамзигоаенозолобвгонов;

- иоолодоезть теплопроводность и теплозащитные овойогва гидрофобизирозанного корамзитоленобетона и карвмзигопенозоло-ботоиа;

-'произвести раочат на ЭВЫ влажностного оостоянля однослойных ограждающих конструкций из керамзиюпвнобэюиа и коракзиго-панозолобвтона о поверхностной и объемной гцдрофобизадиэй в процесса эксплуатации;

- проьооти опытно-промышленное опробование и тохнико-эко-номичеокую оценку данных исследований.

Научная новизна работы:

- Предяожан опоооб получения пориаованных лэгкобатонных омаоай, модифицированных крамнийорганичвокиш ооадинеииями, содержащими активный водород, и олигомзром, отвергаемым отварди-телем омидной группы. Модификация включав* поризацию мелкими однородными.порами,образующимися при химическом взаимодейзгвш компонентов омеои, гадрофобизацио и стабилизацию пориогой структуры бетона (заявка й 4947095/05 от 20.05.91 г.).

- Разработан новый кромннйорганкчаокий водородоодеркащий гидрофобизатор - олигоалкилгидридэтокоисилоксан, - позволяющий получить вшокий и стабильный гидрофобный эффект в бог око (заявка й 494СЙ 90/05 (16605) от 22 .СВ.91 г.).

- Определены количественные изменения характеристик: гидрофизических и теплотехнических овойств при поверхностной и объемной гвдрофобизашш модификаторами нарамзитоленобетона и ке-рамзитопенозолобатона.

- Установлено расчетом на ЭВМ характер изменения влажяоог-ного режима становых панелей из модифицированного карашитоце-ноботона и карамзитопонозолобетона. При атом равновесная влажность у керамзитопенобагона отдается на 1,6%, а у карамзито-пенозолобетона - на 2%, что позволяет при раоураосбареяении повысить качество изделий за очзт снижения расчетной эксплуатационной влажнооти бетона.

Практичаокоз значэнив.

• Создана технология и агрегат "батоаосшаоиталь-ботоноуи-кадчик", позволяющие получить корамзитопанобагонн и керамзитояэ-яозолобзтоян о вшокикл эксплуатационными свойствами.

- Готановлано рациональное дозированио КОС и эпоксидного оллгомора о огвордкгздсм ашшой группы, обаопечквапщоа наиболее благоприятный конплоко тохнологичоокях, технических и эксплуатационник овоЛогв каракзлгошжоб-этоиа и карамзитолонозолобатона (заявка й '1947053/05 ог 20 соня 1991 года).

- Результаты изолодований корамзигопонобетона и керамзитояе-доаолобегона попользованы ШЬГ-Ф при корректировка таблиц талло-твхяэтзоклх покеваголай отроитальних гагорвалов и изделий в пора-сг/лгрпЕаонсг.1 СНиП П-Э-?Э'ВЕ "Строительная теплотехника".

- Результаты иоолздоваяий по объемной п поверхностной гид-пофобизации карамзятопзяобагона, поризованного гохяичзокой папой, опробованы в ДОК г.Жанатаса о рооуроозборахэнисм и' экономическая оффзкгом. /

Дгщобапия работы

Ооновшга полог-сния дпооэргациоияоа работы докладывались на иаучяо-тохничеокой кенфэрзицяи "Использования пр осиленных отходов, вторичного оирья и мэогиых материалов в отроитальотва" (Брянок, 1991 г.)з конф?рэяшш "Тооряя и практика применения оу-яорплаогификаторов в композиционных отрситэлгннх ьатариалах" (Пенза, 1991 г.); хипх ~оц каучно-гахничаодой конференции МЮИ гл. В.В.Ку2бЬ!иэва (Москва, 1991 г.).

Й2ЙШ]ЩШИЛ По материалам диоовртацап.опубликованы 3 печатано, работе.

ССъам работы. Ддосоргацня ооогоят из введаяия, шаоти глав, оополных выводов, описка литоратури (129 наименований) и ярияо-етшш| работа излозкзяа на 196 страницах маиииолионого такота,в гом чяода на 53 ркоунках и в 37 таблицах.

Автор защищав?:

- Возмокяооть гидрофобиэировать дорамзитолапобатони и кзрам-зитолонозолобатонц кромшйорганичзекими водородоодержащими ооади-пэниягш и апокоиднша ояигомэром о отвардаголам амшшой группы, компенсировав гашаниэ пены газообразованием, обаояочив модификацию а стабилизацию его структуры,

- Соотав а приызнвниа нового водородоодерващвго гидрофоби-затора - модификатора, опоообного придать вкоокий и отабильннй гидрофобный эффзкт в бетона.

Технологию приготовления керамзитопанобетона и кэрамзито-панозолобетона, модифицированных крамнийорганическим водородоо-держащим соединением и олигомером, отвервдаемым отвердителем амвдцой группы.

- .Иооледование структуры и овойотв кэрамэитояанобегона и керамзитопанозолобегона с модифицирующими добавками.

- Результаты исследований но гидрофизичеоким и теплотехническим свойствам бетонов.

- Предложения по совершенствованию производства одноолой-ных ограждающих консгрукцийиз карамзитобетона.поризованного технической пеной и гидрофобизированного, объемно и поверхностно.

- Результаты производственного опробования и оценки эффективности применения поверхноотной и объемной гидрофобизации ка-рамзитопенооетона.

СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Большой вклад в разработку теории и практики отруктурообра-зоваиия легких батонов, исследование, их овойотв и технологии изготовлениям требуемыми характеристиками внеоли отечеотванные ученые И.Н.Ахвердов, Ю.М.Бажэнов, Г.И.Горчаков, Ю.П.Горлов, В.Г.Довжк, И.А.Иванов, Д.П.Киоелев, М.А.Лапидуо, А.П.Меркия, Л.А.Калинина, Л.П.Орентлкхер, Н.А;Подов, И.В.Пугляев, П.А.Робин-дер, В.И.Савин, Г.П.Сахаров, Н.Я.Спивак, М.И.Хигерович и многие другие.

В настоящее время создан ряд разновидностей легких батонов, изготовление которых основано на сочетании пориогых заполнителей о поризованной раотворной составляющей. Однако анализ исоледованш показывает, что производство изделий из керамзито-пенобетона и керамзитопенозолобетона для наружных конструкций ооущеотвляетоя'недостаточно высокими темпами. Это связано о отсутствием эффективных технологических приемов в производства наружных конструкций из лориэованных легких бетонов, позволяющих получить-бетоны с высокими эксплуатационными овойптваш.

Одним из путей решения данной проблемы являетоя модифицирование поровой структуры легких бетонов комплексными гвдрофо-бизирующими добавками, е частности, крамнийорганичаскими соединениями из сравнительно недефицитного оырья.

Изучению влияния кремнийорганичеоких соединений (КОС) на структуру бетона и на его физико-маханичаскив свойсгва,разработке новых кремнийорганичеоких добавок посвящены работы Р.А.Анд-

рианова, В.Г.Батракова, М.Г.Вороякопа, Г.И.Горчакова, ф.М.Иванова, З.М.Мооквиаа, Л.П.Орзнтлихар, В.Б.Ратиновэ, Т.й.Розан-борг, М.И.Хигеровича и многих других.

Использовалоя портландцемент Мкхайдовокого л Уоп/-Комоно-гсрокого заводов, В шачеотвэ пористых заполнителей ~ керамзит фоакшй 5-IO и 10-2 0 мм Дианозовокого и Джамбулокого заводов с

о

паошшой плотпоотыо оооввамтЕанно 400 и 510 кг/м и прочностью при опзткк з цилиндра I,Вб и 2 ,17 ?Л1а. В качество добавок-напол-истелой для отдельных партий корамзитопеноботока попользована зола-унос ТЭС-Й2 о удельной поверхностью 350 tr/xr.

ОвоЛстез облогчбнннх легких бетонов яо i-ногом,определяются овойзтЕзмп поризовашшз цемэнтнрупщой части, не которые оущоот-зошю влияег качэогво технической панн, формирующей пористую структуру бетона. Поэтому для поригаиии и модификации пористой структуры логккх бзтонов применен ряд поверхностно активных го-поотв (ПАВ): пенообразователь и зоздухововлекоюгшя добавка -"Carao", "Прогг.ооо", СДО и ОНВ; ко пользованы тпкяе крокнийорга-ничеодлз ооздшшшш'- 136-157м, 136-394, II9-3I5";¡" и CAFX ,эио~ Kciyyüiíí одигомер - ЗД-20 и отвэрдптель аиинной грзташ - НЭПА.

Анализ полугошшх результатов показал,что меива устойчивыми пгаяэтея пан», у понообраповаталей "Прогреоо", "О осп о" .Стабпллза-to$n от их пзяообраооштвлей »шзначигольно nontetami отойиооть поим. г г,91Яйгвсм зооуэ» Одвако зга показателя у пзцосбразогззтздзя яз oqkobo СДО я СНВ значительно вкго.особапяо у техштмокоз попы, ярпго^озлойяс.П а осюггляи СДО л .мяларалкзаторс - г::лоа. Здесь отойасогь пони з цодентвом твога воз на 40-455,. оппорезио - ни-38» ,з 15-20 раз, а крагпооть иозначаголыю лиха по сравнения о яохаздавяяка других паасоСразозат sдз п. 2го ошдзтельотвуог о ви-оокоа термсдинагачсокой к отрукгурно-кзха.'шчеокой стабилизации здоорСзрованаого олоя на поверхности пузырьков в зщдксоти.Такзд 071:510110,чго о уззлпчаняогл плстноо'-'И рабочего раотвора паиообра-зоаягояой ояитотоп сгоЛксоть попы я цедонгнгм тсатэ и з-вэллчипо-атоя келпчзэтво истекающих мэжпленочлых вод.

• Из анализа сопоставляемых пенообрагозатэлэй забран поносб-разоватоль на ооповв СДО в-сочетании о минерализатором гипсом, что и будот попользовано в дальнейших иооледоэзниях.

Известно, что гидрофобизация пористой огруктуры материала улучшает ого г едр офиз и чао к на овойотг-а. Однако гидрофобиэашш ко-рамзитопонобетоио кремлийоргаяияеокими ооздлненкямя сопршюедл-

етоя гашенном пени.

С цельв устранения этого недостатка предложено оочетать КОЗ, оодортацеа активный водород, и еподовдшй олкгомер, отверженный огвардителом аминной группы.

Известно, что в результате химичаокого взаимодействия поли-эгилгэдрооилокоана (136-157м) и водного раотвера гидроковда кальция образуатоя поляорганокальциЕоилокоан и водород, который в по-оледуздом хишчеоком взаимодействии о эпоксидным олигомором, отвергаемым алифагичеокнм полиамкном, образуют аймак и алкплоодор-„ кащее соединение, активированное ашшиыми грушами,которые отвзр-ждают содержащуюся в композиции едоксиднуа омолу и одновременно ее поризуют:

В процеоо фиашео-химичаоких и технологических взаимодействий образуются и фиксируются однородные, мельчайшие,замкнутые поры, кот срыэ хямосорбционно покрыты гидрофобными радшеаламл.Вследствие зтого отабилизируетоя к гидрофобкзируетоя пористая' структура омеои.Поэтому оообос внимапиэ акцентировалось на оптимальном сочетании кремнийорганического ооедннония,содор яащзго активный водород,и эпоксидного олигомера о отвордителам аминной группы. Опытами для последних установлено ооотноленяе 6:1...6:1 .При атом оодоржание КОС должно быть в пределах 0,05...0,07$ от масон цемента,а КОС и' эпоковдный олигомер должны соотноситься 1:25...1:35.

Подтвэрудоно.что эпоксидный олигомор обзопачивоет упрочняющий аффект в иаядорових станках батона благодаря оодоркашда в эпококдном олигомзро двух видов функциональных групп - эпоксидного и глдрояоильного (-ОН),которые олоообогвуюг повц-шонкп прочности за очэт ориентирования полимера на частицах вя-яупаго.

СооСотюоть предлагаемой гвхиологли гадрофобизировшшого кораглзитопонобагона заклочаатоя з том, что в процеооа приготовления легкобетснной окэои путем пороившивашш цемента,вода к тэх-иячаокой паны, последующего введения пористого заполнителя о ос-гатсчаоя водой дополнительно вводят крешийорганическио ооэдгаа-яля о акгиздш водородом и епокоидннй олитомзр о отвердитолем пиинной группы. На данный опоооб приготовления гндрофобизировап-лого карачэитсбзтона.поригсвандого технической поной,подана заявка (Л 4947095/05 ог 20.03.91 г.).

В качество критерия оптимизации были приняты средняя плот-ноогь ( / -»»т»п), прочность па о гадко ( Я —и водопо-'.гло!?31ша бэтоноя (».К/ -- гг.,;п ).

Ноод-здокалось гушлишз на огойзгга порпзбвагшого цементного ггога олодувде: кояичествзпннх факторов» - общая концентрация КШ ог шоон цзпонга, у^ - кояичзотзо эвояоцдпого олигснарз,ох-г.оргпвпного сизюдегвлем группа, а Х3 - объем техничес-

кой папы» При этом варьпровашш Х^'«* 0,01} 0,05; о,1& \ » « 1,5; 3; Ъ%\ Х3 « 400, 550, 700 мл.

Псодэ обработка данных била полезны уравнения рагреооии дач орадной плотнеоти бетона з о ух см состоянии ( прочности пр;; огзгпя в зозрсста 28 о у? с;; (К 0&), годояоглощании.поворх-поотяого (\УД) и обьокного (\Х/0):

- 845,85 - + 20,7Х? - 01,?Х, - 7,2«' + +

+ 14.15*1 ~Ъ5Х1Х2 + ?.?5Х1Х1 - 2,25X2*3»

Кен» " - 0,2^Х1 + 0,?5ХЯ - 2,186Х3 - 0,/Гбх| - О.ОбХ^ +

♦ О.оЬХ^ - О.бДХ^-Хд - 0,15X^3 -ЧУч » 4,11 + 0Д28Х1 + 0,57Х2 + 0,55Х3 +• 0,12х|-+ 0,03x1; -

- 0,51Х3 - О.ОбХ^ + 0,3X^3 + О.ОИ^з»

« 25,85 + 0,72Х1 + 0,?Х2 - 0,85х| - 0,5бх| - 0,2бХ^ -

~ 0,??Х1Хг + 0,53X^3 + °.°1Х2ХГ

Анализ влияния объемной гидрофобизанни на овойзтва пзномао-оы показал, что ввадониа 1С00,содержащего активный водород о эпоксидным олигомэром, отпервдзнным отвсрдитслам ашнной группы, в нор из обо иную сглаоь, частично компенсирует гашение технической ионы яа о чет выделения газообразных продуктов, повышает газо-удерадиющую способность, стабилизирует и гидрофобизирует пористую структуру бетонов. На данную разработку составов гидрофоби-зированного керамзитопанобатона подана заявка (й 494-7058/05 от 20.06.91 г.).

Разработано новое .кремнийорганичеоков соединение, получаемое из сравнительно недафицитного сырья (заявка Я 494С290/05 (016005) от 22.(Б .91 г.). Предлагаемый кракнийорх^аничоокий гид-рофобизатор относится к олигоалкилгидридэтоксиоилоксанам(ОАГЗО).

Для снижения сродной плотности и связанных о ней свойств показано максимальное паоыщоние объема бетона крупным пористым заполнителем, дотороа обеспечивает наилучшее сочетание прочности и средней плотности легких батонов. Получаны завионмооти прочности и оредней плотности керамзитопенобатонов при различном качество и средней плотности керамзита.

Зола-унос ТЭ0 повышает отойкость пены в омеои и оникаат расход цемента в керамзитопенобетоне, С целью меньшения водо-нотребнооти керамзигопанозолобзгона использован пластифицирующий эффект суперпластификатора С-3 в комплексе о предлагаемой кремнлйорганичэокой добавкой и эпоксидным олигомэром. Анализ результатов исследования показал, что при атом расход воды уменьшается на 10...15$, а прочность бетона повышается на 14...16$.

Для исследования модификации структуры изученных батонов использован ряд методов: определение дифференциальной пористости в цементном намне,предложенное Г.И.Горчаковым,текстурный анализ, исследования макроструктуры, и экспериментальный усовершенствованный метод вычисления объема и поверхности пор материалов па основании изотерм сорбции-десорбции водяных паров,предложенный В.И.Шевченко.

Анализ показывает, что предлагаемый способ комплексно модифицирует отруктуру керамзигопенобетона и керамзитопенозолобе-то.ча, значительно онизяая объем пор различного размера в поризо-панном цементном камне. При этом общая пористость поризованного цементного камня снижается на 2.,Л%, а объем капиллярных пор, которые опасны с точки зрения морозостойкости,снижается на 15...

...20,1, В образцах бетона о добавкой 136-394 объем капиллярных пор уменьшается до 30%. В го ."'а врч»гя значительно увеличивается количеогво головых лор я контр&чционний объем. Напрпяр, оодор-агаиэ гэлевых лор у корамзигопапойотоног попикаотоя до 35/5, а у язрамзитопонозолобзтояа - на 15...20,2 по оравяоциэ о галевют порами контрольного батона.

Исследование какроотруктури каракзигопанобзтопов и караизи-топэнозолобвтоков проводилось тпк.т.о ¡лотодоз тэкотуряого анализа в шлифах на специальной компьютерной установка"ЯйИ^-тлг; р1пг" -(ФРГ), обоопачяваопвй получение по заданной програшз доатоварной отатяохичяской информация. Полученные результаты убодятвль-ао обьяоляпт колячосгванинз п качаотвонша характеристики пор и подтверждают отабильнооть поркотой структуры модифицированных караызитопонобатонов.

Рантгенофэзовнй анализ показывает, что ю воох образцах ооо-тввов керамзитопеяобзтока я копамзигопонозолобатопп яриаутс: удт продукты гидратации: гипроксид кальция - Са(Ш)2 (4,007*, 3,105; 2,63; 1,93; 1,79; I А), этгрингиг - ЗОаО.А^ 03-ЗСа504-аЗЕ, О (9,697; 5,59; 4,70; '+,80 ; 2,54; 2,21; 1,66 моно^ульфзт -ЗСа.А2203-Са5Од.К(8,92; 4,46;, 3,99; 2,87 ; 2,45-А) и карбо-навч кальция: кальцит'- СаСй3 (3,86 ; 3,03; 2,49; 2,28 • 2,09;

1,92В Х.63 Ь,0вэтериг С£зС03 (3,57; 3,30; 2,74; 2,52; 2,06; 1,85; 1^65 Л), а также низкоозновные гидрооиликагы кальция типа £>5^ (3,35; 3,07; 2,80 ;1,82 1'), гидроалюминаты типа С4АН13' 0 вн0д^ением э гекоагояальнуд решетку гидро-

алЕмината атомов жалоза.

, Однако,в модифицированных ксрамзптопенобзтонах и керамзито-явноэолобетояах предусглзтригзается увеличение гидратация в лорн-зованном цекантном каша, о чам овидотвльотвуот яоышшноа оодор-Еаниа гпдроконлатов- кальция,ямзвтих скрнтокристаллическуо отрук-гуру.Видно большое колячество гягернто.ояособсгвуюцего повышению прочности и долговечности батонов.

Полученныз разулматн подтверждались данным;! ДТА.

Стру1!туры нарамзигояенобетона и карамзигояанозолобогона ио-сладовались на оканируацом электронном микроскопа 1зм -75'' фирмы'мео1". Микроокопячоскоз сканирование шлифов ясоладуошх батонов проводилось о цель» определения влияния КСС и эпоксидного олигомера на сформировавшуюся структуру - образование гидрс-фоб-но-полимэрнкх пленок на поверхности пор,характеристику зоны контента "г.ерпмзит-яоризов/шшй-цемантнмй камень" и других особен-

ноотей.

Контактная зона модифицированного керамзитопенобетона к корамзитопэнозояобетОна плотная,бзз дефектов. Это свидетельствует о лучшей адгезии составляющих бетона, оладотвием которой яв-ляютоя повышенные нрочноотные характеристики, оообенно предела прочности на раотякзнис. В контактной зоне контрольных батонов зафиксированы микродофекты - малюю шкротрзщины.

Дклатоматричаокий эффект у модифицированных корамзигопано-батонов и корамзитоденозолобэтоиов составляет 10.10"^ и 12.10""^ ооответотванно, и что он в 2 разе меньше по оравнанио о контрольными бетонами (32 к 22.10"® ). При етоы температурная депрос-еия модифицированных керамзитоденобетоиов и кзрамэитопзпозодобе-■ронов находитоя при температурах -12.. , в то ка время у контрольных бетонов она имеет гашературу-3.. .-бЯз, Это свидетельствует о наличии у первых большего количества мелких однородны}: нор в батоне, вода в которых переходит в лед прл более низких температурах. -

Температурный коэффициент линейного расширения СТКЛР} шдн-фицировашшх керамзитопенобетонов и керэмзитопонозолобзтонов на 10...15$ и 20...30$ меньше, чем у ооотвеготвущих контрольных образцов .Бог юшю, ато объясняется меньшим колнчзотвок гигрооко-шхчоокой влаги в гвдрофобизировашюм материале,воладотвиа чего будут меньше растягивающие напряжения в бэтоне.Сникашш ТКПР такха зависит па только от модификации,но и о? вида бетона и его осотавляяцих. Особенно sto проявляется при оравнении норамзнто-понобогона о керадактопепозолобэтопом. ТКЛР карамзигопзнозолобэ-ïOEa в среднем.на 15-20^ шкьзо, чем керамзитопенобстопз.Это говорит о том, что тонкодиопзреныа напояиители.напри^зр,такие как зола, полоните льно влияют на формирование ячзкотой огрукгурц бетона.

Анализ результатов физиконйгхАиичксквх вояытаниЁ покаеывает, что поворхностная гцэдэофобизацпя керамзитопанобатона и керамзн-топенозолобетона повышает предал прочнеош на сжатий на 4...1%, с при раотягании - на 15/1 но о равно див'а контрольными бетонами. При модифицировании норовой структуры бетонов еги показатели по-выдаотся соотватотввнно на 12... 14 £ и на 40...6055. Введешь комплексных модификаторов в бетонную оыес^.поризованнуа техничаокой пеной, повышает коэффициент конструктивного качества на 15,.,20$.

Работами Л.П.Орантлихор показана овязь гидрофизических и теплотехнических свойств гидрофобиаированных мптериалов в наруж-

- 33 -

и ом ограЕдзниа.ТвпловлазкноотнйЙ редки наружных ограждений овя-зан о равновесным влагооодарзмниам,которое доотигаогоя бетоном' в нроцаеое эксплуатации.Изотермы оорбции-десорбции водяного пара корамзятопансбзтояа и карамзигопепозолобетона,полученные динамическим методом,показывают,что числовпо значения доо орбции незначительно выше оорбцпонной влатаюоти,определенной экоккаторннм методом. Однако, в целом оба метода даат близкие результаты.

Изезотно,ч?о оорбционныо овоПатва материалов з значительной отопонл определяются их микпеотруктурными характеристиками. Это обстоятельство позволяет проводить расчет отрукгурних хп-.рактариотик материалов по соответствующим изотермам оорбкии и десорбции.

Анализ рас чага площади удельной поверхности лор иоолодуа-мих бетонов,раосчитанные по изотермам сорбции,показывает,что объемная гидрофобязаиия умэиьиаат ях.Это объясняется пластифицирующим эффектом,пое;шонисм плотности укладки омаои.аодифш • -а пай лорового пространства, а такяа том, что на поверхности пор образуется гидрофобная полимерная пленка,способствующая уменьшению количества оорбированной мзжпоровой влаги.

Одной из важнейших характеристик микроструктуры наследуемых батонов является количество мавзлоевой воды поризованного цементного камня U. , кг/кг. Результаты расчета показывают,что количзотво маиолоавой зоды LL модифицированных керамзитопано-бетонов и керамзитопенозолобетонов меньше на 20...25$,чем для контрольных составов батона.

Материалы нарузших ограидающих конструкций приобретают влая-пооть в соответствии о их изотермами равновеоного в лаг оо оде ржания.В качества таких изотерм принимают изоторглн о орбции водяного пара .НИШ® полагает, что можно в ряде случаев равновесное вла-госодеряанио принимать по изотерме десорбция, п близкой к ней изотерме повторной оорбции. На оснозо анализа изотерм оорбшя, десорбции л повторной оорбцди водяного пара керемзитопаноботона и кэрамзатопонозолобетона в качества раочатпих изотерм равновесного влагооодзргапкя целесообразно принять изогарги повторной * сорбции.

Объемная гвдрофобизацкл больше спахав? равновесное влагооо-дорканио бетонов,чем их поверхностная гидрофобизацяя.Особенно это проявляется у. керамзитопенозолобагона,модифицированного комг-плексной добавкой,где равновесное влпгосодэржаниа снижается на

20$. При нормальной эксплуатации наружных отея килища равновео-ная влакноо ть гидрофобизированного керамзитоленобетона при 60$ относительной влаяшоотк воздуха ошшаатоя на 25$,при 90^ - на 20/?.Эти показатели у гадрс^обизированных керамзитопаиозолобсго-нов онииаюгоя ооотвзтотванно на 26$ и 18-20$.

Капиллярное всеоывакио воды батонами, гидрофэбязировашшми . объемно, ушныиааг значения кобффициангов капиллярного всаоива-ния на 40-45 £ по оравнашзз о контрольным ботоном.Эти показатели у модифицированного кораЫзагопаиозолобзтона умзньшилиоь на 45-60$. Б целом кришо.капиллярного всасывания керамзигопоноботонов и кз-рамзиголаиозолобсгонов о различными К 00 практически совпадают, что мошо объяснить вдзнтйчннм влиянием гвдрофэблеадаи на прс-цзсси сюч:шашш.Коэффициент капиллярного воасиваиия воды батонов о поверхностной гидрофобизацие£ уменьшается в первое врзмя з 6-8. раз, а в дальнейшэм-в 2-3 раза, о батона о золой - 0 .. ,10 и 2-.к.З раза соответственно,

'Полученные доннко позволяют вичколить количественную характеристику влагнкя гкдрофобиаациа на капилляриоэ воооиышмо води изучаемыми бетонами - безразмерную величины - фактор влияния гздрофобмаацки - Ж , придлокзшшй С .Л.Атаовой.

Эксперт.. .нтадьноэ исследований по определенна козффздкоигоз" влогопроводнеоги ^ показывает,что ыакоиыаяыюз значение ьяаго-проводности ааоледусмих бетонов ивбдюдвагоя при влакноогн (■О киад сорбционкой какоиаяьной (<р » 97/?).Тек, для контрольного коремзягопонобогона ¿еракгерно поромзщэниз значительного кояк-чоотва влаги и розкоа позгйазшю ^ при и? « 0,05 кг/кг.

Изкоюшьноо значзпис ^ у каромзигопонозолобоюиов ьа-фикоировано при ^ « 0,0о кг/кг. Пики максимальных апачоаяй контрольного кораизш'оавноботоиа и карамзяюпзнозолобатекз бялз-кп.Зти показатели у модифицированных составов набладаютоя при сО к 2 ,5., „3$, Максимальное значение ,/3 гидрофобианровинпого керамзитопонозолобстона с 136-394 и оупорплостифякатороа С-3 приходится на влаянооть » 0,01 иг/кг (1£).Э?о подтверждает, что перемещение влаги в бетона происходит преимущественно в парообразном состоянии.Па основа анализа мокло отметить,что у кс~ рамзитопенобвгона и коримзитоиенозолобатонэ.модифицированных комплексными гидрофобизирутощими добавкам, максимум значений ко-аффишенгов влагопроводности оиэщаотоя влево,в огорону моньших значоний. Это еввдетельотпует об уменьшении радиусов влаюаро-

водных капилляров.

Для иоследуамых бетонов зкепаримаитально получены значения к оэффяцие ят ов пар опрошща е моо ти.

Определена теплопроводность модифицированного карамзитопенобетона и керамзитопенозодобетона в о ухом ооотоянии.Гидрофоби-зация карамзитопенобетона и кзрамзитопанозолобстона онижает теп-лопроводнооть в о ухом состоянии на 6...8 Анализ исследования показывает,что модифицирование поровой структуры карамзитопено-батона и керамзитопенозодобетона комплексными гидрофобизирующи-ми добавками значительно снижает среднее значение приращения теплопроводности а Л на 1% влажности на IB...25$ по сравнению о контрольным:! богонамя.Вследствие зтого расчетная теплопроводность при разновесной влажнооти уменьшается на 13...20$,что позволяет повыоить термичеокое оояротивланиз ограздающих конструкций на 15...23$ и опоообатвуэг значительному снижению теплопо-терь зданий в отопительный период.

Расчеты влажяостного решила огравдаюадх конструкций прово-дилио'ь на ПЭВМ PC/AT IBM по извеотной программа ЫСА .разработанной сотрудниками НШСФ.Цель работы оостояла в установлении расчетных значений влажнооти модифицированных легких батонов, по-ризованных технической пеной,я влияния модификаторов на их оорб-ционную влажность.

Количественно показано, что влажнооть конструкции в ооанна-эимний период несколько увеличиваогоя.в весенне-летний- закономерно уменьшается,причем амплитуда колебаний больше для контрольного бетона.Получены изменения орадней по сечению влахшости контрольного и модифицированного состава керамзитопенозодобетона и корамзитопенобетона в течение 15 лет эксплуатации.Разновесная , влажность конструкция из иосладуемых батонов в квазиотационарном реяиме мокат быть принята в качеотва раачетной равновеоной вла?^-ноаги.

Выход на квазиотационарный раяим олужбы наружных ограждений из глдрсфобнзированного карамзитопенобетона и керамзитопонозоло-ботона"ооущеотвлявтоя на 1,5...2 года позднэа.чем контрольного" батона.Однако модифицирование поровой структуры керамзитопанобэ-тона и керамзитопенозодобетона в наружных однослойных ограждающих конструкциях значительно снижает их расчетную равяоваонуп влажность,при этом у карамзитопенобетона - с 6,4% до , у керамзитопенозолобатона - с 1Л% до 6,3$, а о комплексной добав-

)

кой - до 5,5$. В то же время установлено,что происходит экввдио-тантное перемещение кривой модифицированного керамэктопаиобатоиа о технологической влажностью 10,5?!. Вследствие этого длительность сушки наружных конструкций оокравдаетоя на 2-3 года и ва-ходит на квазистационарный рекам sa 5-6 дет вковлувтацаи.

. Результат исследования физичеоких свойств иоолодуокшс батонов использованы 1ШСФ при корректировка таблицы теплотехнических показателей отроительных материалов и изделий в пересматриваемом СНиП П-З-^Э3'*®"' "Строительная теплотехника".

Для приготовления легких бетонов,поризованнкх технической пеной, предложена дерадвпкпая установка "бзтонооыэоиталь-ботоио-укладчик". Onu позволяет устранить перевалки бетогшой онеои а ровмаотить'два технологические операции в одну - пордвэцию бетонной омеси и ее укладку.

Результаты работы опробованы в ДОК г.Жанагаоа и получили положительный отзыв.

Экономический о$фзкт,оккдаекый от использования рекомзн-дувмих технологических решений,составляет 200 rue.руб. в год, в том числа ЕО тис .руб. по поверхностной гедрофобизации, «о объемной- 60 тыс.руб. (в цонах 1991 г.).

ОЗНОЗШЗ выводы

1. Обоснована еффектишооть применения крошшйоргаивчзоких аоод1шанкй»оодаркащкх активный водород в комплекоо о епоковдицм олигомэром.огваржданным отвардиголем омкшой группы,в кораивксо-поноботона и корамзЕгопоаозолобатопа на руг?,них огравдаавдх конструкций улучшенных гддрофизичооких к топлофизичвоких свойств,Установлены количественные показатели изменения влаикоогных и теплотехнических характеристик ксоледуемих бетонов.

2. Предложен опоооб получения легкобатонной смоси.порцзо-ванной технической пеной,модифицированной о кромиийорганичооки-ми водородоодержацими соединениями и олигоморами,отворвдаиннмл отверднтелем аминной группы (заявке /5 4947035/05 от 20.06.91 г.).

3. Установлены рациональный ооогав и технология введения в бетонную емеоь КОЗ, содержащих активный водород и эпокоидный олигомар о огвердигелом а минной группы (ПЭПА), в соотношении 6:1...8:1. При этом содержание КОС дол.ло быть в пределах 0,05... ...U,0?$ от маооы цемента, а КОС и апокоидный олигомар доллшы ооотнооигьоя 1:25...1:35 (заявка Л 4947U68/05 от 20.06.01-г.).

- 17 -

■ 4, Создан новый гцдрофобизатор - ояагоалкилгидрпдэгокои-оилокоан (ОАГЭЗ) о виооким гидрофобшел зффэютом в батоне (ваяв-ка \Ь 493Œ 90/05 (016605) от 22.Œ.9I г.).

. 5. Экспериментально подтверждено, что отворзденпо эпоксидного олигомзра обеспечивает эффект упрочнения меяшоровых стенок, Зто предопределяет повшенко прочноогных свойств гидрофобизиро-вашшх батонов,поризоваиных технической пеной,на ояатие - на 10. ..15$, на роотяконно при рас наливании - на 40...60??.

6. Полтонн результаты текстурного анализа на ЭВМ макроструктуры изучаемых бетонов,которые подтверждают, что ввадэниз КОЗ, содержащего активный водород, с эпоксидным олигомзром, отвергаемым отвердитолзм аминной группы, комплексно модифицирует, стабилизирует поров:,то структуру и ггдрофобизирует её.

7, Подтверждено,что модифицирование легких батонов значительно, до 30?!, сштааг одьзм капиллярных пор в можноровнх перегородках и в то ко время увеличивает конгракшонннй объем н бьем гвлевых пор, что ояоеоботвуаг замерзанию вода в порах батона при более низких (на -Е-ГбЯз) температурах.

3. Выполнены'на ЭВМ расчеты влаглоотиого режима однослойных наруткных ограждающих конструкций, установившие, что равновео-яая влажность модифицированию поризозанних -батонов онижавтоя на Ifi.,2,%: J керамзптоланобатона с 6,4$ до , у карамзктопоно-золобатона - с 7,3 до 6,3$, о комплексной добавкой - до 5,5$. Бетоны, модифицированные указанными добавками и имеющие технологическую влажность 10,5$, сокращают срок сушки наружного огразде-ния на 2-3 года и выходят на квазистаплонарный рааим за 5-6 лет эксплуатации, что имеет существенное значение для повышения теплотехнических свойств наружного ограждения.

9. Гидрофобизаыкя керамзитопанобетона и керамзитопенозоло-ботона незначительно оншхазт коэффициент теплопроводности в о ухом соотоянии (6...8$). В то ли время объемная гидрофобизапия намного уыэиьиаёт приращение теплопроводности лД на 1$ влаинооти. При этом она снитаетоя у керамзитопонобетонов на 18...25$, а у керамзитопенозолобетопов - на 10... 12$, с комплексной добавкой'-ы 25$, следовательно, и их теплопроводность при равновеоной влая-ности снимется на 13...20$, что способствовало повышении термического сопротивления ограждающих конструкций на 15.. .23$.

10, Результаты исследований свойств карамзитоавнобэтона и керамзитопонозолоботона попользованы HM¡C<Í при корректировке

теплотехнических показателей бетонов, пересматриваемого СНиП З-П-ТЭ3"5 "Строительная теплотехника". Опытно-промышленное внедрение результатов исследований подтвердило эффективность применения корамзитопзнобетояа и керамзитопенозолобетона о поверхностной и объемной гидрофобизадией в наружных огравдающих конструкциях. Ожидаемый экономический е$фзкт на Еанатаооком ДСК и ЗЖБИ достигается за очет совершенствования^технологии, повышения качвотва изделий, снижения их материалоемкости и повышения теплозащитных свойств и ооотавляат 200 тыс.руб. в год (в ценах 1991 г.).

Ооновные положония диоовртации опубликованы в следующих работах:

• I. Орентлкхер Л.П., Маозлбеков Д.М. Гвдрофобизировашшй карам-зитопенобетон // В об.: Использование промышленных отходов, вторичного оырья и маотных материалов в отроительотве / Tes. докл. кауч.-техн.кокф. - Брянок, 1991.

2. Ыаоелбаков Д.М. Керамзитопенозолобегоны о применением комплексных химичаоких добавок // В об.: Теория и практика применения оуперпласгификаторов в композиционных отроитвльных материалах / Тез. докл. науч.-тахн.конф. - Пенза, 1991.

3. Рекомендации по изготовлению поризованного керамзитозолобо-тона попинанной плотности (в коллектива авторов). - М.: ЩШЭПоельотрой, 1990. - 58 о.

Подписано в печать 23.03.92 Формат 60хВ4*/16 ПейТофс! И-84 Объем 1 уч,-изд.л. T.I00 Зякоз/Д"/ Бесплатно

Ротапринт МИСИ им.В.В.Куйбипева