автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Технология и свойства конструкционно-теплоизоляционного азеритобетона на основе туфоаргиллитового заполнителя

J ин

1 9 ДПР 1993

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОННА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

«НИИЖБ»

На правах рукописи

."ЛИРОНЕНКО Сергей Павлович

УДК 666.973.2

ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ДЗЕРНТОБЕТОНД НА ОСНОВЕ ТУФОАРГИЛЛИТОВОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

05.23.05 — «Строительные материалы и изделия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993 г.

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамен:-: научн лсследовательском, проектно-конструкторском и технологически.: п статуте бетона и яелезобзтона (НКИГБ).

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Защита состоится

Л

- доктор технических наук, профессор И.Е.ПУТЛЯЕВ

- доктор технических наук, профессор В.В.ВОРОНИН

кандидат технических наук, ст.научн. сотрудник А.М.КРОХИН

- Научно-исследовательский институт строительной физики

а^р 1993 г> в

час.

на заседании специализированного совета К.033.03.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Научно-исследовательском институте бетона и железобетона по адресу: 109428, Москва, Г-428, 2-я Институтская ул., дом 6.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке НИШЗ.

Автореферат разослан ел ^ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Г.П.Королева

Актуальность работы. В едином народохозяйственном комплексе рационального использования топливно-энергетических и сырьевых ресурсов большое значение имеет сокращение потерь тепла в зданиях жилищно-гражданского и промышленного назначения. По данным Московского научно-исследовательского института экспериментального проектирования 20-30$ добычи топлива в стране расходуется на отопление и вентиляцию жилых, общественных и промышленных зданий, причем половина этого количества идет на отопление жилых домов. Установлено также, что из общего количества теплопотерь жилых домов, возводимых по действующим типовым проектам, 45$ теряется через стены, 35 - через окна, 20 - через крышу и перекрытия над техническим подпольем.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что одним из основных путей экономии топлива является повышение уровня тепловой защиты зданий, что может быть достигнуто повышением теплозащитных характеристик материалов, применяемых для изготовления ограждающих конструкций. В этой связи, применение новых видов легких бетонов на основе высокопрочных и низкой насыпной плотности пористых заполнителях с аморфизированной структурой, например, вспученного туфоаргиллитового гравия (ВТГ), промышленное производство которого освоено в г.Норильске - исключительно актуальная и важная задача.

Диссертационная работа выложена в лаборатории легких бетонов и конструкций НИИЖБ Госстроя СССР в развитие госбюджетной темы И 05-0053 "Провести исследования по технологии бетонных смесей на пористых заполнителях новых видов, изучить основные прочностные, деформативные и теплофизические характеристики конструкционно-теплоизоляционных бетонов на этих заполнителях; разработать технические условия и предложения к СНиП П-З^Э** по нормированию теплотехнических свойств бетонов" под руководством доктора

технических наук, профессора Путляева U.E. при научном консультировании с.н.с., к.т.н. ДавидюкаА.Н,

ГГелъ и заИзчтг исследований. Целью работы является разработка эффективных легких бетонов о применением ВТГ - азерита, изучение их основных физико-механических, физико-химических и теплотехнических »свойств.

В соответствии с поставленной пельго в работе решались следующие частные задачи:

- изучить состояние вопроса в области производства ограждающих конструкций из легких бетонов, обобщить литературу по получению новых стекловидных пористых заполнителей на их основе;

- выбрать исходные материалы, изучить опыт производства ВТГ в регионе г.Норильска и исследовать его основные физико-механические свойства, а также другие компоненты легкого бетона;

- разработать технологию производства конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона на ВТГ классов по прочности на сжатие

В 3,5; В 5,0; В 7,5 (М50, М75, М100) пониженной средней плотности? исследовать факторы, влияющие на его свойства;

- исследовать основные деформативно-прочностные характеристики легкого бетона на ВТГ;

- разработать новые методики исследований контактной зоны ВТГ -цеменгно-песчаный раствор;

- исследовать теплопроводность, сорбцию, паропроницаемость, воздухопроницаемость, водопоглощение, водостойкость, водонепроницаемость, морозостойкость, а также коррозийную стойкость стальной арматуры в легком бетоне на ВТГ;

- исследовать особенности новообразований макро- и микроструктуры бетонов;

- разработагь, оптимизировать и внедрить заводскую технологию производства однослойных стеновых панелей серии III-II2 из легкого

I

(

бетонз на основе ВТГ;

- провести теплотехнические расчеты конструкций и технико-экономические расчеты внедрения предлагаемой технологии в заводских условиях ззеодэ КПД-П ПСМО "Норильскетроя".

Научная новизна работы:

- т/отяттотитеня ГГй.тгрппоЛпячно^'рт. прттптгт.чгтяиист иптклт'л о^отмтги.

видного пористого искусственного заполнителя - вспученного туфоар-гиллитового гравия (ВТГ) для конструкционно-теплоизоляционного бетона пониженной средней плотности;

- установлена корреляционная зависимость прочности ВТГ и бетона на его основе от содержания стеклофазы в шихте для производства нового заполнителя;

- предложен способ повышения отпускной прочности легкого оето-на на ВТГ введением тбнкодисперсных сорбентов состава: •

С $ Сл • .-т ; -п. = {Г-Л, Г; ™ -(5; л

за счет нейтрализации отрицательного влияния химических добавок;

- получены новые данные физико-механических, теплотехнических, гидрофизических и физико-химических характеристик легкого бетона на ВТГ и исследованы зависимости свойств его компонентов и технологических режимов приготовления.

Практическое значение работы. Освоение выпуска нового вида искусственного пористого заполнителя с аморфизированной структурой - ВТГ в г.Норильске средней насыпной плотности 250...400 кг/мЗ позволило:

- получить конструкционно-теплоизоляпионные бетоны средней плотности 750...900 кг/мЗ и марками по прочности на сжатие М50...М1С0 с поризованной цементно-песчаной матрицей (в.в.д.);

- снизить теплопроводность легкого бетона на ВТГ на 15% по сравнению с керамзктобетоном (согласно соответствующим значениям по СПИЛ 11-3-79*);

- разработать и освоить выпуск однослойной наружной стеновой панели из легкого бетона на ВТГ взамен трехслойной шунгизитобетон-нор с эффективным утеплителем. 4

Автор ггащишяет:

- результаты изучения основных физико-механических и физико-химических свойств ВТГ, производимого в г.Норильске;

- разработанные технологию и составы легкого бетона на ЕГГ с расходом вяжущего на 20$ меньше нормируемых требованиями СНйП 5.01.23-83;

- результаты исследования о влиянии сорбентов на бетонную смесь, поризованную и пластифицированную различными высокомолекулярными добавками;

- результаты исследований основных деформативно-прочностных характеристик легкого бетона на ВТГ;

- результаты теплотехнических и гидрофизических свойств низкомарочных легких бетонов на ВТГ;

- результаты исследований структуры легкого бетона на ВТГ;

- методику и способ оценки прочности сцепления ВТГ с цементной матрицей;

- корреляционную зависимость прочности ВТГ и легкого бетона на его основе от содержания стеклофазы в шихте заполнителя;

- разработки заводской технологии цроизводства однослойных панелей серии Ш-П2Н на ЗКЦД-2 в условиях г.Яорильска.

Виедтгеше тгеттгьтатоа работа. Результаты работы внедрены на заводе КПД-2 ДСК ПСМО "Норильскстрой" для жилищного домостроения в г.Норильске, Талках, Кайеркан, Дудинка.

Бетон на £ТГ используется также для производства ограждающих конструкций домов серии Ш-84 завода КПД-1 и промышленных ограждающих конструкций.

Технирта-зкономическии эффект от внедрения результатов иссл;едо-

ваний и разработанной заводской технологии производства однослои-ных панеле" из легкого бетона на ВТГ в сравнении с трехслойными се-риг: III-II2 для ДСК мощностью 80 тыс.м2 полезной площади в год при объеме производства панелей II250 мЗ в год составляет 1,2 шли руб.

Результаты исследований были использованы при:

- разраоотке 17 4С 0!С1-т07/0-87 "Панели наружные азерптобе-тонные для жилых зданий. Опытно-промышленная партия в объеме 100 тыс.мЗ;

- разработке ТУ "Азеритобетон для наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений";

- разработке "Технологического регламента на производство наружных стеновых панелей с повышенными теплозащитными свойствами".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на республиканской научно-практической конференции "Влияние региональных природно-климатических факторов на организационные и технико-экономические особенности строительства в Киргизской СССР" 25-26 мая 1989 г.Фрунзе; на ХХП Международной конференции молодых ученых и специалистов - Иркутск, 1990 г.

На ВДНХ СССР экспонировался азеритовнй гравий и макет однослойной панели. Работа отмечена серебряной медалью (Постановление 22/УП-88г., .4 55QH, Москва, удостоверение Мироненко С.П. JB 19368).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 печатных работы и получено авторское свидетельство на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав текста, общих выводов, библиографического списка из 150 наименований и приложения. Содержание изложено на 231 страницах машинописного текста, в том числе имеет 80 рисунков и 56 таблиц.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Трудами советских и зарубежных ученых разработаны теоретические основы и обеспечено повсеместное производство и применение

легких бетонов на пористых заполнителях.

Массовое строительство крупнопанельных жилых, общественных и промышленных зцанп!': выявило ряд научно-технических проблем, среди которых наибольшее значение имеет снижение теплопотерь о расхода тепла не отопление.

При увеличении сопротивления теплопередачи наружных стеновых панелей на 10% расход тепловой энергии на отопление жилых п производственных зданий снижается на 5,3$, что при современном уровне производства обеспечивает экономию 4,0...6,0 млн.тонн условного топлива. Однако легкие бетоны на традиционных пористых заполнителях, как правило, не удовлетворяют требованиям норм по теплофизике для наружных ограждающих конструкций.

Разработанные в последние годы новые эффективные искусственные пористые заполнители с аморфизированной (стекловидной) структурой, твкие как, стеклогранулят, стеклогравий, баротелит, диалит и др. открывают большие возможности улучшения всего комплекса свойств легких бетонов и конструкций из них. По этим материалам ведутся большие исследовательские работы в ЩСИ, Минском НИИСИ, НИИКС, Магаданском отделении ДСПСНИШ1, НШСМ им.Дадашева и др. НИЙСМ им.Двдашева разработан и в опытных условиях опробирован новый способ получения особого легкого пористого заполнителя "азери-тэ" с насыпной плотностью 200...400 кг/мЗ. Выпуск азеритового гравия предусматривался освоить в городах: Баку, Норильске, Сургуте, Сумгаите. Однако промышленное производство азерита освоено только на НШК юл. А.Н.Завенягина в городе Норильске. Но с участием автора здесь решались вопросы оптимизации отдельных технологических режимов производства ВТГ (температурные режимы, фазовый состав) и исрледовались его Физико-механические свойства.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В соответствии с задачами исследований автором выполнен ком-

плекс работ по оптимизации технологии производства ВГГ, а также изучению его физико-механических и других свойств.

Для производства ВГГ использованы следующие основные мзтериа-.

лы:

- туфоаргиллит серой разновидности следущего химического состава, %:

¿¿Ог- ; .74 Л - ^ ... {9, Л }

З'ЪО* - 4.Ч&... . Сл. О -

ЯОь - О.П... 0}1) . М^О

- лингосульфонаты технические по ОСТ 13-183-83;

- сода кальцинированная техническая ГОСТ 5100-85Е.

В ходе экспериментальных исследований было установлено, что для получения заполнителя высшей категории качества, оптимальное соотношение стекломассы и природного туфоаргиллита должно составлять 50:50 в мае.долях. Снижение содержания расплава туфоаргиллита в шихте позволило значительно уменьшить энергозатраты на получение ВТГ.

В настоящее время завод по производству азерита (ЗМОКТМ) НШК им. А,.Н.Завенягина освоил проектную мощность и стабильно получает ВТГ насыпной плотностью 250...400 кг/мЗ и прочностью 0,9...2,4 МПа согласно ТУ 48-0401-65/0-87. Себестоимость ВТГ в 1990 г. составила в среднем 36,8 руб./мЗ.

Исследования основных свойств ВТГ и легких бетонов на нем проводились по стандартным и оригинальным методикам,_ приведенным в реферируемой работе.

С помощью растрового электронного микроскопа 25 установлено, что структура ВТГ представляет собой пористую систему, состоящую из ячеек преимущественно округлой формы. Поры разделены между собой тонкими перегородками, состоящими из совокупности более мелких замкнутых пор. Большое содержание стеклофазы и равномерное

распределение мелкгх пор правильной формы обеспечивает ВТГ повышенную прочность, пониженную теплопроводность к высокую морозостойкость.

Результаты исследования основных физико-механических свойств и химического состава ВТГ приведены в таб.1 и 2.

Таблица I

Физико-механические свойства ВТГ -г

Основные свойства

фр. 10*20

Фр. 5+10

Цасыпнзя плотность кг/м?

Ш.

Ш_1-252.

.Ж.

1

Прочность при сдавливании в цилиндре !ЛПа 0,8 1.2 1,8 2,0 2,8

Плотность кг/мЗ 2,6 2,56 2,34 3,36 3,36

Водопоглащение, % по массе 18 14 12 10 8

Коэффициент размягчения - - - 0,8 0,8

Межзерновая пустотность % 39 38 40 45 48

Морозостойкость, не менее циклов 50 50 50 50 50

Масочная прочность в бетоне - П50 1Г75 ШОО П150

Стойкость против сили- . катного распада % 0 0 I I I

Стойкость против железистого распада 0 0 I I I

Таблица 2

Химический состав ВТГ %

ЬоЛЖхОъХ | М,0 ¡<2.0 ! ^О, п.Л.П

63,73 19,31 9,20 1,77 3,92 0,15 0,14 1,6 0,21

Разработанная технология получения ВТГ позволяет производить заполнитель с прочностными характеристиками, примерно, в два раза

вше нормируемых значений керамзита высшей категории качества.

Установлено, что за счет применения ИТ можно существенно снизить среднюю плотность бетона при той же прочности.по сравнению с бетонами на традиционных пористых заполнителях.

дте ттолбова состава легкого бетона в работе использован рас-четно-экспериментальный метод. Анализируя данные есслсдсззннЯ (рис.1), необходимо отметить, что цри одном и том же зерновом составе и соотношении расхода крупного и мелкого пористого заполнителя, а также при неизменной подвижности смеси с увеличением расхода цемента (до 300 кг/мЗ). прочность легкого бетона на ВТГ повышается пропорционально расхода цемента. При этом лучший результат достигается при расходе цемента для классов В 3,5 - 210 кг/мЗ;

R, Ulla

'1.0 ».о

и.о 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0

>.0 4.0

У

/ш' р

У/

■ /\ V

200

300

ф - легкий бетон йа ВТГ

кл. В 3,5 (М50)

• - легкий бетон на ВТГ

КЛ. В 5,0 (?Л75)

Ж - легкий бетон на ВТГ

ц , « кл. В 7,5 (1Я00)

Рис.1 Зависимость прочности на сжатие легкого бетона на ВТГ от содержания цемента

В 5,0 - 220 кг/мЗ; В 7,5 - 250 кг/мЗ, что на 20$ меньше значений, нормируемых требованиями СНиП 5-01-23-83.

Результаты многочисленных исследований легкого бетона на ВТГ показали, что соотношение между прочностью конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона на ВТГ и его плотностью (коэффициент конструктивного качества) на 20-30$ выше, чем для керамзитобетона (рис.2).

Степень влияния различных факторов на прочность и плотность

легкого бетона на ВТГ исследована с использованием изтег.:пткчзского метода планирования эксперимента.

R, НПа

и. о М

7,0

3

■ф

700 МО >00 1000 1100

• - легкий бетон на BIT (средние результаты за 1989-1990Г. г.Норильск);

* - керамзитобетон (в среднем по стране, в стеновых панелях)

Рис.2 Зависимость прочности на сжатие от плотности легких бетонов

В работе приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию объемного содержания ВТГ на прочность и среднюю плотность легкого бетона на ВТГ. Показано, что оптимальным содержанием фракций 2-5, 5-10, 10-20 мм является соответственно 40-60$, 50-50$, 60-40J?.

Для легкого бетона класса В 3,5, В 5,0 оптимальным является состав, содержащий 3 фракции ВТГ (2-5, 5-10, 10-20 мм) в сочетании с дробленым ВТГ песком, золой-унос ТЭС. Для легкого бетона на ВТГ класса 7,5 (MI00) рекомендован песок из ВТГ в сочетании с плотным песком (отходы обогатительной фабрики) при сохранения общего объема песка в количестве 350+500 л/мЗ.

Выявлена необходимость введения в бетонную смесь воздуховов-лекапцей комплексной добавки СШМЗДБ, оптимальное содержание которой составляет 0,05+0,2$ массы цемента. Результаты исследований показали, что при содержании воздуха более 10$ прочность легкого бетона на ВТГ резко снижается. При этом разрушение образцов происходит не по зерну и растворной составляющей, а преимущественно по контактной зоне. Это позволило установить критический объем возду-

хэвовлечегоя, рсвний 10$.

Разряботан эгТ<*ективпнГ' петод повышения прочности бетона после термообработки и резкого сокращения сроков набора отпускной прочности. Сущностью этого метода является то, что в бетонную смесь вводится тонкой:сперснш" сорбент («.г.стр.5) в количвстве 30 л/мЗ. Сорбент, являясь одновременно мелким за пол::" толе?.", пклектпвно сорбирует высокомолекулярные соединения. Сорбенты, введенные на последней стадии перемешивания бетонной смеси, нейтрализуют отрицательное влияние добавок после выполнения их функционального назначения (рис.3).

Рис.3 Зависимость прочности при скатив после ТВО от содержания СНВ в плотном легком бетоне на ВТГ

Исследована зависимость прочности легкого бетона на ВТГ от содержания стеклофазы в шихте заполнителя. Установлено, что с увеличением содержания стеклофазы в шихте крупного заполнителя прочность легкого бетона на ВТГ возрастает по параболической зависимости (рис.' 4) ." Это объясняется тем, что прочность заполнителя равной средней плотности, наряду с другими факторами, определяется содержанием расплава туфоаргиллита и увеличивается с его ростом в шихте.

Так как прочность легкого бетона в большой мере зависит от прочности сцепления цементного камня с заполнителем, то изучению этого фактора в работе было уделено большое внимание.

к , МП а

сив, л

I. - без сорбента; 2..- в присутствии ЗОл/мЗ сорбента

0.025 0.0> 0.» 0.12> 0.» 0.115

Для 1-сследования зависимости прочности сцепления ВТГ с цементной матрицей от значения шероховатости поверхности заполнителя и содержания стеклофазы была разработана специальная методика, позволяющая отрывать зерна ВТГ с различными значениями шероховатости поверхности (в зависимости от содержания стеклофазы от 20 до 70$) от цементной матрицы.

?.о

8.0

1.0

6.0

?.0

я

/ 1

110 107

100 93.3 90 М.?

во

15.1 70

т/км

О

О А

0 0 о 0

8 ^ 0

25

>0

75 100

% , стекпоФ&»а

30 40 >0

«0 7 0 80

Сгехлооаза > %

Рис.5 Зависимость прочности сцепления ВТГ с цементной матрицей от структуры азеритового гравия

Ряс.4 Зависимость прочности при сжатии легкого бетона на ВТГ Д-900 от содержания стеклофазы в шихте крупного заполнителя

По результатам выполненных исследований необходимо отметить, что открытая, замкнутая пористость (шероховатость) поверхности заполнителя возрастает с увеличением содержания стеклофазы. При этом прочность сцепления заполнителя с цементным камнем возрастает по квадратичной зависимости с увеличением стеклофазы в заполнителе (рпс.5) и увеличивается до на каждые 1% увеличения стеклофазы.

Исследовано влияние теш ера туры изотермической выдержки при терлообработке бетона и условий хранения образцов-кубов. Установлено, что при повышении температуры изотермической выдержки прочность Легкого бетона на ВТГ увеличивается, а влажность линейно

уменьшается (рис.6). Этот э№ект обусловлен высоким содержанием активного кремнезема и глинозема в заполнителях, способствувдих проявлению их химической активности по отношению к гидроксиду кальция.

в. о

1.0

6.0

5.0 А.0

«о-

I , -с

® - прочность;

А - влажность.

Рис.6 Зависимость прочности и влажности легкого бетона на ВТГ от температуры изотермической выдержки ТВО (с плотностью-в сухом состоянии 876 кг/мЗ, расход дробленого песка 350 кг)

Определены: призменная прочность, начальный модуль упругости, предельная сжимаемость, коэффициент Пуассона и др. характеристики легкого бетона на ВТГ. Результаты этих, исследований приведены в табл.З.

Оценивая опытные данные (см.табл.З) и сравнивая их с аналогичными характеристиками СНяП 2.03.01-84 для легких бетонов, а также других авторов для керэмзитобетонов таких же классов, необходимо отметить, что наблюдается некоторый разброс по кубиковой и призменной прочностям ряда легких бетонов.

Коэффициент призменной прочности легкого бетона на ВТГ имеет тенденцию роста с увеличением прочности бетона. Эти значения коэффициента призменной прочности легкого бетона на ВТГ корреспондируется с данными для ксрамзитобетона.

Тэблиио 3

Характеристики легкого бетона но ВТГ при кратковременном сжатия

Наименование характеристик ¡Ед. ; изи. {Классы бетона по прочности на сжатие

1 | В 3,5 j 3 5,0 ¡В 7,5

Кубиковая прочность при .сжатии Призменная прочность ( не ) Ша 5,1 6,8 10,8

Ша 4,6 6,4 12,1

Средняя плотность (_ ? ) кг/мЗ 810 976 1228

Отношение призменной прочности -К КубИКОВОЙ ( £«/£>.) - 0,89 0,34 1,12

Модуль упругости С Ее } Ша 4946 6566 10240

Коэффициент Пуассона ( ) - 0,18 0,20 0,21

Предельная сжимаемость и-Ю5) - 116 123 182

Модуль упругости легкого бетона на ВТГ на 14% выше нормативш го значения для бетона прочностью 5 и 10 Ша, что позволяет при

расчетах пользоваться данными СНиП 2.03.01-84 для легких бетонов соответсгвувдих классов. Коэффициент Пуассона легкого бетона на ВТГ представленных классов соответствует нормативной величине, раз ной 0,2. Предельная сжимаемость легкого бетона на BIT (см.табл.3) находится в пределах значений для керамзигобагона (90...175.10"®).

Значения начального модуля упругости при осевом растяжении легкого бетона на ВТГ выше чем при сжатии на 14...25$.

Усадка и ползучесть легкого бетона на BIT близки по своим значениям к аналогичным характеристикам керамзитобегона соответ-ствупцих прочностей.

Изучение теплофпзических свойств ВТГ показало, что теплопроводность легкого бетона на ВТГ средней плотностью 800...1000 кг/мЗ в целом соответствует значениям СНиП П-З^Э** для керамзи-тобетона на пористом песке. Однако при условии эксплуатации в зо-

/

о Б составляет 0,27...О,33 Вт/м°С, что нп 15^ ниже, чем у кэрам-ктобетопа. Среднее значение приращения теплопроводности на 1% лпглостс состгвляет 0,0078 Вг/м°С, что примерно на 0,0012 Вт/:л°С зньше значений для керамзитобетонп.

Установлено, что сорбцконная влажность легкого бетона на ВТГ е превышает требований, предъявляемых к керймзгтобетону «я кегзам-птовом песке и составляет для зоны Б (норильский промышленный эйон) 1%, что на 30% ниже значений СНиП П-З^Э**.

Паропронипаеглость и воздухопроницаемость легкого бетона на ГГ сопоставима с нормативными значениями для традиционных лег-лх бетонов.

Исследованы вопросы долговечности. Показано, что легкий бетон э ВТГ классов по прочности В 3,5; В 5,0; В 7,5 (М50, 1.175, М100) в зловиях рэботы наружных стен при относительной влажности внутрен-зго воздуха 57$ соответствует марки по морозостойкости Р 75,Р 100, 150 соответственно и может найти применение в наружных стеновых энелях для зданий I, П, Ш классов по степени ответственности рактически для всех регионов страны, включая Крайний Север.

Результаты электрохимических исследований показали, что кор-эзии стали в легком бетоне на ВТГ на дробленом и обжиговом пес-эх не наблюдается. Арматурные стержни, извлеченные из бетонных 5разцов, хранившихся в течении I года в натурных условиях, так-з не имели признаков коррозийных поражений.

Методами электронной микроскопии и РФА были проведены комп-зкеные исследования свойств ВТГ и структуры легкого бетона на [Т, Установлено, что ВТГ содержи! 91$ стёклофазы и небольшую зсть кристаллической фазы в виде кварца. Кроме этого, присутст-¡гсот кристаллические примеси в виде полевых шпатов: лабродарита, 1уляра и т.п. Проведенные исследования позволяют утверждать, что жроструктура цементно-песчаного раствора и контактной зоны в 4

бетонах на стекловидных заполнителях является сложной и неоднородной.

На основании результатов анализа ренгенограмм можно сделать вывод о том, что на границах раздела цемент-заполнитель в период гидратации цемента происходит образование гидрагных фаз вида: о¿^Н^й^ЫНхО; МО(он); ЛС^О-^О-л. $;ог. ¿^о

ГНхО; иОх-'/ЯлО ~ г.

Образование гидроалюмосиликатов и гидросиликатов в составах с дробленым песком из ВТГ в присутствии цемента.указывает на его повышенную гидравлическую активность.

Ренгено-структурный анализ показал, что контактная зона ВТГ с цементным камнем в малопоризованном бетоне слоистая и не имеет видимых дефектов. В поризованном в.в.д. бетоне с объемом вовлеченного воздуха более 10$ зона контакта нарушена. Воздухововлекащие добавки адсорбируются на поверхности заполнителя в виде воздушных пузырьков, разрыхляют тем самым контактную зону, сникая прочность бетона.

Приведенные в диссертационной работе исследования в полной мере использованы при разработке и внедрения заводской технологии производства однослойных наружных стеновых панелей на базе реконструированного технологического оборудования бетоносмесительного и формовочного цехов Норильского завода ЫЩ-2.

С учетом полученных экспериментальных данных и корректировки технологии в заводских условиях, разработаны технические условия "Азернтобетон .для наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений" и технические условия "Панели стеновые наружные азе-ритобегонные для жилых зданий". Опытно-промышленная партия в объеме 100 тнс.мЗ ТУ 48-0401-107/0-89.

Технико-экономическй расчет от внедрения однослойных панелей из легкого бетона на ВТГ в домах серии 111-112 Норильского промыш-

ленного региона основан на сравнении приведенных затрат для двух вариантов наружных стеновых панелей - однослойной из легкого бе-гона на ВТГ р - 850 кг/мЗ и трехслойных панелей из шунгизитобето-па f = 1400 кг/мЗ с термовкладышем из отнплиты "ЕЕ" р = 175 кг/мЗ с использованием результатов теплотехнического расчета.

Экономический эффект от освоения аьщусгс однослойных стеновых панелей & = 900. взамен трехслойной из шукгизитобетона серии Ш-112Н для ДСК мощностью 80 тыс.м2 полезной площади в год.составляет 1,2 млн.руй. в ценах 1990 года.

общие швода

1. Анализ литературных источников показывает, что в последние годы особый интерес обращен к разработкам по использованию новых стекловидных заполнителей для конструкционно-теплоизоляционных бетонов. Одним из таких эффективных новых пористых заполнителей является ВТГ, на основе которого разработан легкий бетон классов но прочности на сжатие В 3,5; В 5,0; В 7,5,со средней плотностью 750... 1000 кг/мЗ.

С участием автора оптимизированы огдельнне технологические ираметры производства вспученного гуфоаргиллитового гравия. Установлено оптимальное соотношение в шихте исходного туфоаргиллига ) стекломассы, которое составляет 60:40 в массовых долях, предложено использовать различные добавки при грануляции заполнителя.

2. Изучены физико-технические характеристики ВТГ. Установле-[0, что вследствие повышенной прочности остеклованной оболочки ВТГ ! равномерного распределения замкнутой системы пор,зерна отличаются высокой прочностью и пониженной насыпной плотностью. Так.при :асыпной плотности 250, 300, 350, 400, 450 кг/мЗ прочность при жатии в талиндре ВТГ соответственно составляет 0,8; 1,2; 1,8;

,0 и 2,8 Ша, что превышает нормируемые значения для керамзита

высшей категории качества.

3. Разработана оригинальная методика определения прочности сцепления стекловидного заполнителя с цементной матрицей, заключающаяся в отрыве сферы гравия из цементного сешенга на специально сконструированном динамометре. Установлена корреляционная зависимость прочности зерна ВТГ и легкого бетона на ВТГ от содержания стеклофазы в шихте для его производства.

4. Разработана технология приготовления конструкционно-теплоизоляционного бетона на ВТГ средней плотности 700...1000 кг/мЗ с прочностью при сжатии 4,7...10,0 МПа. Методом математического планирования определены оптимальные составы бетонов на ВТГ классов

по прочности на сжатие В 3,5; В 5,0; В 7,5.

5. Установлен максимальный объем воздухововлечения (9...10%), превышение которого приводит к значительному снижению прочности легкого бетона на ВТГ вследствии, в основном, разрыхления контактной зоны гравия пузырьками вовлеченного воздуха. В результате этого в контактной зоне возникают трещины и отслоения.

6. Установлено положительное влияние сорбентов на бетонные смеси на ВТГ, поризованные различными добавками высокомолекулярных ПАВ, снижающими отпускную прочность бетона. Рекомендованная для заводской технологии при введении сорбентов очередность загрузки составляющих бетона обеспечила повышение прочности его до 20%.

7. Разработанный конструкционно-теплоизоляционный легкий бетон на ВТГ прочностью 5,1...10,8 МПа по своим деформатпвно-прочно-стным характеристикам соответствует требованиям СНйП для бетона на пористых заполнителях. Отношение призменной прочности к кубиковой в разработанном бетоне составляет О,У...1,1, что на 12...43^ превышает значения СНиП. Модуль упругости, коэффициент Пуассона, прочность при сжптпп, усадка, ползучесть и некоторые другие ха-

ряктерпстики соответствуют требованиям СНйП 2.03.01-84.

8. Определены теплофизические характеристики легкого бетона на ВТГ. Теплопроводность конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона на ВТГ средней платности 800.. .1000 кг/мЗ.в целом соответствует спэтеииям СНйП для керамзитобетона на пористом песке, однако, при условии эксплуатации в зоне Б,коэффициент теплопроводности на 15$ ниже, чем у керамзитобетона. Среднее значение приращения теплопроводности на 1$ влажности составляет 0,0(778 Вт/м°С, что примерно на 0,0012 Вт/м°С меньше значения для керамзитобетона. Сорб-ционная влажность легких бетонов на ВТГ не превышает требований, предъявляемых к керамзитобетону на керамзитовом песке и составляет для зоны Б (Норильский промышленный район) 7$, что на 30$ нике значений СНЙП 11-3-79хх.

Паропроницаемость и воздухоцроницаемость легкого бетона на ЗТГ средней плотности 700...1000 кг/мЗ сопоставима с данными СНйП тля легких бетонов на пористых заполнителях соответствующей плот-юсги.

9. Установлено, что водопоглощение, водостойкость и водоне-[ронипаемость легкого бетона на ВГГ находятся на уровне показателей войств широко распространенных видов легких бетонов, например, ерамзитобетона, щунгизитобетона и др. Морозостойкость легкого бе-она на ВТГ классов по прочности В 3,5; В 5,0; В 7,5 соответствуем аркам F 75,F 100,F 150, что позволяет применять такие бетоны в аружных стеновых панелях для зданий I-Ш классов по степени ответ-твенности для всех регионов страны, включая Крайний Север.

10. Результатами электрохимических исследований показано, что эррозия стали в легком бетоне на ВТГ на дробленом и обжиговом эсках не наблюдается: арматурные стержни, извлеченные из бетон-пс образцов, хранившихся в течение года в натуральных условиях

га крыше под открытым небомУ, не имелп признаков коррозийных

поранений.

11. Современный!* методами гёзгтко-хкмического анализа установлено, что контактная зона "ВТГ - цемонтио-песчаная матрица" в на-лопоризованном батоне плотная :: но имеет вядплых дефектов до критического объепз воздухововлеченяя. В условиях тершвлажностной

г

обработки и нормального твердения наблюдается новообразования мелкокристаллических гидратных фаз: /^'¿Я)?■Лч^О);Л£0(он)'

Л С а, о ^о Щ ; . Що; о, Щ • Що.

12. Разработано и усовершенствована заводская технология изготовления наружных однослойных стеновых панелей из легкого бетона на ВТГ классов по прочности В 5,0; В 7,5.. Проведена реконструкция конвейерной линии завода КПД-2 ПОЛО "Норильскстрой".

13. Результаты исследований использованы при разработке нормативно-технической документации:

- ТУ 48-0401-107/0-87 "Панели наружные азеритобетонные для жилых зданий. Опытно-промышленная партия в объеме 100 тыс.мЗ";

- ТУ "Азеритобетон для наружных ограждающих зданий и сооружений";

- "Технический регламент на производство наружных стеновых пэнелей с повышенными теплозащитными свойства!.®".

14. Результаты технико-экономического и теплотехнического анализов предлагаемых конструкций показали, что по сравнению с выпускаемыми трехслойными шунгизитобетонними панелями с эффективным утеплителем,однослойные стеновые панели плотностью не менее 900 кг/мЗ обеспечивают экономический эффект 1,2 млн.руб. в год. Промышленный выпуск стеновых панелей освоен ДрК ШМО "Норильск-строй" на заводах КЩЫ, КПД-2 с 1989 года.

Основные положения диссертации изложены в работах: I. Чентемиров М.Г., Давидюк А.Н., Мироненко С.П. Азеритобетон пониженной плотности // Совершенствование легких бетонов и коне-

труки:':: из них - 'Л. : КШлБ, Госстрой СССР, 1988 - С.4-12.

2. Давидск А.К., Гягпркн В.Г., Аруганян ¡.¡.Р., ларпн O.A., Мироненко С .П. Теплосд53пческ!"е свойства однослойных стеновых панелек из легких бетонов па стеклообразных заполнителях // Тез.докл. Влияние региональных природно-климатических Факторов на организационные и технико-экономические особенности строительства в Киргизской ССР: Республиканская научно-практическая KoxrfcpcnrE.T (25-26 г'ят Т989 г.) ч.1 - Фрунзе -IS89 - С.163.

3. Арутюнян М.Р., Мироненко С.П. Легкие бетоны пониженной плотности на гравиеподобных стекловидных заполнителях. /Ш1 Международная конференция молодых ученых и специалистов. Тезисы докладов - Иркутск, 1990 - С.8.

4. A.C. № 1645265 СССР, 1ЖИ Способ изготовления изделий из легкобетонной смеси. /Давидюк А.Н., Путляев И.Е., Адамия A.M., Мироненко C.J./ Б.И. Я 16, 1991г. - 1с.

5. Путляев К.£., Савин В.И., Давидюк А.Н., Мироненко С.П. и др. Исследовать структуру и физико-механические свойства пористых заполнителей новых эффективных видов, разработать технические условия на опытные партии заполнителей и предложения по их применению в легких бетонах. // Отчет НИР. - Ы. : ШЖБ,

1988 - 98с.

6. Путляев И.Б., Савин В.И., Давидюк А.Н., Ярмаковский В.Н., Мироненко С.П. и др. Провести исследования технологии бетонных смесей на пористых заполнителях новых видов, изучить основные прочностные, деформагивные и тепло-физические характеристики конструкционно-теплоизоляционных бетонов на этих заполнителях. // Отчет НИР. - М: НИИЕБ, 198S. -336с.