Полистиролбетон

 

Проектирование железобетонных конструкций зданий в России в последние годы, осуществлялось с учетом введенных в действие новых норм СНиПа П-3-79* «Строительная теплотехника», что способствовало развитию научных исследований, связанных с применением новых строительных материалов. В ОАО «Уральский научно-исследовательский институт архитектуры и строительства» сформировалось научное направление по изучению свойств полистиролбетона - легкого бетона, одного из наиболее эффективных для применения в строительстве с точки зрения экономики и принципов энергосбережения.

В научной части Уралпромстройниипроекта (ныне ОАО институт «УралНИИАС») исследования полистиролбетона проводились еще с середины 80-х годов. Ранее проведенные исследования показывают, что полистиролбетон – эффективный теплоизоляционный материал, который может использоваться, как конструкционный, однако достаточно широких исследований его, как конструкционного, не проводилось. Между тем, применение полистиролбетона для проектирования и изготовления перемычек, стеновых панелей, плит перекрытий и фундаментных блоков на сегодняшний день востребовано и перспективно в будущем.

На собственные средства ОАО институт «УралНИИАС» проведены поисковые испытания различных составов конструкционного полистиролбетона на заполнителях из гранулированных доменных шлаков мелкой фракции Серовского, Качканарского и Нижнетагильского металлургического комбинатов, зол Рефтинской и Красногорской ГРЭС, на кварцевом песке естественного происхождения, а также на чистом поризованном цементе. По результатам предварительных исследований, установлен оптимальный заполнитель для конструкционного полистиролбетона – доменный граншлак Серовского металлургического завода, с крупностью песка.

Аспиранты на испытании полистиролбетона:

Беляков В.С. (справа) и Руднов В.С.

Применение данного техногенного материала имеет также важное экологическое значение. Содержание 5% пылеобразной фракции в этом заполнителе, выступающей в качестве активной добавки к вяжущему, существенно повышает прочность цементного камня. Частично исследована кинетика твердения и набора прочности конструкционного полистиролбетона на доменном граншлаке СМЗ в качестве заполнителя. Установлено, что относительно быстрый набор его прочности, сравнительно с полистиролбетонами на других опробованных заполнителях, продолжается в течение более долгого периода времени (60 суток относительно 28-ми). По истечении указанного периода, относительная прочность полистиролбетона существенно выше, чем при использовании в качестве заполнителей техногенных отходов других предприятий.

Для улучшения физико-механических показателей растворной матрицы конструкционного полистиролбетона, проведено сравнение влияния на процессы гидратации химических добавок – пластификаторов, воздухововлекающих компонентов и ускорителей схватывания и твердения, рекомендуемых различными производителями для легких бетонов. В ходе экспериментов были опробованы следующие химические добавки:

1)    Смола древесная омыленная (СДО);

2)    Пластификатор С-3 производства ООО «Урал-пласт» г.Первоуральск;

3)    Триэтаноламин (ТЭА);

4)    Полиэтиленамин совместно с эпоксидной смолой и ацетоном;

5)    Полимерцементный клей;

6)    Известковое молоко;

7)    Поливинилацетатная эмульсия;

8)    ADDIMENT торговой марки ДЮФА (Германия), предлагаемый фирмой «Малер».

Оптимальной добавкой по критерию совокупности показателей рыночной стоимости, простоты применения и полученному эффекту увеличения прочности при заданной плотности изделия для конструкционного полистиролбетона был принят пластификатор С-3. При добавлении 0,5 % С-3 по массе цемента, совместном домоле компонентов до удельной поверхности 5000-6000 см²/г и последующей обработке полученных образцов в пропарочной камере в течение суток при температуре + 80ºС, достигнуты наибольшие значения их прочности.

Результаты испытаний образцов на морозостойкость, паропроницаемость и водоплоглощение свидетельствуют, что применение в таком объеме данной химической добавки не влечет за собой существенного ухудшения теплоизоляционных характеристик конструкционного полистиролбетона.

Составы конструкционного полистиролбетона на основе доменного граншлака Серовского металлургического завода рекомендованы для изготовления опытных образцов железобетонных конструкций с целью продолжения исследований по следующим научным направлениям:

-        изучение прочностных и деформационных свойств полистиролбетона;

-        исследование совместной работы стальной арматуры и полистиролбетона;

-        изучение долговечности полистиролбетона и арматуры в его среде;

-        разработка методик расчета изгибаемых и внецентренно сжатых армированных конструкций из полистиролбетона.

В рамках договора о сотрудничестве с Екатеринбургским заводом КПД  составлена «Программа работ по повышению теплотехнических качеств наружных стеновых панелей жилых домов серии 137С». Предполагается изготовление и испытание наружной стеновой панели измененной конструктивной схемы со средним слоем из полистиролбетона в климатической камере.

 

Беляков Владимир Александрович, 

Руднов Василий Сергеевич