Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
М.: НИПКиТИБиЖ, 2009. — 148 с.
Специальность 05.23.05 — строительные материалы и изделия
Научный руководитель: доктор Технических наук, профессор Б.А. Крылов Актуальность темы. В условиях возрастающей ограниченности и не-воспроизводимости топливных ресурсов, усложнения и удорожания их добычи удовлетворение потребности в электроэнергии во всем мире выходит на первый план, и проблема экономии топливных ресурсов становится наиболее актуальной. Одним из путей экономии топлива, является способ разумного его потребления. В связи с этим возникает задача создания эффективных строительных конструкций и материалов, позволяющих поддерживать условия микроклимата человека с минимальными затратами энергоресурсов. Применение легких бетонов является одним из главных путей создания ограждающих конструкций с повышенными теплоизоляционными свойствами. С 1996 г. на предприятиях стройиндустрии России начался массовый переход на производство трехслойных стеновых панелей с наружными слоями из армированного тяжелого бетона, с внутренним слоем из плитного утеплителя (минераловатные плиты или плитный пенополистирол) и со связями различных видов. Эти конструкции даже при лучшем последнем варианте связей -базальтопластиковых, обладают рядом существенных недостатков: они ненадежны в эксплуатации вследствие недостаточной долговечности отечественного плитного утеплителя, низкой теплотехнической однородности и недостаточной обеспеченности теплозащитных свойств во времени. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, посвященные применению в бетонах заполнителей на основе вспученных полистиролов. В НИИЖБе получены результаты, которые использованы для разработки технических решений энергоэффективных трехслойных ограждающих конструкций индустриального изготовления. Проведенным анализом установлено, что объектом исследований из наиболее перспективных материалов для теплоизоляционного слоя многослойных конструкций, является полистиролбетон средней плотности - не выше 400 кг/м3. Однако в данной технологии имеются следующие недостатки: - длительная термообработка конструкций (2+2+10+2 ч); - температурное ограничение изотермы не выше +70 °С, из-за оплавления вспученного полистирола в затвердевшем бетоне; - по этой же причине невозможно использовать энергетический запас гранул полистирола и цементного теста; - очень низкая плотность вспученного полистирола лежащая в пределах 12-40 кг/м3 затрудняет виброуплотнение и создает расслаиваемость поли-стиролбетона; - невозможность повысить прочность на сжатие теплоизолирующего слоя из пенополистиролбетона, которая необходима при совместной работе слоев в 3 - слойной конструкции; - вторичное подвспенивание гранул вспученного полистирола при тепловом нагреве более +70 °С создает большие температурные напряжения и как следствие требует длительной предварительной выдержки (2-5 час.); - при ускорении твердения бетона традиционная технология термообработки паром инерционна и не позволяет управлять процессом прогрева оперативно и быстро; - поскольку в 3 слойной панели, теплоизолирующий слой из полисти-ролбетона находится между слоями керамзитобетона, при использовании традиционного парка форм, существует ограничение скорости подъема температуры во избежание разрыва между слоями; Особое значение в данном случае приобретает проблема ускорения твердения бетонов на таких сверхлегких заполнителях как вспученный полистирол марки ПСБ или ПСБ-С. Целью данной диссертационной работы является изыскание эффективных методов тепловой обработки бетонов с заполнителем из вспученного полистирола, позволяющих уйти от вышеперечисленных недостатков. С применением более эффективного оборудования, с лучшим оперативным контролем и управлением и возможностью отказа от паровой технологии при ускорении твердения созданных конструкций. Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи: - изучить структурные особенности полистиролбетона, его основные физикомеханические свойства, теплофизические и электрофизические характеристики; - исследовать» процессы протекающие, в полистиролбетоне при температурном воздействии, и определить оптимальные режимы и рациональные методы прогрева; - исследовать пластические свойства полистиролбетона, характер расслоения и обеспечение надежного соединения слоев в многослойных конструкциях; - разработать основные положения технологии производства сборных трехслойных изделий из полистиролбетона. Научная «новизна работы заключается в следующем. Впервые:
1. Разработаны новые принципы высокоэффективной технологии изготовления стеновых панелей с утеплителем из вспученного полистирола.
2. Выявлены взаимосвязи между интенсивностью режимов термообработки полистиролбетона и взаимодействием на его структуру и физико-технические характеристики.
3. Доказано влияние не вспученного гранулированного полистирола, вводимого в бетонную смесь, на упрочнение структуры и повышение прочностных свойств бетона при вспучивании в процессе термообработки.
4. Определены основные закономерности протекания физико-химических процессов в цементном тесте в процессе термообработки, в условиях высокотемпературных исследований, без оплавления вспученного полистирола.
5. Получено конструктивное решение панели с утеплителем из полистиролбетона с надежным сцеплением его с несущими слоями из легкого бетона.
Специальность 05.23.05 — строительные материалы и изделия
Научный руководитель: доктор Технических наук, профессор Б.А. Крылов Актуальность темы. В условиях возрастающей ограниченности и не-воспроизводимости топливных ресурсов, усложнения и удорожания их добычи удовлетворение потребности в электроэнергии во всем мире выходит на первый план, и проблема экономии топливных ресурсов становится наиболее актуальной. Одним из путей экономии топлива, является способ разумного его потребления. В связи с этим возникает задача создания эффективных строительных конструкций и материалов, позволяющих поддерживать условия микроклимата человека с минимальными затратами энергоресурсов. Применение легких бетонов является одним из главных путей создания ограждающих конструкций с повышенными теплоизоляционными свойствами. С 1996 г. на предприятиях стройиндустрии России начался массовый переход на производство трехслойных стеновых панелей с наружными слоями из армированного тяжелого бетона, с внутренним слоем из плитного утеплителя (минераловатные плиты или плитный пенополистирол) и со связями различных видов. Эти конструкции даже при лучшем последнем варианте связей -базальтопластиковых, обладают рядом существенных недостатков: они ненадежны в эксплуатации вследствие недостаточной долговечности отечественного плитного утеплителя, низкой теплотехнической однородности и недостаточной обеспеченности теплозащитных свойств во времени. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, посвященные применению в бетонах заполнителей на основе вспученных полистиролов. В НИИЖБе получены результаты, которые использованы для разработки технических решений энергоэффективных трехслойных ограждающих конструкций индустриального изготовления. Проведенным анализом установлено, что объектом исследований из наиболее перспективных материалов для теплоизоляционного слоя многослойных конструкций, является полистиролбетон средней плотности - не выше 400 кг/м3. Однако в данной технологии имеются следующие недостатки: - длительная термообработка конструкций (2+2+10+2 ч); - температурное ограничение изотермы не выше +70 °С, из-за оплавления вспученного полистирола в затвердевшем бетоне; - по этой же причине невозможно использовать энергетический запас гранул полистирола и цементного теста; - очень низкая плотность вспученного полистирола лежащая в пределах 12-40 кг/м3 затрудняет виброуплотнение и создает расслаиваемость поли-стиролбетона; - невозможность повысить прочность на сжатие теплоизолирующего слоя из пенополистиролбетона, которая необходима при совместной работе слоев в 3 - слойной конструкции; - вторичное подвспенивание гранул вспученного полистирола при тепловом нагреве более +70 °С создает большие температурные напряжения и как следствие требует длительной предварительной выдержки (2-5 час.); - при ускорении твердения бетона традиционная технология термообработки паром инерционна и не позволяет управлять процессом прогрева оперативно и быстро; - поскольку в 3 слойной панели, теплоизолирующий слой из полисти-ролбетона находится между слоями керамзитобетона, при использовании традиционного парка форм, существует ограничение скорости подъема температуры во избежание разрыва между слоями; Особое значение в данном случае приобретает проблема ускорения твердения бетонов на таких сверхлегких заполнителях как вспученный полистирол марки ПСБ или ПСБ-С. Целью данной диссертационной работы является изыскание эффективных методов тепловой обработки бетонов с заполнителем из вспученного полистирола, позволяющих уйти от вышеперечисленных недостатков. С применением более эффективного оборудования, с лучшим оперативным контролем и управлением и возможностью отказа от паровой технологии при ускорении твердения созданных конструкций. Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи: - изучить структурные особенности полистиролбетона, его основные физикомеханические свойства, теплофизические и электрофизические характеристики; - исследовать» процессы протекающие, в полистиролбетоне при температурном воздействии, и определить оптимальные режимы и рациональные методы прогрева; - исследовать пластические свойства полистиролбетона, характер расслоения и обеспечение надежного соединения слоев в многослойных конструкциях; - разработать основные положения технологии производства сборных трехслойных изделий из полистиролбетона. Научная «новизна работы заключается в следующем. Впервые:
1. Разработаны новые принципы высокоэффективной технологии изготовления стеновых панелей с утеплителем из вспученного полистирола.
2. Выявлены взаимосвязи между интенсивностью режимов термообработки полистиролбетона и взаимодействием на его структуру и физико-технические характеристики.
3. Доказано влияние не вспученного гранулированного полистирола, вводимого в бетонную смесь, на упрочнение структуры и повышение прочностных свойств бетона при вспучивании в процессе термообработки.
4. Определены основные закономерности протекания физико-химических процессов в цементном тесте в процессе термообработки, в условиях высокотемпературных исследований, без оплавления вспученного полистирола.
5. Получено конструктивное решение панели с утеплителем из полистиролбетона с надежным сцеплением его с несущими слоями из легкого бетона.