Снижение теплопроводности стен - одна из наиболее актуальных проблем в современном строительстве. Известно, что для получения оптимальной ячеистой пористости в бетоне необходимо создать дифференцированную по размерам пористость. Используя только один из известных методов достичь этого невозможно.
Предлагаем вести дополнительную аэрацию ячеистых бетонов для создания дифференцированной по размерам пористости за счет использования воздухововлекающих поверхностно-активных веществ, т.е. сочетать воздухововлечение и газообразование, воздухововлечение и пенообразование. Поверхностно-активныевещества вводимые с водой затворения, изменяют практически вдвое поверхностное натяжение жидкости, что способствует не только воздухововлечению, но и изменяет способность минеральных суспензий к вспучиванию. Многообразие факторов влияющих на основные физико-механические характеристики ячеистых композитов достаточно велико. Это соотношение вяжущих, водотвердое отношение, доля кремнеземистого компонента, расход добавок, расход пено- или газообразователя, температура смеси и формы, условия перемешивания.
Если в эксперименте задействовать все значимые факторы, варьируя их на трех уровнях в достаточных пределах, то невозможно избежать случайного сочетания факторов которые просто не позволят получить поризованный камень. Например, расход гипса на уровне «+»1, и алюминиевой пудры на уровне «-» 1. Реакция образования водорода будет идти медленно, и начало структурообразования опередит конец газовыделения. Также известно, что время перемешивания литых смесей с воздухововлекающими добавками должно быть не менее 4...5 минут, тогда как газобетонные смеси перемешивают не более 1 минуты.
Ранее при изучении вопросов получения ячеистых бетонов, рассматривалось влияние каждого из факторов на характеристики ячеистых бетонов. В данной работе поставлена задача оптимизации состава аэрированных ячеистых бетонов. Многообразие факторов, влияющих на основные физико-механические характеристики ячеистых композитов, не позволяет отследить их взаимное влияние на конечные свойства получаемого материала.
Использование метода линейного программирования не решает поставленных задач, так как оперирование тремя факторами на трех уровнях не позволяет достичь желаемого результата. Поэтому, наиболее предпочтительным является решение о разбивке эксперимента на два этапа: 1) определение оптимального состава матрицы поризованной только способом воздухововлечения, аэрация сырьевой минеральной суспензии осуществляется воздухововлекающей добавкой - моющее средство «Тайга»; 2) оптимизация составов ячеистых композитов, дополнительно поризованных газообразователем.
В первом случае варьировались следующие факторы: доля золы в составе цементно-зольной суспензии, водотвердое отношение и расход поверхностно-активного вещества - моющего средства «Тайга». Доля золы изменялась в пределах от 65% до 85% от массы сухих компонентов, водотвердое отношение - от 0,47 до 0,57 и добавка - от 0,15 до 0,35% по массе.
Проведя данный эксперимент и получив необходимые отклики, можно оценить используемые составы и выбрать оптимальный для дальнейшего исследования. Для технико-экономической оценки материала предлагаем использовать соотношение цены и коэффициента качества. Лучший состав имеет следующие характеристики: средняя плотность в сухого состоянии - 1277 кг/м3; прочность - 14,8 МПа; влажность после пропаривания - 32,3%; пористость - 53%; теплопроводность - 0,55 Вт/м0С; коэффициент качества - 90,8; цена/качество - 15,06.
Средняя плотность камня, поризованного воздухововлекающей добавкой не соответствует требованиям, предъявляемым к теплоизоляционно-конструктивным материалам. Полученное значение коэффициента качества (КК=Rсж/rm2) превышает нормативный коэффициент для ячеистых бетонов (65-70), что позволяет сделать вывод о возможности его дальнейшей поризации одним из известных способов. В качестве газообразователя использовали алюминиевую пудру ПАП-1, которая взаимодействует с гидратом окиси кальция, содержащимся как в портландцементе, так и золе-унос, и способствует образованию водорода в результате прохождения следующей химической реакции:
2Al+3Ca(OH)2+6H2O→3CaO*Al2O3*6H2O+3H2 ↑+ 1260кДж/(г*моль)
В ходе исследования изменяется расход алюминиевой пудры (0,08%; 0,12%; 0,16%), водотвердое отношение (0,42; 0,47; 0,52) и температура смеси (20 0C; 40 0C; 60 0C).
По завершению работы по второй матрице планирования эксперимента получены отклики, с помощью которых можно оценить используемые составы и провести оптимизацию для заключительной характеристики материала.
Лучший состав имеет следующие физико-механические характеристики: средняя плотность в сухого состоянии - 626 кг/м3; прочность - 2,1 МПа; влажность после пропаривания - 16,4%; пористость - 76,8%; теплопроводность - 0,21 Вт/м0С; коэффициент качества - 53,6; цена/качество - 9,21. Таким образом, использование метода математического планирования в две стадии позволило получить составы аэрированных ячеистых композитов, обладающих высокими физико-механическими характеристиками. С целью повышения термического сопротивления стен, изготовленных из аэрированного газозолобетона, рекомендуем использовать строительные растворы, поризованные воздухововлекающей добавкой - моющее средство «Тайга» или клеевые силикатные составы.
Библиографическая ссылка
Косых А.В., Тугарина А.О., Корчинов А.С. КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К СНИЖЕНИЮ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СТЕН // Успехи современного естествознания. – 2004. – № 8. – С. 110-111;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13315 (дата обращения: 20.04.2024).