Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


 

БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН - СТАТЬИ

Прислать свою статью


08.09.2011

Новые крупнопористые бетоны для строительства жилья и дорог

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 4077

Автор: М.Я. Бикбау, д.х.н., А. У. Алимова

Основной проблемой широкого освоения производства крупнопористого бетона является отсутствие до последнего времени простой и надежной технологии приготовления бетонных смесей крупнопористого бетона.

Развитие технологии бетона привлекало внимание исследователей в попытках получения крупнопористых легких бетонов с новыми полезными строительно-техническими свойствами, и прежде всего способностью таких бетонов к фильтрации воды, открывающей перспективы применения их в гидротехническом, дорожном строительстве и создании дренажных систем, а также решения проблем укрепления берегов и откосов, разрушаемых выходом грунтовых вод.

Большое внимание было уделено проблеме получения легких крупнопористых бетонов в работах С.М. Ицковича с сотрудниками, изучивших основные характеристики таких бетонов, предложивших технологические решения для их производства и разработавших установку для производства беспесчаных крупнопористых бетонов на зернах крупного легкого тяжелого заполнителя.

Крупнопористые бетоны – это строительные изделия и конструкции, полученные всего из двух компонентов: зерен крупного тяжелого или легкого заполнителя и вяжущего, в наиболее часто применяемом варианте – портландцемента.

Важно заметить, что конкурентных бетонов по минимальному расходу наиболее ценного компонента – вяжущего для крупнопористого бетона пока не существует.

Расход портландцемента, по С.М. Ицковичу, составляет в среднем 100–180 кг/м3 крупнопористого бетона, что существенно удешевляет стоимость такого бетона и изделий на его основе. Небольшой расход вяжущего для крупнопористых бетонов связан с распределением его только по поверхности частиц и обеспечением контакта в точке соприкосновения поверхностей зерен крупного заполнителя.

Накопленный опыт исследований и производства крупнопористых бетонов позволяет отметить следующие особенности этих материалов:

– простоту двухкомпонентного состава и твердой части бетонной смеси;

– небольшую объемную массу;

– хорошие теплоизоляционные свойства;

– высокую воздухопроницаемость;

– способность фильтровать воду;

– низкую себестоимость бетонной смеси.

Указанные свойства крупнопористых бетонов определили основные направления применения этих материалов:

– возведение различных ограждающих конструкций;

– производство фильтрационных бетонов для дорожного строительства, гидротехнических бетонов и дренажа.

В обычных бетоносмесителях смеси для крупнопористого бетона приготовить весьма затруднительно – возникает проблема надежного сплошного покрытия каждой частички крупного заполнителя тонким равномерным слоем – оболочкой из вяжущего материала, в условиях весьма небольшой доли раствора в готовой смеси.

ОАО «Московский ИМЭТ» уже в течение 20 лет развивает новый подход к получению композиционных материалов в строительстве, заключающийся в нано-, микро- и макрокапсуляции различных дисперсий [3].

Общий вид однослойной стены строящейся по технологии КАПСИМЭТ в строящемся доме (дер. Никифорово, Московской области) с несъемной опалубкой в виде лицевого кирпича (наружная часть стены) и цементно–стружечной плиты (внутренняя часть стены)На основе нового подхода ОАО «Московский ИМЭТ» впервые в мире разработана новая технология крупнопористого бетона и получения материала на его основе – технология КАПСИМЭТ, суть которой заключается в капсуляции крупных заполнителей вяжущим веществом в специальных машинах – капсуляторах. Крупный легкий или тяжелый заполнитель (фракции от 5 до 40 мм) в течение нескольких минут за счет интенсивного физического воздействия покрывается оболочкой (капсулой) вяжущего вещества, последующее твердение которого соединяет частички крупного заполнителя в монолитную структуру – легкий крупнопористый бетон. В зависимости от выбираемого крупного заполнителя и вяжущего объемная масса получаемых крупнопористых бетонов изменяется в пределах от 200 Вид сверху однослойной стены строящейся по технологии КАПСИМЭТ в строящемся доме (дер. Никифорово, Московской области) с несъемной опалубкой в виде лицевого кирпича (наружная часть стены) и цементно–стружечной плиты (внутренняя часть стены)до 1600 кг/м3.


Получаемый после отвердевания крупнопористый бетон за счет хорошей адгезии вяжущего к поверхности зерен крупного заполнителя, а также большой плотности склеивающего цементного раствора имеет высокую механическую прочность капсулы-скорлупы, увеличивающей прочность гранул заполнителя и бетонного монолита с таким заполнителем.

Расход портландцемента, изготавливаемого по технологии КАПСИМЭТ, составляет в среднем 100–120 кг/м3, что существенно удешевляет его стоимость, а также стоимость изделий на его основе.



Технология, названная автором КАПСИМЭТ, оказалась весьма эффективной при Церковь Всех Святых в г. Дубна, Московской области: а – общий видкапсуляции керамзитового гравия цементным молочком с последующим омоноличиванием частиц в межпалубном пространстве для получения легких крупнопористых бетонов ограждающих конструкций.

Суть процесса макрокапсуляции, реализованном в разработанном впервые в мире оборудовании – капсуляторах, в применении интенсивных центробежных воздействий на различные дисперсии в виде песка и крупки, а также в щебне, при котором обеспечивается интенсивное перемещение частиц материалов на внутренней поверхности камер оригинального оборудования и активное, за несколько десятков секунд, втирание жидкого пленкообразующего в верхние слои частиц с формированием прочной капсулы. При таком подходе удалось устранить все недостатки применения обычных бетоносмесителей для получения крупнопористого бетона, снизить расход вяжущего до 80–120 кг на м3 бетона.


Церковь Всех Святых в г. Дубна, Московской области: б – наружная стена (КАПСИМЭТ)Основой нового оборудования являются стационарные и мобильные установки, рабочие камеры которых совершают вращательноколебательные движения таким образом, что при подаче в них цементного молока возникают интенсивные знакопеременные напряжения, формирующие в камере мелкокапельные вихревые потоки вяжущего раствора. Движущиеся с ударноколебательным сопряжением по спиральным траекториям частички заполнителя диспергируют и активируют, раскатывают и уплотняют тонкий слой раствора на поверхности зерен.

Значительная интенсивность колебательной энергии позволяет получить бетонные смеси с высокой вязкостью при пониженном водопотреблении. Такие бетоны за счет большой плотности склеивающего цементного раствора имеют более высокую прочность, при этом вяжущий раствор создает скорлупу, обеспечивающую прочность соединения зерен заполнителя в бетонный монолит. Минимальное количество цементного молока, обеспечивая высокую подвижность и удобоукладываемость щебеночных бетонных смесей, надежно склеивает в процессе твердения частички щебня или гравия.

Крупный легкий или тяжелый заполнитель (фракции от 5 до 50 мм) при подаче в капсуляторы циклического или непрерывного действия в течение нескольких минут за счет интенсивного физического воздействия покрывается оболочкой (капсулой) вяжущего вещества, последующее твердение которого соединяет частички крупного заполнителя в монолитную структуру – легкий крупнопористый бетон. В зависимости от природы выбираемого крупного заполнителя (от частиц вспененного полистирола до гранитного щебня), по ТУ–5745–066–054422860–04, изменения объемной массы легких крупнопористых бетонов варьируются в пределах от 100 до 1600 кг/м3.

Наиболее важные достоинства технологии КАПСИМЭТ – максимально эффективное использование легкого или крупного заполнителя непосредственно в ограждающей конструкции и низкая сорбционная способность (материал поглощает не более 1% влаги).

Структура материала КАПСИМЭТ представляет собой плотную пространственную близкую к шаровой упаковку, в которой несущими частицами могут служить любые сферические или близкие к ним частички (керамзит, гранулы пенополистирола, агломерированные глины, золы, шлак, природный щебень, пемза и т. п.). А в качестве клеящего вещества может применяться цементное молоко, жидкое стекло, битум, смола и др.

Разработанные впервые в мире технология и оборудование открывают новые возможности для производства легких крупнопористых бетонов широкого назначения как в заводских условиях, так и на строительных площадках .

В последние годы по новой технологии построено более 100 домов в Подмосковье и других регионах России, она позволяет получить однослойные, негорючие, легкие и теплые стены объемной массой 500–600 кг/м3 с прекрасной воздухопроницаемостью и долговечностью, экологической абсолютной чистотой, исключает необходимости применения вредных и недолговечных полимерных и волокнистых утеплителей. Себестоимость таких ограждающих конструкций минимальна в связи с низким расходом цемента в пределах 100–120 кг/м3 стены, дешевизной и доступностью керамзитового гравия и простотой технологии.

Прекрасные строительноэксплуатационные свойства, низкая себестоимость и долговечность макрокапсулированных легких бетонов КАПСИМЭТ позволяет полностью отказаться от узаконенного в свое время ошибочного применения вредных, пожароопасных и недолговечных «эффективных» утеплителей (минеральные ваты и базальтовое волокно, связанные фенолформальдегидными смолами; пенопласты и т. д.), превратившихся в беду жителей и строителей России.

Новая технология и оборудование решают проблему индустриального возведения легких однослойных монолитных стен на основе капсулированного керамзитового гравия, позволяют производить на стройплощадках в любое время года экологически чистые, пожаробезопасные и долговечные ограждающие конструкции, решающие, кроме того, проблему кислородного голодания человека в среде обитания. Разработанная отечественная технология является единственной в мире и может служить основой для массового строительства жилья в России, имеющей уникальную базу производства керамзитового гравия, насчитывающую и сегодня более 200 заводов.

В значительной степени основные характеристики КАПСИМЭТ соответствуют конструкционно-теплоизоляционному материалу, что позволяет возводить из него плиты, блоки, самонесущие стены и жесткие утепляющие слои кровель, а также изолировать многомерзлые грунты в жилищном и дорожном строительстве.

В настоящее время все большее применение получают системы ограждающих конструкций в виде навесных панелей двух типов – железобетонных многослойных и стеклянных из вакууммированных пакетов в металлических рамах. Остекленные ограждающие конструкции в условиях Москвы имеют сопротивление теплопередаче не более 0,8 (м2*К), что в 4 раза хуже нормативных требований к наружным стенам. Кроме того, опыт применения в Москве для строительства зданий железобетонных панелей показал, что практически все изделия, подвергнутые тепловой обработке по общепринятому регламенту ЖБК и ДСК, содержат массу дефектов в виде трещин, которые значительно снижают долговечность изделий и ставят под вопрос их применение при строительстве многоэтажных и высотных зданий.

В передовых странах, в частности в США, в качестве ограждающих конструкций многоэтажных и высотных зданий применяются исключительно крупногабаритные (30–35 м2) навесные и несущие панели из высокопрочных бетонов, твердеющие без тепловой обработки в нормальных условиях.

Выразительность таких панелей обеспечивается отделкой лицевого слоя или под природный камень, или под кирпич, или керамическими крупноразмерными плитами омоноличенного бетоном наружного слоя панели.

Поверхность несущей стены из доломитового щебня капсулированного по технологии КАПСИМЭТОАО «Московский ИМЭТ» разработаны новые знергосберегающие трехслойные панели, не нуждающиеся в пропарке, отличающиеся небольшой массой для навесных панелей в пределах 380–420 кг/м2 и для несущих 400–500 кг/м2, и содержащих, в качестве утеплителя, монолитный слой из материала КАПСИМЭТ, полученного укладкой в средний слой панелей толщиной 220–240 мм зерен пенополистирола, капсулированных тонким (0,1–0,3 мм) слоем цементного молочка [4]. В этом состоянии пенополистирол становится не горючим и долговечным. Внутренний слой панелей ИМЭТ выполнен из легкого конструкционного бетона (М300, объемной массой 1400 кг/м3), а наружный слой из литого искусственного бетонного камня на основе механоактивированного цемента марки Поверхность нижнего слоя двуслойного дорожного покрытия из нового дренирующего бетонаМ600 толщиной 60–80 мм. Сопротивление панелей теплопередаче в пределах 3,5–4,0 Вт/(м*°С)/м2 при толщине 400 мм.



Применение литого искусственного бетонного камня в наружном слое панелей позволяет получать высокую архитектурную выразительность изделий с различным рельефным рисунком и окраской за счет формовки лицевого слоя панели на полимерных или резиновых матрицах «лицом вниз» на специально разработанном стенде, позволяющем получать крупногабаритные панели ИМЭТ при нормальных температурах в условиях строительной площадки.

При использовании в ограждающей наружной стене многоэтажных зданий теплоизоляционного бетона КАПСИМЭТ в сочетании с новой конструктивной схемой зданий, разработанной ОАО «Московский ИМЭТ», на первом этапе возводится фундамент и металлический каркас с жесткими железобетонными дисками перекрытий, воспринимающими все виды нагрузок. По разработанной архитектурно-строительной системе ИМЭТ [5] несущие конструкции здания выполняются из трубобетона и горизонтальных дисков перекрытия из сборных пустотных плит, опирающихся на длинномерные ригели, или монолитного железобетона, а наружные стены выполняются однослойными из легкого теплоизоляционного бетона КАПСИМЭТ, изготовленного из капсулированного цементным молоком и омоноличенного в межпалубном пространстве керамзитового гравия. При возведении подобных наружных стен многоэтажных зданий строителей прежде всего привлекает желательная максимальная индустриальность возведения ограждающих конструкций, определяющая во многом стоимость и темп работ по строительству зданий.

Как показали наши исследования, применение различных щебней в виде крупного заполнителя позволяет по технологии КАПСИМЭТ получать и несущие стены малоэтажных дешевых домов, так, на рис. 7 приведено фото несущей стены строящегося коттеджа на основе капсулированного доломитового щебня (расход цемента 130 кг/м3) с прочностью бетона стены на сжатие около 90 кг/см2.

Вид перфорированного слоя износа разработанного дорожного покрытия сверхуКрупнопористые бетоны оказались весьма перспективны для строительства водопроницаемых дорожных и аэродромных покрытий с коэффициентом фильтрации в пределах 0,2–3 см/с, прочностью на сжатие в 28 суток нормального твердения 120–150 кгс/см2, морозостойкостью не менее 80–100 циклов, отсутствием усадки, исключением швов теплового расширения и развитой шероховатостью.

Необычная ячеистая структура материала КАПСИМЭТ с плотной упаковкой зерен крупного заполнителя и тонкими, в десятые доли миллиметра, склеивающими прослойками гидратированного цемента, обуславливает высокие строительно-технические свойства нового материала – при весьма высокой, превосходящей асфальтобетон прочности, в нем не распространяются трещины, он не подвержен тепловой усадке и Вид разреза перфорированного слоя износа разработанного дорожного покрытиярасширению, отличается высокой водо- и воздухо- проницаемостью и морозостойкостью. Поверхность КАПСИМЭТ шероховата, на нее прекрасно ложится и закрепляется штукатурка, а на такое основание покрытия великолепно ложится слой асфальта.

Новые бетоны и покрытия могут быть особенно эффективны для строительства различных площадей, дорог, особенно в сельской местности, а также строительства полос и площадок малых аэродромов с низкой себестоимостью за счет использования местного щебня или гравия с небольшим (8–10% массы) расходом портландцемента.

Создание оптимальной текстуры поверхности дорожных покрытий является в настоящее время одним из основных направлений повышения безопасности движения автотранспорта, определяющей сцепные качества дорожных покрытий для обеспечения высокого трения в контакте автомобильной шины с поверхностью качения [6]. Во всем мире при строительстве автомобильных дорог получают распространение различные способы изготовления дорожных покрытий с шероховатой структурой [7].

Нами разработан способ изготовления двухслойного шероховатого дорожного покрытия из цементобетона:

– верхний слой покрытия – слой износа – изготавливают из цементно-песчаного раствора толщиной от 5 до 20 мм с нанесением на него равномерно распределенных по поверхности и на всю толщину перфораций в виде перевернутых усеченных конусов или многоугольных пирамид из расчета суммарной площади перфорации от 5 до 20% площади покрытия, причем диаметр большего основания усеченных конусов и пирамид выбран в пределах от 5 до 10 мм, угол наклона боковых ребер конусов и пирамид к вертикальной оси составляет от 15о до 40о;

– нижний слой покрытия изготавливают из дренирующего цементобетона путем совместной обработки в смесителе – капсуляторе раствора цементного вяжущего, плотного заполнителя в виде щебня фракций в пределах от 2–х до 10 мм, мелкого заполнителя в виде дисперсного материала, например, кварцевого песка.

На рис. 4 показана поверхность нижнего слоя шероховатого дорожного покрытия, получаемого согласно предлагаемому способу; на рис. 5 – пример перфорированной поверхности слоя износа.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в сочетании прочного верхнего слоя износа с заданной перфорацией с нижним слоем покрытия в виде крупнопористого дренирующего цементобетона, отличающегося высокими шероховатостью и водопроницаемостью (рис. 4).

Бетонную смесь для нижнего слоя изготавливают, например, на разработанных ОАО «Московский ИМЭТ» смесителях-капсуляторах (см. патент РФ № 2201341 «Смеситель-капсулятор», 2001 г.) непосредственно на месте строительства дорожного полотна или на стационарных пунктах с перевозкой бетонной смеси самосвалами или бетоносмесителями.

Верхний слой покрытия – слой износа – изготавливают обычным смешиванием в смесителях из мелкозернистого бетона, которым покрывают нижний слой покрытия из дренирующего бетона известными способами, например, методом «свежий на свежий», толщиной от 5 до 20 мм с нанесением на него после начала схватывания равномерно распределенных по поверхности и на всю толщину перфораций в виде перевернутых усеченных конусов, многоугольных пирамид или эллипсовидных насечек из расчета суммарной площади перфорации от 5 до 20% площади покрытия (рис. 5).

Изготовление верхнего слоя покрытия – слоя износа – из плотного и прочного цементобетона с нанесенной на его поверхность сквозной перфорацией на всю толщину этого слоя не только сохраняет дренирующие свойства покрытия, но и обеспечивает повышенную водопроницаемость и устойчивую шероховатость покрытия, улучшая таким образом его эксплуатационные характеристики за счет увеличения сцепления колес автомобиля с дорожным покрытием.

Новое оборудование позволяет также эффективно окрашивать как пески и крупку, так и щебень для получения долговечных декоративных покрытий и разметки дорог и площадей.

Учитывая высокую фильтрующую способность крупнопористых бетонов, они также могут эффективно применяться методом «стена в грунте» для укрепления откосов речных и морских берегов, обычно разрушаемых выходом грунтовых вод, а также для дренажа фундаментов различных зданий и сооружений. Перспективна применимость бетонов КАПСИМЭТ для защиты тел плотин и водосбросов при нештатных ситуациях в виде наводнений и штормовых воздействий.

Литература

1. Ицкович С.М. // Крупнопористый бетон (технология и свойства). М., Стройиздат. // 1977. 117 с.

2. Горячева И.А. Автореферат кандидатской диссертации. // Совершенствование технологии возведения монолитных стен в сельском строительстве. М. 1984. 16 с.

3. Бикбау М.Я. «Нано-, микро- и макрокапсуляция – новые направления получения материалов и изделий с заданными свойствами». // Журн., Сухие строительные смеси. М., 2010. № 1. 33–36 с.

4. Бикбау М.Я. «КАПСИМЭТ – новая технология крупнопористого бетона». // II Всероссийская (Международная) конференция по бетону и железобетону. М., 2005. т.4. 36–43с.

5. Бикбау М.Я. «Новые комплексные технологии строительства жилья». // Журн., Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ1 века. 2011.

№ 1, 30 с.;

№ 2, 37 с.;

№ 3, 36 с.;

№ 4, 43 с.

6. М.В.Немчинов. // Текстура поверхности дорожных покрытий. МАДИ, М., 2010. 1,2 тома)

7. Ю.Г. Ланге. Применение пористого дренирующего цементобетона при строительстве слоев дорожной одежды. Обзорная информация // Вып. 6. Федер. дор. агентство Минист. транспорта РФ. М., 2007. 88 с.

Источник информации: журнал "ЖБИ и конструкции"


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151503373242

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"