Многокомпонентные вяжущие для бетонов на легких целлюлозосодержащих заполнителях | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №8 (88) апрель-2 2015 г.

Дата публикации: 09.04.2015

Статья просмотрена: 126 раз

Библиографическое описание:

Сорокин Д. С., Береговой В. А. Многокомпонентные вяжущие для бетонов на легких целлюлозосодержащих заполнителях // Молодой ученый. — 2015. — №8. — С. 305-308. — URL https://moluch.ru/archive/88/17266/ (дата обращения: 22.07.2018).

В статье приводятся результаты исследований, направленных на разработку составов смешанных вяжущих для производства эффективных теплоизоляционных строительных материалов — легких арболитовых бетонов на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего и заполнителей растительного происхождения.

Ключевые слова: арболитовые бетоны, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, разработка составов, исследование физико-механических свойств

 

Введение. Ужесточение требований к теплозащите зданий, в том числе расположенных в сельской местности, ставит задачу совершенствования технологий производства недорогих теплоэффективных материалов для ограждающих конструкций.

В стране ежегодно скапливаются многотоннажные целлюлозосодержащие отходы различного вида (древесина, солома, костра и др.), которые при наличии соответствующих технических решений могут стать неиссякаемыми сырьевыми источниками для производства легких строительных бетонов. Так, общий объем спелых и перестойных лесов составляет свыше 44 млрд. м3, а ежегодный прирост древесины равен 950 млн. м3, что значительно превышает объемы ее промышленной заготовки.

Основными факторами, способствующими утилизации пористых растительных отходов в качестве легкого заполнителя, является их низкая теплопроводность, экологическая безопасность и практически повсеместная доступность. Для обеспечения качества материалов, получаемых путем совмещения минеральной матрицы и растительного заполнителя, необходимо решить ряд принципиальных вопросов, связанных с объединением компонентов с резко отличными механическими и химическими показателями.

Результаты исследований. В качестве вяжущего вещества, формирующего при твердении несущую матрицу строительного конгломерата, применяли смешанные (гипсоцементно-пуццолановые) композиции. Такой выбор обусловлен хорошей адгезией гипса к поверхности растительного заполнителя. Процессы твердения таких многокомпонентных вяжущих протекают в три основных этапа:

-        этап № 1 — твердение гипсовой составляющей

CaSO4 ×0,5H2O + 1,5 ×H2O= CaSO4 ×2H2O + Q;

-        этап № 2 — твердение минералов цементного вяжущего

2(3CaO ×SiO2) +6 H2O= 3CaO× 2SiO2 ×3H2O + 3Ca(OH)2;

3CaO ×Al2O3+6 H2O= 3CaO ×Al2O3 × 6H2O;

—     этап № 2 — обеспечение долговечности искусственного конгломерата за счет взаимодействия кремнезема опоки и продуктов гидратации цемента

Сa(OH)2+SiO2+n×H2O= CaO×SiO2 × (n+1)H2O.

Процесс оптимизации компонентного состава вяжущего производили по критериям прочности (R) и водостойкости (Квод). Первичный вариант базового состава смешанного вяжущего был рассчитан по существующей методике [1]. С этой целью предварительно определяли гидравлическую активность опоки по показателю ее растворимости в 20 %-ом растворе КОН. Анализ экспериментальных данных показал, что активность кремнистой разновидности природной опоки является достаточно высокой (230 мг/г) и соответствует требованиям, предъявляемым к добавкам данного типа. При проведении исследований использовались методы математического планирования эксперимента (табл. 1).

Таблица 1

Диапазоны варьирования компонентов состава и показатели свойств материала-основы [2]

Рецептура в кодовом выражении

Содержание по массе

Показатели свойств

А

В

С

Гипс

Цемент

Опока

Rизг,МПа

Rсж, МПа

rm, кг/м3

1

0

0

0,6

0,2

0,2

3,49

10,8

1400

0

1

0

0,5

0,3

0,2

2,54

12,0

1414

0

0

1

0,5

0,2

0,3

2,0

13,6

1429

1/2

1/2

0

0,55

0,25

0,2

3,82

10,8

1322

1/2

0

1/2

0,55

0,2

0,25

3,78

7,6

1289

0

1/2

1/2

0,5

0,25

0,25

4,18

13,6

1332

 

Образцы изготавливали по рецептуре табл. 1, при этом вместе с водой затворения в сырьевую смесь вводили пластификатор С-3 (0,66 % от массы). В качестве полимерных модификаторов в разрабатываемых составах были опробованы поливинилацетатная эмульсия (ПВА) и карбамидная смола (КС) в количестве от 0 до 10 %.

Зависимости механических показателей матричного материала от компонентного состава вяжущего выражаются следующими уравнениями:

прочность на сжатие (МПа):

-        контрольный состав

Rсж=10,8×A1+12,0×B2+13,6×C — 2,4×A×B-18,4×A×C+3,2×B×C;         

-        с добавкой ПВА (5 % от массы)

Rсж5=9,55×A+10,6×B+12,02×C- 1,9×A×B-16,1×A×C+2,76×B×C;        

-        с добавкой ПВА (10 % от массы)

Rсж10=4×A+4,44×B+5,03 ×C — 0,48×A×B-6,82×A×C+1,1×B×C;           

прочность при изгибе (МПа):

-        без добавки полимера

Rизг=3,49×A+2,54×B+2,0×C+3,22×A×B+4,14×A×C+7,64×B×C;

-        при содержании в количестве 5 %

Rизг5=4,92×A+3,55×B+2,81×C +4,58×A×B+5,74×A×C+10,8×B×C;

-        при содержании в количестве 10 %

Rизг10=3,23×A+2,36×B+1,85×C +3,02×A×B+3,84×A×C+6,98×B×C.

На рис. 1…3 приведены зависимости физико-механических показателей от соотношения исходных компонентов в составе ГЦПВ, а также от содержания полимерной добавки.

Рис. 1. Влияние состава на водостойкость

 

Рис. 2. Влияние состава на среднюю плотность

 

Рис. 3. Влияние полимерной добавки на показатели прочности: на сжатие: 1 и 3 (добавка КС и ПВА соответственно); при изгибе: 2 и 4 (добавка КС и ПВА соответственно)

 

Проведенные исследования показали, что прочность матричной части легкого бетона на основе ГЦПВ возрастает при введении в состав 5 % полимерной добавки. Повышение прочности происходит за счет уплотнения структуры материала и повышения его трещиностойкости вследствие формирования упругой полимерной фазы [3, 4]. Одним из факторов, увеличивающих прочность модифицированного ГЦПВ, является физико-химическое взаимодействие макромолекул поливинилацетатной эмульсии и положительно заряженных частиц гидроалюмината кальция. Это приводит к уменьшению его концентрации в твердеющей системе и блокирует деструктивный процесс образования избыточного количества эттрингита.

Уменьшение прочности при введении полимерных добавок в избыточном количестве (более 8 %) объясняется образованием на поверхности центров кристаллизации вяжущего значительных экранирующих пленок, блокирующих процесс нормальной гидратации вяжущего. Увеличение содержания полимерных добавок в исследованных составах до 20 % приводит к заметному повышению общей пористости образцов (на 3,5…4,0 %).

Выводы. Установлено, что для производства легких арболитовых изделий целесообразно использовать смешанное вяжущее со следующим массовым соотношением основных компонентов гипс:цемент:опока=2,08:1:1. Это обеспечивает формирование требуемого набора основных качеств — высокую прочность (10±3 МПа) и достаточную водостойкость (0,8±0,1). Модифицирование состава смешанного вяжущего полимерными добавками на основе дисперсии ПВА обеспечивает увеличение прочности при изгибе, а ее оптимальное содержание составляет 5 %.

 

Литература:

 

  1. Волженский А. В. Гипсоцементно-пуццолановые вяжущие, бетоны и изделия/ А. В. Волженский, В. И. Стамбулко, А. В. Ферронская — М.: Изд-во по стр-ву, 1971. — 316 с.
  2. Береговой В. А. Пеноарболиты на основе отходов деревообрабатывающих и сельскохозяйственных производств в строительстве/ В. А. Береговой, А. М. Береговой. — Пенза: ПГУАС, 2012. — 136 с.
  3. Береговой В. А. Составы для устройства конструктивных слоев монолитных полов и межкомнатных перегородок / Береговой В. А., Прошин А. П., Береговой А. М., Саксонова Е. Н. //Строительные материалы, — 2005. — № 6 — С. 44–47
  4. Береговой В. А. Разработка составов и экспериментальной технологической установки по производству пористых материалов на композиционных вяжущих /Королев Е. В., Береговой В. А., Королев Е. В., Еремкин А. И., Береговой А. М. // Строительные материалы, — 2006. — № 6 — С. 8–10
Основные термины (генерируются автоматически): полимерная добавка, влияние состава, добавок КС, компонентный состав, поливинилацетатная эмульсия, производство легких, разработка составов, растительный заполнитель.


Ключевые слова

арболитовые бетоны, гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, разработка составов, исследование физико-механических свойств

Похожие статьи

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

Влияние химического состава легированных железоуглеродистых сплавов на триботехнические свойства антифрикционных материалов для подшипников скольжения.

Разработка колесного диска из полимерных композиционных материалов для машин высокой проходимости.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных...

Ключевые слова: картон, гофрокартон, гидрофобизирующие добавки, химический состав, модифицированный крахмал, свойства.

Эту проблему можно уменьшить за счет разработки новых рецептур клеев для производства гофрокартона.

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

В статье представлены гидрофобизирующие компоненты различной природы, используемые в производстве бумажной упаковки.

Влияние химического состава легированных железоуглеродистых сплавов на триботехнические свойства антифрикционных материалов для...

Влияние поливинилацетата на качество покрытия при...

В работе представлены результаты исследований влияния поливинилацетата как связующего компонента мелованных составов на сорбционные свойства

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона.

Применение композиционных полимерных материалов на основе...

Все эти преимущества полимерцементных гидроизоляционных составов перед

Вяжущее с водой образует цементный камень, склеивающий частицы заполнителя в монолит.

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных композиционных материалов.

Разработка классификации вспомогательных компонентов...

Ее можно использовать при выборе формы БАД и разработке рецептурного состава.

Влияние реакционно-активных добавок на прочностные свойства пластифицированного цементного камня.

Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур...

В связи с этим представляет интерес выявить зависимость между механическими свойствами ДПК, не содержащих компатибилизаторов и технологических добавок, и компонентным составом наполнителя.

Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена...

Из этих результатов проведенных сравнительных исследований видно, что при включении в состав композиции ПЭ-наполнитель дополнительно модификатора (соолигомеров)

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена и модифицирующих добавок.

Обзор оксо-биоразлагаемых добавок используемых для...

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона. Влияние поливинилацетата на качество покрытия при производстве мелованных видов упаковочных материалов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

Влияние химического состава легированных железоуглеродистых сплавов на триботехнические свойства антифрикционных материалов для подшипников скольжения.

Разработка колесного диска из полимерных композиционных материалов для машин высокой проходимости.

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных...

Ключевые слова: картон, гофрокартон, гидрофобизирующие добавки, химический состав, модифицированный крахмал, свойства.

Эту проблему можно уменьшить за счет разработки новых рецептур клеев для производства гофрокартона.

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

В статье представлены гидрофобизирующие компоненты различной природы, используемые в производстве бумажной упаковки.

Влияние химического состава легированных железоуглеродистых сплавов на триботехнические свойства антифрикционных материалов для...

Влияние поливинилацетата на качество покрытия при...

В работе представлены результаты исследований влияния поливинилацетата как связующего компонента мелованных составов на сорбционные свойства

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона.

Применение композиционных полимерных материалов на основе...

Все эти преимущества полимерцементных гидроизоляционных составов перед

Вяжущее с водой образует цементный камень, склеивающий частицы заполнителя в монолит.

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных композиционных материалов.

Разработка классификации вспомогательных компонентов...

Ее можно использовать при выборе формы БАД и разработке рецептурного состава.

Влияние реакционно-активных добавок на прочностные свойства пластифицированного цементного камня.

Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур...

В связи с этим представляет интерес выявить зависимость между механическими свойствами ДПК, не содержащих компатибилизаторов и технологических добавок, и компонентным составом наполнителя.

Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена...

Из этих результатов проведенных сравнительных исследований видно, что при включении в состав композиции ПЭ-наполнитель дополнительно модификатора (соолигомеров)

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена и модифицирующих добавок.

Обзор оксо-биоразлагаемых добавок используемых для...

Действие модифицирующих добавок в составе крахмальных клеев на качество упаковочных видов картона и гофрокартона. Влияние поливинилацетата на качество покрытия при производстве мелованных видов упаковочных материалов.

Задать вопрос