Учебное пособие 800523

Полученные поризованные бетоны в отличие от своего аналога пенобе-

тона характеризуются большей простотой организации и управления процессами формирования макропористой структуры, не требуют высокого уровня технологической культуры, свойственной производству пенобетонов. В связи с вышеуказанным, перспективность производства и применения цементных поризованных бетонов нормального твердения предопределяется возможностью обеспечения достаточной простоты технологии их получения, которая позволяет вне связи с элементами традиционной для крупных заводов инфраструктуры получать эффективные конструкционные и конструкционно-

теплоизоляционные материалы.

Основой выполненных разработок является концепция гибкой техноло-

гии. Понятие «гибкость» в приложении к гибким производственным системам соотносится с их быстрой приспособляемостью, адаптивностью, легкой переналаживаемостыо, относительно простой сочетаемостью с другими системами и встраиваемостью в них, с универсальностью. Понятие «гибкость» следует рассматривать как возможность получения в зависимости от целей и условий реализации задачи многовариантных ее решений с сохранением их высокой эффективности без изменения принципов технологии. Главным в качественных критериях гибкости является многовариантность, примени-

мость технологии с ее сохраняющимися неизменными основными признаками к разным начальным условиям и выдвигаемым требованиям. В отноше-

нии поризованного бетона (как материала) различного функционального назначения и его технологии можно говорить о следующих признаках, состав-

ляющих основу для обеспечения гибкости технологии:

1)единый принцип получения макропористой структуры бетона - возду-

хововлечение при перемешивании;

2)единая последовательность и совокупность химико-технологических этапов получения бетона из исходного сырья, включающая подготовку сырья (измельчение, фракционирование), получение поризованной сырьевой смеси, формование сырца бетона, организация процессов его твердения;

3)единая совокупность применяемых аппаратов и оборудования для реализации этапов технологии и ее процессов;

4)при едином принципе формирования макропористой структуры бетон можно получать из разнообразного сырья.

11

Простота поризации воздухововлечением при перемешивании позволя-

ет иметь материал с разной мерой наполнения смеси макропорами. Универсальность способа поризации бетонов воздухововлечением в процессе пере-

мешивания исходных компонентов с химической добавкой открывает возможности получения большого разнообразия (номенклатуры) поризованных бетонов.

Из вышесказанного следует, что номенклатура поризованных бетонов должна рассматриваться исходя из классификационных признаков:

1)назначения и функциональных характеристик (конструкционный, кон-

струкционно-теплоизоляционный, теплоизоляционный материал);

2)области применения или вида строительной конструкции (материал для наружных и внутренних стен, перегородок, полов, перекрытий, покрытий зданий и др.);

3)технологии изготовления (при одностадийной или многостадийной поризации, в заводских или построечных условиях, при нормальном или ускоренном твердении, в монолитном исполнении или в виде отдельных строительных деталей);

4)вида омоноличивающего (связующего) материала;

5)вида и масштаба зернистых включений (материал с микронаполните-

лем, мелким, крупным заполнителем; плотным или пористым заполнителем).

Важно отметить, что группа цементных поризованных бетонов по своим составам, характеристикам структуры и свойствам удовлетворяет требо-

ваниям изготовления их и в заводских, и в построечных условиях, в том числе в виде монолитных конструкций и сооружений. Может быть организовано получение поризованного бетона различного строительного назначения, с использованием которого могут быть возведены все конструктивные элемен-

ты здания - фундаменты, несущие и ограждающие конструкции, перекрытия и их теплоизоляция. Конкурентоспособность цементных поризованных бето-

нов может возрасти именно при реализации монолитного способа изготовления с использованием цементного связующего, песка естественной грануло-

метрии или каких-либо наполнителей техногенного происхождения. Это связано, во-первых, с возможностью организации процессов твердения поризо-

ванных бетонов на цементном связующем непосредственно в возводимой конструкции. Во-вторых, использование немолотого песка или техногенных продуктов позволяет исключить дополнительные технологические переделы,

12

связанные с подготовкой сырьевых компонентов. Вследствие этого имеется возможность в построечных условиях организовать технологический процесс получения бетона с использованием мобильных установок без создания сложной производственной инфраструктуры.

1.2.Перспективы применения поризованного бетона

всовременном строительстве

Всвете современных требований к материалам для теплоэффективного жилого дома в общей системе направлений повышения уровня теплозащиты возникает необходимость переоценки подходов и требований к материалам для ограждающих и конструктивных (несущих) элементов зданий. Сегодня очевидно, что для ограждающих элементов конкурентоспособны и перспективны материалы с максимально возможным исключением несущих функций

ипредельным снижением плотности для обеспечения минимальной теплопроводности и соответственно повышенного термического сопротивления.

Одновременно с этим и для материалов несущих конструктивных элементов обоснованными оказываются требования снижения плотности как средства уменьшения их теплоемкости, что позволит сократить потребление теплоты на доведение температуры конструкций до значений, необходимых при соз-

дании комфортных условий в помещении 28-30 .

Сегодня эффективность всех конструкционных, конструкционно-

теплоизоляционных и теплоизоляционных строительных материалов должна рассматриваться в контексте нового стандарта жилья и архитектурно-

строительной системы (АСС) зданий (рис. 1).

Под архитектурно-строительной системой понимается 31 совокупность:

1)конструктивной подсистемы, включающейнесущие конструкции здания;

2)пространственной подсистемы здания, обусловливающей вариантность планировочных решений;

3)подсистемы материалов и изделий, а также 4) технологической подсистемы, отражающей строительные технологии и технологии производства строительных материалов.

В итоге тип АСС здания определяет конкурентоспособность, комфорт-

ность, экологические качества и ресурсоемкость строительства, а также последующие эксплуатационные затраты. АСС диктует тип применяемых строительных материалов, изделий и конструкций, строительные технологии

13

Рис. 1. Схема взаимодействия подсистем АСС 31

и технологии производства материалов, ресурсоемкость строительства.

Востребованность материалов и изделий нового поколения обусловливается, как отмечалось, новыми архитектурно-строительными и конструк-

тивными системами зданий. Поэтому при разработке концепции новых модификаций макропористых бетонов необходимо опираться на анализ архи-

тектурно-строительных и конструктивных схем зданий и адаптированных к ним материалов и изделий. В такой постановке взаимосвязанного рассмотре-

ния составных технологических частей строительного производства следует говорить о концепциях соответствующих строительных систем, ориентиро-

ванных на определенные ниши жилищного и гражданского, городского и сельского строительства.

Анализ различных типов конструктивных систем (каркасных, бескаркасных, объемно-блочных, комбинированных) позволил заключить, что наи-

более перспективными с точки зрения реализации требований по повышению теплозащиты зданий гибкости планировочных решений являются:

каркасная конструктивная система для многоэтажного строительства,

бескаркасная система с поперечными несущими стенами для много-

этажного и малоэтажного строительства,

бескаркасная система с продольными несущими стенами для малоэтажного строительства.

14

Главным отличительным моментом здесь является то, что эффектив-

ность данных систем определяется разделением несущих и теплоизолирующих функций материалов в конструкциях (рис. 2). В предложенных вариан-

тах стеновой материал заполняет пространство в пределах одного этажа здания, не выполняет несущих функций, и, следовательно, для него не обяза-

тельно наличие высоких прочностных характеристик, которые как раз и не могут быть обеспечены при высокой пористости материала, создаваемой по условиям получения соответствующих теплоизолирующих свойств. Для реализации предложенных вариантов применяемые макропористые бетоны должны отвечать двум основным требованиям. С одной стороны, они должны обеспечивать высокий уровень теплозащитных свойств при сохранении необходимых проектно-нормативных характеристик материала, с другой стороны, создавать возможность применения гибких и универсальных тех-

нологических решений при их производстве. Матрица эффективных вариантов конструкций наружных стен зданий в одно-, двух- и трехслойном испол-

нении для мало- и многоэтажной застройки с применением мелкоштучных газосиликатных изделий и монолитного поризованного бетона представлена

втабл. 2 30 .

Сучетом обозначенных факторов решение вопросов повышения тер-

мического сопротивления ограждающих конструкций жилых зданий может опираться на сочетание применения двух традиционно выделяемых классов макропористых бетонов - ячеистого бетона автоклавного твердения (газосиликата) и цементного макропористого бетона неавтоклавного твердения (по-

ризованного бетона). Объединение возможностей поризованного бетона в качестве материала для несущих элементов зданий и автоклавных ячеистых бетонов пониженной средней плотности и ультралегковесных как материала для ограждающих конструкций позволит, по нашему мнению, наиболее ра-

ционально обеспечивать современные требования к теплоэффективности жилых зданий.

15

Таблица 2

Характеристика стен по вариантам их исполнения

19

2. ПРОБЛЕМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ СВОЙСТВ

ПОРИЗОВАННЫХ БЕТОНОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Для эффективного использования и расширения области применения цементных поризованных бетонов нового поколения в монолитном строи-

тельстве необходимо всестороннее изучение их физико-механических свойств. Применение поризованного бетона в качестве конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного материала требует оценки его расчет- но-нормируемых характеристик не только непосредственно после окончания технологического цикла, но и меры их изменения и сохранности во времени.

Такая постановка задачи представляется вполне закономерной, так как результаты проведенных комплексных исследований являются основой разработки решений по технологии поризованных бетонов, а также нормирова-

ния и составления рекомендаций по проектированию конструкций.

2.1. Конструкционные свойства поризованных бетонов

Для решения задач разработки технологии цементных поризованных бетонов была выполнена программа экспериментальных исследований про-

цессов структурообразования и рецептурно-технологических факторов получения мелко- и микрозернистого поризованного бетона на основе типич-

ных представителей природного и техногенного сырья. При осуществлении разработок учитывались следующие предпосылки и требования:

1)для получения поризованного бетона должно использоваться минимально возможное число исходных сырьевых компонентов;

2)необходимым условием простоты технологии является несложность подготовки сырья, поэтому получение поризованного бетона на основе различных видов природного и техногенного сырья не должно требовать дополнительной их переработки;

3)поризованный бетон должен обладать достаточной несущей способностью - пределом прочности при сжатии на уровне нормируемых требо-

ваний к материалам несущих и самонесущих конструктивных элементов зданий высотностью 4-5 этажей;

4)пористость бетона должна обеспечивать такой уровень теплоизолирующей способности, чтобы стена из него по критерию материалоемкости могла конкурировать со стенами из ячеистых и легких бетонов;

20