Прочность пенобетона: Основные достоинства и недостатки пеноблоков

Содержание

Основные достоинства и недостатки пеноблоков

В настоящий момент пенобетон является одним из самых популярных материалов используемых при строительстве коттеджей и малоэтажных зданий различного назначения. Популярность пеноблоков такова, что производственные мощности заводов, мини цехов и установок, принадлежащих владельцам коттеджей и земельных участков, едва успевают покрывать постоянно растущий спрос на данный вид продукции.

Причины роста популярности пеноблоков и пенобетона:

  • Растущие объемы малоэтажного строительства;
  • Выдающиеся технико-эксплуатационные свойства;
  • Привлекательная цена;

Основные технико-эксплутационные свойства пеноблоков

Высокая прочность 
Прочность пеноблока на сжатие колеблется в пределах 3,5-5,0 МПа: это означает, что некоторые марки пеноблоков могут быть использованы при строительстве зданий, высота которых составляет три этажа и менее. 

Низкая плотность 
Плотность пеноблоков в зависимости от марки составляет от 400 до 1600 кг/м. куб., что в 2…4 раза меньше, нежели плотность другого легкого материала - керамзитобетона. В сущности, плотность пенобетона не намного больше плотности массива древесины: это, в свою очередь, позволяет снизить затраты на хранение и транспортировку блоков, а также упрощает работу с ними при возведении зданий. 

Низкая теплопроводность 
По своим теплоизоляционным свойствам пеноблоки практически не уступают натуральной древесине и в 3…4 раза превосходят обычный глиняный кирпич. Последнее означает, что стена из пеноблоков стандартного размера (200х188х388мм.), выложенных в один ряд, сохраняет тепло так же, хорошо как кирпичная стена толщиной 60-80 см. 

Отличная звукоизоляция. 
Благодаря огромному количеству пор, заполненных воздухом, пеноблоки обладают великолепными звукоизоляционными свойствами. Это является особенно важным в то при строительстве зданий в больших городах, где уличный шум является практически постоянным раздражающим фактором 

Влагостойкость 
Пеноблок практически не имеет открытых пор, а потому его влагостойкость весьма и весьма высока. Блоки, изготовленные в полном соответствии с ГОСТами, способны держаться на поверхности воды 7 суток и более 

Морозостойкость 
Огромное количество мелких пор обеспечивает воде достаточно возможностей для миграции при замерзании. Благодаря этому свойству пенобетон сохраняет свойства даже при очень низких температурах 

Огнестойкость 
Пенобетон не горит и не поддерживает горения. Соединения, образующиеся при нагревании пеноблоков, до очень высоких температур не являются токсичным: сам бок способен сопротивляться открытому пламени до 8 часов 

Однородность структуры 
В отличие от железобетона или керамического кирпича с отверстиями пеноблоки имеют абсолютно однородную мелкопористую структуру по всей толще материала. Это позволяет применять к ним практически все методы механической обработки, включая пиление, сверление, штробление и т.п.

Сферы применения пеноблоков

В настоящий момент пеноблоки широко используются при:

  • Возведении стен, несущих нагрузку, а также при создании прочих конструкционных изделий. С этой целью применяют пеноблоки, изготовленные из пенобетона прочностью;
  • Возведение стен, не несущих конструкции и создание конструкционно-теплоизоляционных изделий. Подавляющее большинство пеноблоков и плит используется для возведения именно таких конструкций. Плотность пенобетона используемого при их изготовлении колеблется в пределах 600…1100 кг/м. куб;
  • Утепления полов и создания теплоизоляционных изделий. В этом случае строители применяют пеноблоки минимальной плотности, поскольку именно они обладают наилучшими теплоизоляционными свойствами; 
     

При копировании информационных материалов прямая ссылка на наш сайт обязательна!

Все тексты сайта охраняются законом — Об авторском праве от 09.07.1993 г. N 5351-1.

Cвойства пенобетона: прочность и плотность

Одним из факторов, объясняющих рост популярности этого искусственного камня, является стремление к энергосбережению. Изменения, внесенные в СНиП № II-3 от 1979 года, затрагивают теплотехнические нормы, которым именно пенобетон соответствует как нельзя лучше. Но его особенности выявляют некоторые противоречия, которые возникают при оценке качеств данной продукции.

Дело в том, что при проектировании различных конструкций специалисты ориентируются не в последнюю очередь на прочность применяемых материалов. От этого зависит и долговечность всей постройки, и межремонтный срок ее эксплуатации. Если для различных видов тяжелых и средних бетонов учитывается несколько показателей, то для ячеистых важнейшей является только 1 характеристика – прочность (имеется в виду ее класс). Различается 3 вида – на растяжение, сдвиг и на сжатие. Обычно для пенобетона учитывается последний «параметр».

Одной из особенностей искусственных камней является пористость их структуры. Именно это обеспечивает такое ценное свойство материалов, как низкая теплопроводность. Наличие воздушных пузырьков в объеме существенно снижает теплопотери любого строения и позволяет ощутимо сэкономить (и по времени, и по стоимости) на дальнейшем утеплении всей конструкции.

Этим объясняется интерес покупателей, прежде всего, к такому показателю, как плотность пенобетона (обозначается как «D» с размерностью «кг/м3»). Почему? По сути, она говорит о том, сколько весит 1 м3 материала. И вот здесь возникает некоторое несоответствие с предпочтениями застройщиков. С одной стороны, пенобетон ценится за малый вес (что облегчает монтаж и позволяет возводить более «простой» фундамент) и низкую теплопроводность. С другой – чем выше плотность, тем меньше в структуре пустот. Следовательно, теряется такое ценное свойство пенобетона, как сбережение тепла.

Вывод – чем «теплее» этот искусственный камень, тем он менее прочный. Поэтому при покупке пенобетона нужно принимать компромиссное решение, искать «свой» оптимальный вариант в зависимости от специфики конкретного строения. Этим и объясняется одна их особенностей применения этого материала – единой рекомендации по его использованию на все случаи жизни быть не может. Подход в определении класса – индивидуальный.

Плотность пенобетона – как выбрать

1.    Использовать блоки с характеристикой «D» в пределах 600 – 700 кг/м3. Это оптимальный вариант, так как данные изделия способны выдержать нагрузку даже от ж/б плит межэтажных перекрытий, причем обустройство армирующего пояса не обязательно. Про древесину речь не идет, она укладывается без ограничений. Но строить здание более чем в 2 этажа из таких пеноблоков без дополнительных мер предосторожности (усиления) не рекомендуется, при этом подразумевается точный, профессиональный расчет всех несущих элементов строения.

2.    Учитывая высокие теплоизоляционные свойства пенобетона, использовать его в качестве вспомогательного материала, для утепления. Это подразумевает проектирование и возведение конструкций многослойных, в которых искусственный камень не несет никакой нагрузки. Это позволяет использовать продукцию более дешевую, с меньшей плотностью.

В этом случае не рекомендуется применять пенобетон только на отдельных участках. Если делается заливка его готового раствора или производится отделка стен блоками, то монтаж искусственного камня осуществляется по всему периметру и площади поверхности. «Сборные» конструкции, когда облицовке пенобетоном подвергались только отдельные части здания, показали свою неэффективность. При таком исполнении появляются «зоны холода», что в холодное время вызывает появление на данных участках избыточного конденсата, а иногда даже инея. Резко возрастают теплопотери, и теряется смысл использования искусственного камня в качестве утеплителя.

Существует несколько методик, обеспечивающих улучшение свойств пенобетона. Некоторые из них могут быть применимы и при самостоятельном изготовлении блоков. 

Способы повышения прочности  

•    Выдерживать готовую продукцию в условиях с повышенной концентрацией углекислоты.
•    В процессе «созревания» изолировать от внешней среды влагонепроницаемыми материалами.
•    Подвергнуть пропариванию.
•    Ввести в состав смеси соответствующие добавки.

Совет

•    У этого искусственного камня есть одна особенность – он с течением времени становится прочнее. Это нужно учитывать при проведении расчетов.
•    При самостоятельном приготовлении пенобетона необходимо учитывать, что на его прочность оказывают влияние характеристики всех применяемых ингредиентов (вяжущее, заполнители, добавки), особенно марка цемента. Многое зависит именно от свойств вяжущего. Во-первых, дата изготовления. Через 3 – 4 месяца характеристики цемента снижаются примерно на 40%. Во-вторых, как он хранился, в каких условиях? 

 

Показатели плотности и прочности пенобетона

При выборе бетона или цемента покупатели ориентируются прежде всего на марку или класс прочности.

Марочная прочность, предусмотренная ГОСТами, подразумевает деление на марки (м-200, м-300 и т. д) обозначая таким образом предел прочности на сжатие в кгс/кв. см.

Классы прочности ( в-15, в-22.5 и т. д.) обозначают почти тоже самое, но с небольшими нюансами. Более подробную информацию по классификации бетона читайте в разделе классы и марки бетона.

Для пенобетонных блоков имеет значение лишь один из этих параметров – класс прочности.Несмотря на важнейшее значение класса прочности стенового материала, от которого зависит целостность и долговечность всей возводимой конструкции, производители и покупатели пенобетонных блоков наиболее часто упоминают другой параметр – плотность пеноблока.Плотность пенобетона обозначается литерой D c цифровым значением плотности в кг на куб. м. То есть плотность пенобетона D600 говорит о том, что кубометр такого пенобетона весит 600 килограмм (при условии определенной влажности).Казалось бы, какая разница сколько килограмм весит куб пенобетона?

Ну весит 600 и хорошо, весит 800 тоже неплохо.Это же не фундаментный блокиз бетона, который при аналогичном размере весил бы две с половиной тонны. Для нагрузки на фундамент и перекрытия плотность пенобетона не имеет решающего значения. Пенобетон, как и все легкие бетоныценится в основном не за свои легковесные качества.Его главная задача – обеспечить минимальную теплопроводность (маскимальную теплоизоляцию) стен, при сохранении необходимой прочности всей стеновой конструкции.

Вот тут и кроется главный компромисс между прочностью и теплоизоляцией. Для примера приведем такую таблицу, в которой сопоставлены все основные характеристики пеноблоков.Основное предназначение пеноблокаПлотность пеноблокаКласс прочности ВАналогичная марка бетонаКоэффициент теплопроводностиКоэффициент морозостойкости FТеплоизоляционный контур стенD400В0,75М-100,09-0,10 D500В1М-150,10-0,12 Несущий и теплоизоляционный пеноблокD600В2,5М-350,13-0,14F15-F35D700В3,5М-450,15-0,18F15-F50D800В5М-600,18-0,21F15-F75D1000В7,5М-1000,23-0,29F15-F50Несущие стеныD1100В10М-1500,26-0,34 D1200В12,5М-1500,29-0,38Как Вы видите, при увеличении плотности пеноблока повышается его прочность и теплопроводность. И если прочность лишней не бывает, то в случае с теплопроводностью все обстоит иначе.

Более высоки коэффициент теплопроводности говорит о том, что материал хуже держит тепло, и так же плохо противостоит холоду, воздействующему на стены вашего дома со стороны улицы.При снижении плотности пенобетона, происходит улучшение теплоизоляционных характеристик, но пропорционально падает и несущая способность стен из пеноблоков. Чем теплее пеноблок, тем меньшую нагрузку он способен выдержать.Любопытно сравнение прочности пеноблоков с прочностью классического строительного бетона. Как Вы видите в таблице, марочная прочность стандартного пеноблока плотности D600 составляет всего М-35 (класс В2,5), что почти в десять раз меньше чем марка бетона, которую использовали для заливки Вашего фундамента (например тот же бетон м350).

Как выбрать нужную плотность пеноблоков (пенобетона)

Как мы уже выяснили, плотность пенобетонного блока напрямую связана с его теплоизоляционными характеристиками и несущей способностью. Чем теплее, тем слабее, чем прочнее, тем холоднее. Значит нужно искать компромисс.

Вариантов в общем не так уж и много.

В большинстве случаев в качестве самостоятельного (конструкционного и теплоизоляционного) стенового материала строители используют пеноблоки плотностью D600-D700. Подобные блоки способны выдерживать нагрузку от монолитных перекрытий без устройства армопояса, или готовых плит перекрытий (но с обязательным устройством армопояса по периметру укладки плит). Безусловно, все виды деревянных перекрытий так же применимы в домах из пеноблоков такой плотности.

В качестве альтернативных решений строители создают многослойные конструкции. Где пеноблоки низкой плотности используются лишь в качестве теплоизоляционного материала, а роль несущих элементов достается кирпичу, пескобетонным блокам или монолитному бетону.

Все комбинированные конструкции с использованием пеноблоковжелательно делать в виде контуров-оболочек.

То есть, если есть стена из кирпича, то её нужно полностью облицевать пенобетонными блоками, а не делать это кусками или каким-то отдельными элементами. Несколько лет назад строители не особо доверявшие пенобетону использовали смешанные конструкции, когда угловые элементы здания выкладывались из пескобетонных блоков, а промежуток между этим вертикальными “столбами-углами” из пескобетонных блоков заполнялся пеноблоками. По периметру отливался армопояс (монолитная бетонная лента, распределяющая нагрузку от плит перекрытий на стены из пеноблоков) и ставились готовые плиты перекрытия.

Безусловным недостатком подобного решения является наличие холодных углов и стен в виде бетонных столбов-углов и армопояса. Современые строители вряд ли применяют подобные конструкции, но это было, и от того что было, многие страдают до сих пор.

Особенно холодной зимой, когда внутри дома, на углах и под потолком появляется иней и плесень. Надеюсь, что немного помог Вам разобраться в марках, плотностях, теплопроводности и прочих важных характеристиках материалов, которые Вы покупаете. По всем невыясненным пенобетонным вопросам пишите на [email protected] С плотным и прочным непромерзающим приветом, Эдуард Минаев.

Экспертом произведены измерения скорости распространения ультразвука в пенобетонных конструкциях для определения средней прочности на сжатие, класса и марки пенобетона (см. Приложение № 1, фото).

Измерения производились ультразвуковым тестером УК1401, согласно ГОСТ 17624-87 «Бетоны.

Ультразвуковой метод определения прочности». Число и расположение контролируемых участков на конструкциях установлены с учетом требований ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности».

По выполненным измерениям произведены расчеты средней прочности бетона, определены марка и класс по прочности пенобетона на сжатие.

Результаты занесены в Таблицу №1.

Таблица №1

№ участка замеровСкорость распространения ультразвука на участкахБлижайший класс пенобетона по прочности на сжатиеМарка пенобетона по средней плотности1.11800 м/сВ 2,5D 6001.21830 м/сВ 2,5D 600 1.31790 м/сВ 2,5D 600 2.11830 м/сВ 2,5D 600 2.21820 м/сВ 2,5D 600 2.31860 м/сВ 2,5D 600

Определение класса бетона

Выявленные показатели прочностных характеристик пенобетона составляют:

    ближайший класс пенобетона по прочности на сжатие – В 2,5;марка пенобетона по средней плотности – D 600.

Данные показатели свидетельствуют о том, что пенобетон предназначен не для строительства несущих стен, и несет в себе теплоизоляционный характер.

Оценка работ по возведению жилого дома

Экспертиза залива квартиры- Когда, в какой период (июль – сентябрь 2008 г.) произошел залив квартиры? Определить рыночную стоимость ущерба, восстановительного ремонта квартиры от залива, на момент залива и на дату проведения экспертизы?Экспертиза кухни- При проверке пола из плитки при помощи уровня выявлены отклонения от плоскости величиной до 5 мм на 2 метра. Швы между плитами не затерты.

При простукивании плитки пола выявлены изменения характера звучания. Между элементами плинтуса выявлены пустотыЭкспертиза жилой квартиры- Экспертиза квартиры на соответствие СНиП и ГОСТ, а также обмер площади квартиры с экспликацией помещений.Экспертиза конструкции стен здания- Несущие конструкции (наружные стены) здания выполнены из керамического кирпича толщиной 1, с облицовкой толщиной ? из силикатного кирпича.

    Дата: 02-04-2015Просмотров: 124Комментариев: Рейтинг: 49

Плотность пенобетона: влияет ли данный параметр на строительство? Зачем его знать?

Благодаря своим надежности, легкости, прочности и экологичности пенобетонные блоки на сегодняшний день считаются наиболее популярным строительным материалом.

Благодаря своим свойствам пенобетон является одним из самых популярных строительных материалов на сегодняшний день.

Все его характеристики отталкиваются от значения плотности, а именно его легкость, обрабатываемость. Работая с такими блоками, сразу видно, насколько легко из них возводить здания, к тому же они способствуют хорошей теплоизоляции. А это, в свою очередь, помогает не волноваться о дополнительной защите стен.

От чего зависит плотность пеноблоков? На такую характеристику влияет два момента: пористость и количество легкого наполнителя.

В качестве последнего обычно используется песок и зола-унос. Так как они имеют собственную плотность, то в зависимости от пропорций в растворе это дает и плотность самому материалу. Немаловажным является и такой компонент, как пенообразователь.

Почему так важна плотность пенобетона: основные характеристики

Схема производства пенобетона.

Такой показатель материала во многом влияет на массу, прочность и теплоизоляционные свойства пеноблока.

Что касается веса, то чем выше плотность, тем тяжелее будет 1 куб материала. В наименовании марки ее обозначают буквой D.

От плотности будет зависеть и прочность изделий.Это связано с тем, что в структуре таких блоков присутствуют пустоты, которые образуются во время замеса раствора.

Пенообразователь и цемент вступают в реакции, вследствие чего и выделяется газ. Он же, в свою очередь, создает неоднородность массы, а это уже негативно влияет на прочностные характеристики. К примеру, если для сравнения взять марки D400 и D1200, то первые имеют прочность в 8-15 кг/см², в то время как вторые обладают показателем в 70-100 кг/см².

У пенобетона плотность влияет и на теплопроводность материала. Данное свойство характеризует тот момент, насколько хорошо материал может удерживать тепло в помещении. Если же этот показатель будет выше, то холоднее будет находиться в таком здании.

Классификация пенобетона.

Следует отметить и тот факт, что влагопоглощение материала во многом прямо пропорционально показателю плотности. Если использовать в строительстве пенобетон с меньшей уплотненностью, то такая характеристика иметь будет показатель 5, а если с большей, то 0,5. Насколько материал терпим к воздействию влаги, настолько он стоек и к морозам, ведь частицы воды при минусовых температурах кристаллизуются и застывают внутри блоков.

Соответственно, последние быстро охлаждаются. К тому же этот параметр указывает на то, какое количество циклов замораживания и оттаивания может выдержать пенобетон. Чем выше этот показатель, тем дольше простоит здание.

Не следует забывать и том, что такой материал создавался для средних климатических условий. Поэтому если его использовать при других условиях, то технические характеристики пенобетона могут несколько меняться.

Но есть и противоречивые моменты, касающиеся данного материала.

Опытные застройщики знают, что, работая с ячеистыми стройматериалами, следует учитывать их прочность, то есть класс. Для этого они ориентируются на три параметра: на растяжение, сжатие и сдвиг. При этом к пенобетону относится конкретно сжатие.

Характеристика блоков из пенобетона.

Наличие воздушных пузырьков в структуре помогает свести теплопотери к минимуму, значит, такое строение дополнительно в утеплении не нуждается. Маркируется пенобетон цифрой, которая указывает на вес 1 м³. Но тут и возникают камни преткновения.

Материал популярен потому, что имеет небольшую массу (дает возможность вести работы на различной высоте, при этом фундамент здания не требует монолитности, можно использовать облегченный вариант) и низкий показатель по теплопроводности. Но если использовать пенобетон с высокой плотностью, то он будет иметь меньше пустот, которые влияют на первые две характеристики. И это проблема для многих строителей.

Поэтому, подыскивая необходимую плотность пеноблока, следует помнить, что прочность и легкость в этом материале — вещи противоречивые. Поэтому нужно подбирать компромиссное решение.

Вернуться к оглавлению

Есть несколько моментов, которые помогут решить такой вопрос.

Оптимальной маркой стройматериала считается D с показателем в 600-700 кг/м³.

Такой вариант хорошо подходит для строительства железобетонных плит, которые используются в межэтажных перекрытиях. В этом случае даже не придется беспокоиться об обустройстве армирующего пояса. Данный вид отлично сочетается с древесиной.

Но толщина таких блоков позволяет работать со зданиями только в 2 этажа и не больше. В обратном же случае следует тщательно рассчитывать размеры всех несущих конструкций в строении. А еще лучше, если этим вопросом займутся профессионалы.

Часто блоки пенобетона используют как дополнительное утепление.

Но тогда необходимо строить многослойные здания, а для этого проектирование и сама технология строительства несколько отличаются. Ведь в этом случае такой камень будет не основой, а вспомогательным элементом. Можно применять пенобетон с меньшим показателем плотности, что позволит и сэкономить.

Однако такой материал должен применяться не избирательно, а на всех участках.

Если он используется для облицовки, то весь периметр помещения должен быть отделан им. Если же пренебречь такой рекомендацией, то появляются мостики холода, тогда весь теплый эффект аннулируется. К тому же в таких местах в холодное время года будет образовываться конденсат и иней, что пагубно повлияет на всю постройку.

Вернуться к оглавлению

Схема соединения пенобетонных блоков.

Даже закупая материал с оптимальной плотностью, прочность можно несколько повысить. Для этого можно использовать несколько способов, которые применимы и при изготовлении пенобетона своими руками:

    Готовые блоки помещают в среду с повышенной концентрацией углекислоты и оставляют там на некоторое время.Как только блок будет готов, весь процесс его дозревания должен проходить в условиях изоляции от влаги. То есть такой блок хорошо бы защитить влагонепроницаемым материалом.Лучше всего, если такой материал пропарить.Если пенобетон изготавливается самостоятельно, то во время замешивания раствора можно добавлять специальные добавки.

Что касается самостоятельного приготовления смеси, то следует знать, что прочность таких блоков будет зависеть от технических характеристик компонентов смеси, особенно марки цемента. Поэтому, подбирая вяжущие компоненты, всевозможные заполнители и добавки, необходимо учитывать этот момент.

Неправильное соотношение может вызвать нежелательную химическую реакцию, вследствие чего чрезмерное образование газа скажется на плотности бетонав худшую сторону. Ведь в смеси образуется слишком много пустот, что приведет и к ухудшению качества материала.

Что же касается вяжущего, то очень важно обращать внимание на дату изготовления, т. к. по прошествии 3-4 месяцев 40% качества исчезает.

Есть еще один позитивный момент в строительстве из пенобетона. Со временем прочность такого материала постепенно возрастает, поэтому этот нюанс следует учитывать при расчетах.

Вернуться к оглавлению

Схема металлической кассетной формы для пенобетона.

Как уже говорилось выше, пенобетон используется и как вспомогательный стройматериал, и как основной. Все зависит от его плотности.

Маркировка буквой D и следующая за ним цифра указывают на эту характеристику. Чем она ниже, тем сфера его применения ниже по ответственности.

Пенобетон с маркировкой от D300 до D500 применим только в роли утеплителя.

Низкая прочность не позволяет использовать его для несущих элементов. Имеет класс прочности В0,5-В1.Пенобетон с маркировкой от D500 до D900 является уже конструкционно-теплоизоляционным материалом. Из него чаще всего строятся одноэтажные здания.

Имеет класс прочности B1-B5.Пенобетон с маркировкой от D1000 до D1200 является конструкционным материалом. Используется для строительства несущих конструкций в несколько этажей. Имеет класс прочности В5-В12,5.

При строительстве важно и то, какие скрепляющие составы используется. Для пенобетона обязательно следует использовать специальный клей, так как он имеет ту же плотность, что и сам материал.

Если использовать обыкновенный цементный раствор, то будут образовываться мостики холода на месте стыков. А это приводит к снижению теплоизоляции постройки. Еще рекомендуется укладывать блоки в 2 ряда, чтобы избежать такого момента.

Покупая готовый материал, следует обратить внимание на целостность блока, нет ли на нем каких-либо дефектов в виде трещин или сколов.

От поверхности не должны легко отделяться кусочки, а тем более крошиться. Качественный пенобетон имеет окраску в диапазоне от светло- до темно-серого цвета. При близком рассмотрении следует обратить внимание на пузырьки: отделены они друг от друга или все же сливаются и округлой ли они формы.

Если они объединены, то это уже не пенобетон, а газосиликатный блок. Очень важно, чтобы структура была однородной. В обратном же случае это будет указывать на нарушение технологий производства.

Занимаясь строительством, можно комбинировать разные марки. Главное — каждую использовать по своему назначению, иначе прочность здания будет весьма сомнительной.

Частные дома все чаще строят из пенобетона. Так как материал относительно новый, есть много вопросов.

Первое, с чем надо разобраться, это чем отличаются пеноблоки от газоблоков. Далее надо разобраться с тем,  каковы размеры пеноблока, какой они бывают плотности и массы. Вот обо всем этом и поговорим дальше.

Пенобетон и газобетон — не путаем

На рынке есть два пористых строительных материала искусственного происхождения — газобетон и пенобетон. Состав их похож.

Это смесь цемента и песка с добавлением воды и пенообразователя. В результате смесь приобретает пористую структуру, что увеличивает теплопроводность и снижает массу. Это и есть основные достоинства материалов этого типа.

Но не всем понятна разница между пенобетоном и газобетоном.

Оно и неудивительно: они очень похожи внешне, даже ГОСТ у них общий. Разница, в основном, в особенностях технологии. Характеристики же обоих материалов очень близки и относятся они к одной группе — ячеистого бетона.

Пеноблоки и газоблоки визуально не слишком отличаются

Чем отличаются

Разница между пено- и газо- бетоном в используемом пенообразователь и порядке его добавления.

При изготовлении газобетона в сухую смесь цемента и песка добавляется алюминиевая пудра, все тщательно перемешивается. Затем добавляется вода.

В результате реакции (алюминиевой пудры с компонентами цемента) образует водород и окислы алюминия. Водород «газирует» смесь,  в результате чего образуются ячейки разного размера — есть и большие — 3 мм и больше, и маленькие — 1 мм или меньше. При низком уровне производства возможна неоднородная структура блока по высоте.

Такая неоднородность отражается на теплопроводности и звукоизоляционных характеристиках. Газобетон нормального качества имеет более-менее однородное строение и стабильны характеристики. Так что при выборе этого материала уровень производства имеет большое значение.Технология производства газоблоковВ пенобетон добавляется химический или органический пенообразователь в виде готовой пены.

Сначала перемешиваются сухие компоненты, к ним добавляется вода, в равномерно перемешанный раствор вводится пена которая и дает поры примерно одинакового размера. То есть пеноблоки более однородны по структур (на фото слева). К тому же оболочка пузырьков получается более толстой, прочной.Технология производства пеноблоков

Если рассматривать материалы с этой стороны, то больше плюсов у пеноблоков. Но есть и другие нюансы, которые также надо учитывать.

Особенности производства

При выборе строительных материалов, особенно таких как ячеистый бетон, надо уделять внимание даже мелочам. Потому что именно они в конечном итоге влияют на то, насколько теплым и прочным получится сооружение. Вот эти тонкости и опишем в этом разделе.

Технология производства.Изготовление пенобетона настолько простое, что его можно сделать в гараже. Достаточно купить пенообразователь, а остальные компоненты легкодоступны.

Смесь (цемент+песок+вода) замешивается в любой емкости, добавляется пенообразующая добавка. Далее состав разливается в формы. Дозревание блоков происходит в естественных условиях — на воздухе.

То есть обойтись можно без специального оборудования, контроль за качеством условны — надо придерживаться известных пропорций и технологии. Но ведь так хочется сэкономить… Потому на рынке большое количество пеноблоков, качества которых далеки от ГОСТовских.Пенобетон имеет более однородную структуруГазобетон замешивается настолько же легко, но бывает двух типов — автоклавный и неавтоклавный. Неавтоклавный также сушится на открытом воздухе, но имеет не самые лучшие характеристики.

Автоклавный газобетон проходит процесс твердения при повышенном давлении и температуре. В результате блоки получаются повышенной прочности. Стоят они дороже, но и прочнее намного.Точность геометрических размеров.Газобетонные блоки производятся двумя способами.

По одной технологи состав разливают в готовые формы. Эти блоки имеют разницу в размерах до 3-5 мм. По другой технологии формуются крупноформатные блоки, которые затем нарезаются по заданным размерам.

Разница в размерах такого материала минимальна.Прочность пенобетона разной плотностиПенобетон заливается в готовые формы. Другой технологии нет. Соответственно, разница в геометрии блоков может быть существенной.

Она корректируется увеличением кладочного шва, что снижает теплоизоляционных характеристики кладки в целом. Так что при выборе основное внимание уделяйте геометрии. Если блоки почти одинаковы (ГОСТ допускает отклонения в 1 мм), есть надежда, что и технология соблюдалась.

Если рассматривать указанные материалы с этой точки зрения, то более предпочтительным является автоклавный газобетон с минимальными расхождениями в размерах.

Кладку из такого материала делают с использованием специального клея. Он наносится слоем в пару миллиметров, так как идеальная геометрия позволяет это делать. Так как с стене из данного материала шов — это мостик холода, то стена получается очень теплой (за счет малой толщины шва тепло в здании сохраняется лучше).

При использовании пеноблоков с большим расхождением в размерах для кладки применяют обычный раствор. Клей слишком дорог, чтобы его укладывать большим слоем. При пользовании цементного раствора затраты значительно меньше, но теплоизоляционные характеристики здания не идут ни в какое сравнение — они намного ниже.

Плотность и масса пеноблоков

Пенобетон может иметь разную плотность.

Обозначается она латинской буквой D, после которой стоят цифры от 300 до 1200 с шагом в 100 единиц. Чем выше плотность, тем больше масса и прочность, но ниже теплоизоляционные характеристики. Потому по области использования пеноблоки делят на три категории:

от D300 до D500 — теплоизоляционные блоки из пенобетона. Их используют в качестве утеплителя (например, при утеплении балкона или лоджии), выдерживать какую-либо значительную нагрузку они не в состоянии.Прайс одной из фирм. Резанные блоки стоит дороже, но работать с ними намного легчеот D600 до D900 — конструкционно-теплоизоляционные блоки.

Их еще часто называют строительными. Они выдерживают некоторую нагрузку, имеют при этом неплохие свойства по сохранению тепла. Именно такие обычно применяют при строительстве частных одно-двухэтажных домов.

Оптимальный выбор — D600 и D700. Толщина стены при использовании блоков такой плотности всего 35-45 см (для средней полосы России), причем без необходимости дополнительного утепления. от D1000 до D1200 — конструкционные блоки.

Способны нести значительные нагрузки, но теплопроводность низкая. Требуется дополнительное утепление. В частном строительстве используется мало.

Плотность пеноблоков влияет на его массу. Фактически марка и отображает массу одного кубометра материала. Например, кубометр пеноблоков марки D400 будет весить около 400 кг, куб блоков плотности D700 имеет массу — около 700 кг.

Сколько весит куб пеноблоков зависит от плотности материала

Почему «около», потому что процесс изготовления допускает некоторую погрешность. Нормальной считается масса чуть больше — в пределах 10-15%.

Но при этом надо смотреть чтобы не было посторонних включений. Некоторые производители для снижения себестоимости подмешивают битый кирпич или щебень. Масса из-за этого становится немного больше, что в общем-то некритично.

Но эти добавки сильно снижают теплопроводность, что уже совсем нехорошо. И это уже не пенобетон, а непонятные строительные блоки с неизвестными характеристиками и непонятно как они поведут себя при эксплуатации. Так что при покупке, обязательно интересуйтесь массой, а при возможности, разбейте парочку и посмотрите что находится внутри.

Размеры пеноблока

Производство блоков из ячеистого бетона регламентировано ГОСТом 215 20-89. В нем определены характеристики и стандартные размеры, но также есть приписка о том, что допускается изменение параметров по заказу потребителя.

По назначению пеноблоки бывают стеновые и перегородочные. Стеновые применяют при кладке несущих стен. Они обычно имеют размер 600*300*200 мм.

Некоторые фирмы выпускают блоки длиной 625 мм. Остальные параметры остаются такими же. В том случае размер самого популярного пеноблока выглядит так 625*300*200 мм.

Размеры пеноблока могут быть не только стандартными

В любом случае, для стены в 30 см ширины достаточно уложить один блок. Причем если использовать марку D600 или D700, вполне можно работать в одиночку. Один блок весит не так и много — от 21 кг до 26 кг (21 кг — менее плотные, 26 кг — более).

Габариты пеноблокаD 300D 400D 500D 600D 700D 800600*300*200 мм10.8-11.3 кг14,0-14,8 кг18,0-19,0 кг21,5-22,4 кг25,0-26,4 кг28,6-29,8 кг600*300*250 мм13,5-14,9 кг18,0- 19,9 кг22,5-24,5 кг27,0-28,4 кг31,5-34,6 кг36,0-39,6 кг600*300*300 мм16,2-17,4 кг21,6-23,7 кг27,0-29,7 кг32,4-35,6 кг37,8-41,6 кг43,2-47,5 кг600*300*400 мм21,6-23,7 кг28,8-31,7 кг36,0-39,6 кг43,2-47,5 кг50,4-55,4 кг57,6-63,4 кг

Есть стеновые блоки разного формата. Приведем основные размеры пеноблока, который используется для кладки несущих стен и перегородок :

    600*300*200 мм — самый популярный размер пеноблоков;600*300*250 мм;600*300*300 мм;600*300*400 мм.

При плотности D600 или D700 работать в одиночку вполне можно с пеноблоками шириной 200 мм, 250 мм. Их масса в 20-35 кг.

Можно справиться в одиночку. Еще более крупные, шириной 300 мм и тем более 400 мм — это уже работа для двоих. Возможно даже использование подъемного механизма.

Есть крупноформатные блок-панели.

С ними работать можно только с использованием подъемной техники — хотя-бы лебедки. Зато строительство продвигается очень быстро. Размеры пеноблока большого формата такие:

    1000*600*600 мм;1000*600*500 мм;1000*600*400 мм;1000*600*300 мм.

То есть, блоки шириной 300 мм и 400 мм при возведении здания в средней полосе России укладываются в один ряд. Так как высота их составляет 60 см, то рядов также будет немного.

Размеры пеноблока подбираются в зависимости от типа здания и стены

Есть еще малоформатные блоки. Их обычно используют для утепления, в некоторых случаях для строительства стен — если перегородка нужна небольшой толщины, или решили строить из пенобетонных блоков малого размера. Размеры пеноблока малой толщины такие:

    600*300*100 мм;600*300*150 мм.

Работать с ними легко, так как масса и небольшая, особенно если они используются как теплоизоляционные. Плотность пенобетона тогда 300 или 400 единиц, так что вес одного пеноблока не превышает 10 кг.

Источники:

  • www.avtobeton.ru
  • stroy-expertiza.ru
  • ostroymaterialah.ru
  • stroychik.ru

Плотность пенобетона для несущих стен и перегородок: D200, D500, D600, D700

Пенобетон относится к категории материалов для кладки, которые позволяют уменьшить сроки строительства. Блоки в несколько раз больше кирпичей и при этом достаточно легкие, быстро укладываются, здание вырастает в считанные дни. Пеноблоки имеют отличные изоляционные свойства, а по простоте обработки приравниваются к дереву (их можно распилить, приклеить, просверлить). Основополагающей характеристикой, определяющей прочность, вес и теплопроводность, является плотность.

Факторы, влияющие на плотность пенобетона

Ячеистый бетон получают путем затвердения смеси, состоящей из таких компонентов: цемент, вода, песок, пенообразователь, ускорители затвердения, фиброволокно, пластификаторы.

В качестве пенообразующих добавок используют синтетические или биоразлагаемые вещества. Плотность пенобетона зависит от процентного содержания песка и пенообразователя. В первом случае в наполнителе наблюдается прямая пропорциональность (чем больше песка, тем выше плотность), а с пенообразователем – обратная. Высокий процент пенообразующего компонента увеличивает пористость, тем самым уменьшает вес блока. А чем больше пустот, тем плотность пеноблока меньше.

Интересен тот факт, что через 40-50 лет прочность пенобетона в 2-3 раза выше, чем она была на начальном этапе. Современные добавки и присадки, используемые в производстве, снижают водопроницаемость и усадку при высыхании, улучшают устойчивость к атмосферным явлениям, стабилизируют влажность и термопроводность.

Маркировка

Промышленность выпускает несколько марок ячеистого бетона, которые классифицируются по плотности. Наименьший показатель – D150, 1 м³ такого сухого бетона весит 150 кг, реальная масса будет выше на 20 %. Измеряется плотность в [кг/м³]. Классифицируется и прочность материала (способность выдерживать нагрузки) в [кг/см²], она рассчитывается, начиная с D400, у которого равняется 9 кг/см² (класс B 0,75).

Марки пенобетона по средней плотности распределяются в диапазоне D150-D1600. Параллельно с увеличением уплотненности повышается прочность, термопроводность и несущая способность. Фактор повышения тепловой проводимости (соответственно, понижения изоляции) – негативная составляющая, т.к. материал теряет свойство сохранять тепло, плохо сопротивляется атмосферному холоду и быстро остывает.

Назначение марок:

  • D150-D400 – термоизоляционные;
  • D500-D900 – конструкционно-теплоизоляционные;
  • D1000-D1200 – конструкционные;
  • D1300-D1600 – конструкционно-поризованные.

Пеноблоки D1300- D1600 выпускаются очень мелкими партиями, они не стандартизированы по ГОСТу.

Использование ячеистого бетона в строительных работах

В строительстве по-разному применяют пенобетон различной плотности. Для теплоизоляции используются легкие марки D150-D400. Учитывая зависимость между изоляционными параметрами и весом, для кладки берутся пеноблоки D600-D700. Такие стены способны выдержать на себе нагрузку плит или монолитных перекрытий (с армирующим поясом или без), а также любых деревянных конструкций. Часто выполняется многослойная кладка, в которой пенобетон выступает термоизоляцией, а несущим стройматериалом – кирпич или монолитный бетон. В зданиях из блоков пенобетона затраты энергоресурсов на отопление ниже обычных на 25-30 %.

Плотность пенобетона - характеристики и таблицы классификации

Пенобетон – искусственный строительный материал, завоевывающий все большую популярность в строительной индустрии. Является пористым материалом. Основные компоненты пенобетона: цемент, песок, пена и вода. Плотность пенобетона определяет многие его характеристики, например, теплоизоляционные и прочностные свойства. Благодаря низкому удельному весу и хорошей обрабатываемости, укладка блоков из пенобетона осуществляется относительно легко. А вы знаете какой нужен бетон для фундамента?

Область применения пенобетона

Пенобетон имеет обширную область применения, в частности:

  • из него производят строительные блоки, используемые для возведения стен, перегородок;
  • его используют для монолитного домостроения;
  • является материалом для тепло- и звукоизоляции стен, плит, полов, перекрытий;
  • применяется в качестве заполнителя пустотных пространств, труднодоступных мест, траншейных полостей;
  • для теплоизоляции трубопроводов;
  • им заливают полы, крыши.

По своей технологичности этот материал превосходит другие конструкционные материалы. Пеноблоки можно подвергать пилению, сверлению, фрезерованию. По многим характеристикам они близки аналогичным параметрам древесины, отличаясь при этом своей долговечностью в лучшую сторону.

Материал по своей теплоизоляции выигрывает в несколько раз по отношению к кирпичу. Как следствие, толщину стен зданий можно делать тоньше, сохранив необходимые показатели. Кроме того,  учитывая, что плотность пенобетона (кг/куб.м) ниже, можно существенно уменьшить общую массу коробки при строительстве дома. Благодаря этому удастся сократить нагрузку на фундамент, и его можно сделать более облегченным.

Полезная статья о том как правильно рассчитать ленточный фундамент.

От чего зависит значение плотности?

На данную характеристику, в основном, влияют два параметра: степень пористости и объемная концентрация наполнителя. Роль последнего выполняют песок, а также зола-унос. Зола-унос является тонкодисперсным материалом, состоящим из частиц малых размеров. Песок плотнее золы, поэтому, чем больше его доля в составе раствора, тем средняя плотность пенобетона будет выше.

Немаловажную роль играет и наличие другого компонента– пенообразователя. Пористость напрямую зависит от количества пенообразователя в смеси. Плотность же, наоборот, обратно пропорциональна. Так, например, для получения бетона марки D400 нужно добавить на 1 куб.м раствора 0,85 кг этого вещества. Материал с D1200 содержит всего 0,45 кг пенообразователя.

Взаимосвязь различных характеристик

Размер пор (ячеек) определяется удельным весом бетона. В свою очередь, от их объема, распределения по объему и характера зависят все основные параметры ячеистого бетона. Пористость обратно пропорциональна значению этой величины (Таблица 1.)

Теплопроводность – одна из важнейших характеристик бетона. Отражает его способность пропускать тепловую энергию. Ее значение определяется  непосредственно значением плотности. Сочетание этих параметров – основной фактор, от которого зависит прочность и тепло в доме. Один из неоспоримых качеств пенобетона – низкая теплопроводность (Таблица 2).

Прочность бетона также прямо пропорциональна значению плотности. Как видно из Таблицы 3, прочность повышается с увеличением удельного веса пенобетона. Для выполнения разных работ используются пеноблоки различных марок. Классификация пенобетона по плотности осуществляется следующим образом. Для марок D300 — D500 прочность составляет B0,5 — B1. Пеноблок с такими характеристиками используется в качестве теплоизоляционного материала.

Марки D500 — D900 прочностью B1 — B5 относятся к конструкционно-теплоизоляционным материалам. Блоками такого класса можно сооружать одноэтажные коттеджи. При D1000 — D1200, соответствующие прочности равны B5 — B12,5. Такие пеноблоки являются блоками конструкционного типа и могут быть использованы для возведения многоэтажного дома.

Таким образом, увеличение удельного веса пенобетона приводит к повышению его прочностных и теплоизоляционных свойств. Но если прочность не бывает лишней, то ситуация с теплопроводностью не совсем однозначна. При более высоком коэффициенте теплопроводности, материал быстрее пропускает тепло. Значит, он хуже противостоит холоду, поступающему извне. Другими словами, дом остывает быстрее, тепло держится хуже. Из этой статьи вы узнаете как утеплить фундамент.

Можно констатировать, что плотность представляет собой главную количественную характеристику структуры ячеистого бетона. Как следствие, она определяет значение всех его технических свойств. Очень красноречиво свидетельствуют о наличии связи между такими характеристиками, как пористость, прочность, теплопроводность и плотность пенобетона таблицы, приведенные ниже.

Таблица 1

Значения пористости

Плотность, кг/куб.м 400 500 600 700 800 900 1000
Пористость, % 80 78 73 70 67 63 60

Таблица 2

Значения коэффициента теплопроводности

Плотность, кг/куб.м 400 500 600 700 800 900 1000
Коэффициенттеплопроводности, Вт/(м°С)не более (на песке) 0,10 0,12 0,14 0,18 0,21 0,24 0,29

Таблица 3

Класс прочности

Плотность, кг/куб.м 400 500 600 700 800 1000 1100
Класс бетона (макс) попрочности на сжатие В 0,75 В 1 В 2,5 В 3,5 В 5 В 7,5 В 10

 Выбор пенобетона

Особого внимания заслуживает вопрос о правильном выборе материала для строительства. В отношении пеноблока, как следует из вышеизложенного, главным показателем является его удельный вес. Как определить плотность пенобетона? Для этого достаточно разделить массу пеноблока на его объем. Маркировку пенобетона производят цифрой, указывающей массу 1 куб.м материала.

К главным достоинствам данного материала относятся малая плотность и низкий коэффициент теплопроводности. Но чем он «теплее», тем ниже его прочность. Поэтому, покупая данный материал, требуется найти компромиссное решение. Следует вести поиск оптимального варианта в зависимости от конкретного строения. В этом заключается одна из особенностей использования этого материала. Нельзя предложить единую рекомендацию всем застройщикам. Подход к выбору класса должен быть индивидуальным.

При строительстве дома вам будет полезно знать чем нарезают швы в бетоне.

Бригада рабочих | Плотность и прочность пенобетона и пенобетонных блоков

Вспененный бетон или как ещё его называют пенобетон достаточно молодой строительный материал, активно используемый сегодня в строительстве. Вспененный бетон представляет собой цемент, цементную суспензию или как называют в обиходе, раствор, с объемом воздуха более 20%.

Воздух в данной массе создается путем введения предварительно сформованной пены, изготовленной с использованием специального вспенивающего реагента, создающего пузырьки диаметром 0,3 -1,5 мм. Эти пузырьки делают раствор, пористым и легким.

Плотность пенобетона

Плотность пенобетона может быть абсолютно разной. Здесь всё зависит от объема пены в смеси, а так же от материалов, используемых при его изготовлении. Чем больше пены в растворе, тем меньше плотность изготавливаемых изделий. Именно этот фактор, наполнение раствора пеной, диктует плотность конечного продукта (раствора) и то, в каких целях он будет использоваться.

Данный материал, как правило, само выравнивающийся и уплотняющий материал, который более устойчив к растрескиванию и усадке, чем стандартные бетонные смеси. Блоки из пенобетона идеально подходят для строительства домов, так как обладают всеми необходимыми параметрами, такими как звука, тепло, шума изоляция.


Пенобетон это материал представляет собой легкий, свободно текущий, самоуплотняющийся и высоко изолирующий материал. Он обладает хорошей несущей способностью и устойчивостью к замораживанию. Это легкий материал с низкой плотностью и ограниченной прочностью, хотя плотность и прочность этого материала может быть совершенно разной, всё зависит от технологического процесса, используемого при его изготовлении.

При покупке пенобетонных блоков вам лучше всего проконсультироваться с продавцом, объяснив для каких целей вы собираетесь их использовать.

Прочность

Прочность и долговечность пенобетона варьируются в зависимости от компонентов, смешанных с ним. Например, пенобетон, сделанный с песком, прочнее и имеет более высокую плотность, чем пенобетон, выполненный только из бетона и пены.

Некоторые пенобетонные смеси включают портландцемент, который смешивается с цементом и пеной либо пылевидной зольной пылью. Он также может включать известняк. Каждая из этих смесей делает цементный продукт идеальным для различных применений. Выбирать прочность пенобетонных блоков следует исходя из целей, для которых планируется их применение.

Преимущества

Пенный бетон является легким, поэтому он идеален для проведения тех работ, где необходимы большие бетонные формы, потому, что их легче перемещать из одного места в другое. Его легче разрезать, чем стандартный бетон, что делает его идеальным в ситуациях, когда отверстия для проводов и труб должны быть вырезаны непосредственно в бетоне.

Пенный бетон не содержит токсичных веществ, которые могут быть вредными для окружающей среды и человека. Отсутствие данных веществ, делает его экологически чистым строительным материалом, этот фактор является основным фактором, благодаря которому пенобетон занял такую высокую популярность на рынке строительных материалов.

Поскольку пенобетон может содержать до 80% воздуха, он обладает отличной изоляцией, звукопоглощающими и огнестойкими свойствами. Дома возведённые с использованием пенобетонных блоков значительно теплей и долговечней домов, при строительстве которых используются другие предназначенные для этого материалы.

Области применения

Пеноцемент сделанный с применением цементного раствора и пены, обычно используется на крышах и полах в качестве изоляционного материала. Его низкая плотность делает его непригодным для конструкционных применений, например изготовление фундаментов для домов, но его можно использовать для заполнения пустотелых блоков и пустот между кирпичами, а так, же для заполнения неиспользуемых водопропускных труб и подземных пустот, таких как старые трубы.


Пенный бетон, смешанный с песком, цементом и пеной, в отличие от пеноцемента более плотный, что делает его идеальным для применений в работе, требующей использование конструктивного материала, например, для изоляции и звукоизоляции в жилых и коммерческих зданиях, фундаменте и бетонных плитах.

Пенный бетон может также использоваться для заполнения арочных проёмов в мостах, замещении и стабилизации почвы, а также для фундаментов дорог. Из вспененного бетона так же изготавливают пенобетонные блоки, которые отлично подходят для возведения стен и внутренних перегородок строений. Монтаж и производство таких работ ничем не отличается от строительства из кирпича, но при этом имеет ряд своих преимуществ.

Технические характеристики пеноблоков и пенобетона

Пеноблоки часто сравнивают с газосиликатом, деревом или кирпичом. К физико-техническим характеристикам пеноблоков относят плотность, предел прочности на сжатие и на изгиб, морозостойкость, водопоглощение и теплопроводность. Для того чтобы кладка из пеноблоков была надежной, блоки должны соответствовать установленным стандартам.

Технические характеристики:

Показатель Значение показателя для марки по средней плотности
D400 D450 D500 D550 D600 D700
Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3 376-425 426-475 476-525 526-575 576-625 676-725
Класс бетона по прочности на сжатие В1,5

В2,0

В1,5

В2,0

В2,0

В2,5

В2,5 В2,5

В3,5

В3,5

В5,0

Прочность на сжатие,МПа,

не менее

1,08 1,62

2,16

2,16

2,70

2,70 2,70

3,78

3,78

5,40

Марка по морозостойкости F25

F35

F25

F35

F25

F35

F35 F35 F35
Коэффициент теплопроводности,

Вт/(м*С)

0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,18
Усадка, мм/м, не более 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Отпускная влажность, %по массе, не более 25 25 25 25 25 25
Удельная активность естественных радионуклидов,

Бк/кг, не более

370 370 370 370 370 370
Предельные отклонения от размеров, мм
По высоте: +- 0,5
По ширине: +- 0,1
По длинне: +- 1,5

Размеры:

Высота (мм) Ширина (мм) Длина (мм) Кол-во штук в 1 м3
200 250 625 32,0000
200 290 590 29,2227
200 300 600 27,7778
200 400 600 20,8333
250 250 625 25,6000
250 300 625 21,3333
250 350 625 18,2815
250 375 625 17,0667
250 400 625 16,0000
250 500 625 12,8000

Пеноблоки имеют небольшой вес, но при этом у них довольно большая прочность на сжатие, которая позволяет строить из пенобетона здания до трех этажей высотой. У пеноблоков отличные теплоизоляционные свойства (по теплоизолирующим свойствам пенобетон значительно превосходит кирпич), их использование позволяет экономить на обогреве зданий. Да и в целом это экономичный материал, который рассчитан на длительную эксплуатацию.

Пенобетон - материалы, свойства, преимущества и производство

🕑 Время чтения: 1 минута

Пенобетон - это тип легкого бетона, который изготавливается из цемента, песка или летучей золы, воды и пены. Пенобетон бывает в виде вспененного раствора или вспененного раствора. Пенобетон можно определить как вяжущий материал, состоящий минимум на 20 процентов из пены, которая механически вовлекается в пластичный раствор. Плотность пенобетона в сухом состоянии может варьироваться от 300 до 1600 кг / м3.Прочность пенобетона на сжатие, определенная через 28 суток, составляет от 0,2 до 10 Н / мм 2 или может быть выше. Пенобетон отличается от бетона с воздухововлекающими добавками по объему захваченного воздуха. Бетон с воздухововлекающими добавками занимает от 3 до 8 процентов воздуха. Он также отличается от замедленного раствора и газобетона по той же причине процентного содержания воздуха. В случае минометных систем замедленного действия - от 15 до 22 процентов. В случае пенобетона пузырьки образуются химически.

История пенобетона Пенобетон имеет долгую историю и впервые был введен в эксплуатацию в 1923 году. Первоначально он использовался в качестве изоляционного материала. За последние 20 лет усовершенствования в области производственного оборудования и повышения качества пенобетона позволили широко использовать пенобетон.

Производство пенобетона При производстве пенобетона поверхностно-активное вещество растворяется в воде, которая пропускается через пеногенератор, который дает пену стабильной формы.Пена производится в смеси с цементным раствором или затиркой, так что получается вспененное количество необходимой плотности. Эти поверхностно-активные вещества также используются при производстве наполнителей с низкой плотностью. Их также называют контролируемым материалом низкой прочности (CLSM). Здесь для получения содержания воздуха от 15 до 25 процентов пену добавляют непосредственно в смесь с низким содержанием цемента и богатого песка. Следует иметь в виду, что некоторые производители поставляют заполнители с низкой плотностью в виде пенобетона, поэтому следует соблюдать осторожность. Для производства пенобетона используются два основных метода:
  • Встроенный метод и
  • Метод предварительного вспенивания

Поточный способ производства пенобетона В агрегат добавляется базовая смесь из цемента и песка. В этом аппарате смесь тщательно смешивается с пеной. Процесс смешивания осуществляется при правильном контроле. Это поможет смешивать большие количества. Встроенный метод состоит из двух процессов;
  • Мокрый метод - встроенная система
  • Сухой метод - встроенная система
Мокрый метод встроенной системы: материалы, используемые во влажном методе, будут более влажными по своей природе.С помощью серии статических встроенных миксеров основной материал и пена загружаются и смешиваются. Постоянный встроенный монитор плотности используется для проверки смешивания всей смеси. Производительность зависит от плотности пенобетона, а не от готового автобетоносмесителя. То есть одна поставка базового материала 8 м 3 даст 35 м 3 пенобетона плотностью 500 кг / м 3 . Сухой метод линейной системы: здесь используются сухие материалы.Их забирают в бортовые силосы. Отсюда они должным образом взвешиваются и смешиваются с помощью бортовых миксеров. Затем смешанные основные материалы перекачиваются в смесительную камеру. При мокром способе производства пенобетона добавляют и перемешивают пену. В этом методе для смешивания используется большое количество воды. 130 кубометров пенобетона можно произвести из разовой партии цемента или зольной смеси.

Пенопенный способ производства пенобетона Здесь автобетоносмеситель доставляет основной материал на объект.Через другой конец грузовика предварительно сформированная пена впрыскивается в грузовик, в то время как миксер вращается. Таким образом, небольшие количества пенобетона можно производить для небольших работ, например, для затирки швов или работ по заливке траншей. Этот метод позволяет получить пенобетон плотностью от 300 до 1200 кг / м 3 . Подвод пены будет от 20 до 60 процентов воздуха. Окончательный объем пены можно рассчитать, уменьшив количество другого основного материала. Как это осуществляется в грузовике.Для этого метода сложно контролировать стабильный воздух и плотность. Таким образом, должна быть указана и разрешена степень превышения и уменьшения урожайности. Когда пена образуется, ее смешивают с цементной смесью, имеющей водоцементное соотношение от 0,4 до 0,6. Если раствор влажный, пена становится неустойчивой. Если он слишком сухой, предварительная пена трудно смешать.

Состав пенобетон Состав пенобетона зависит от требуемой плотности. Как правило, пенобетон с плотностью менее 600 кг / м 3 будет содержать цемент, пену, воду, а также некоторое количество летучей золы или известняковой пыли.Для повышения плотности пенобетона можно использовать песок. Базовая смесь составляет от 1: 1 до 1: 3 для более тяжелого пенобетона, который является соотношением наполнителя к портландцементу (CEM I). Для большей плотности, скажем, более 1500 кг / м 3 используется больше наполнителя и среднего песка. Для уменьшения плотности количество наполнителя следует уменьшить. Рекомендуется удалить пенобетон плотностью менее 600 кг / м 3 .

Материалы для пенобетона
Цемент для пенобетона Обычно используется обычный портландцемент, но при необходимости можно использовать и быстротвердеющий цемент.Пенобетон может включать широкий спектр цемента и другие комбинации, например, 30 процентов цемента, 60 процентов летучей золы и 10 процентов известняка. Содержание цемента колеблется от 300 до 400 кг / м3.
Песок для пенобетона Максимальный размер используемого песка может составлять 5 мм. Использование более мелкого песка размером до 2 мм с количеством, проходящим через сито 600 микрон, составляет от 60 до 95%.
Пуццоланы Дополнительные вяжущие материалы, такие как летучая зола и измельченный гранулированный доменный шлак, широко используются в производстве пенобетона.Количество используемой летучей золы колеблется от 30 до 70 процентов. Белый GGBFS колеблется от 10 до 50%. Это снижает количество используемого цемента и экономично. Можно добавить микрокремнезем для увеличения прочности; в количестве 10 процентов по массе.
Пена Гидролизованные протеины или синтетические поверхностно-активные вещества являются наиболее распространенными формами, на основе которых изготавливаются пены. Пенообразователи на синтетической основе проще в обращении и дешевы. Их можно хранить более длительный срок. Для производства этих пен требуется меньше энергии.Пена на протеиновой основе является дорогостоящей, но обладает высокой прочностью и характеристиками. Пена бывает двух видов: мокрая пена и сухая пена. Влажные пены плотностью менее 100 кг / м3 не рекомендуются для изготовления пенобетона. У них очень рыхлая крупнопузырчатая структура. Средство и вода распыляются до мелкой сетки. В результате этого процесса образуется пена с пузырьками размером от 2 до 5 мм. Сухая пена очень устойчива по своей природе. Раствор воды и пенообразователя принудительно нагнетается в смесительную камеру сжатым воздухом.Полученная пена имеет размер пузырьков меньше, чем влажная пена. Это меньше 1 мм. Они образуют равномерно расположенные пузырьки. BS 8443: 2005 касается вспенивающих добавок.

Материалы и заполнители прочие для пенобетона Грубый заполнитель или другой заменитель грубого не может быть использован. Это потому, что эти материалы тонут в легком пенопласте.

Детали смеси пенобетона Свойства пенобетона зависят от следующих факторов:
  • Объем пены
  • Содержание цемента в смеси
  • Наполнитель
  • Возраст
Влияние водоцементного соотношения очень мало влияет на свойства пенобетона, в отличие от пены и содержания цемента.

Свойства пенобетона Свойства пенобетона в свежем и затвердевшем состоянии описаны ниже;

Внешний вид пенобетона Точное сравнение пены, которая производится для производства пенобетона, напоминает пену для бритья. Когда это смешано с раствором стандартной спецификации, конечная смесь будет напоминать консистенцию йогурта или в форме молочного коктейля.

Свежие свойства пенобетона У пенобетона очень высокая удобоукладываемость, величина осадки до обрушения составляет 150 мм.Они обладают сильным пластифицирующим действием. Это свойство пенобетона делает его востребованным в большинстве областей применения. Если поток смеси остается статичным в течение длительного периода, очень трудно восстановить его исходное состояние. Пенобетон в свежем состоянии имеет тиксотропный характер. Вероятность просачивания пенобетона снижается из-за высокого содержания воздуха. При повышении температуры смеси происходит хорошее наполнение, а контакты осуществляются за счет расширения воздуха. Если количество используемого песка больше или используется крупный заполнитель, отличный от стандартных спецификаций, есть вероятность расслоения.Это также может привести к схлопыванию пузыря, что уменьшит общий объем и структуру пены. Аккуратно проводить перекачку свежего пенобетона. Свободное падение пенобетона в конце с завихрением может привести к разрушению пузырьковой конструкции.

Упрочненные свойства пенобетона Физические свойства пенобетона явно связаны с его плотностью в сухом состоянии. Разница видна в таблице, приведенной ниже.

Таблица.1. Типичные свойства пенобетона в затвердевшем состоянии

Плотность в сухом состоянии кг / м 3 Прочность на сжатие Н / мм 2 Предел прочности Н / мм 2 Водопоглощение кг / м 2
400 0,5 - 1 0,05-0,1 75
600 1-1.5 0,2-0,3 33
800 1,5 -2 0,3-0,4 15
1000 2,5 -3 0,4-0,6 7
1200 4,5-5,5 0,6–1,1 5
1400 6-8 0,8–1,2 5
16 00 7.5-10 1–1,6 5
Теплопроводность пенобетона колеблется от 0,1Вт / мК до 0,7Вт / мК. Усадка при сушке составляет от 0,3 до 0,07% при 400 и 1600 кг / м3 соответственно. Пенобетон не обладает такой же прочностью, как автоклавный блок с такой же плотностью. Под действием нагрузки внутри конструкции создается внутреннее гидравлическое давление, которое может вызвать деформацию пенобетона. Затвердевший пенобетон обладает хорошей устойчивостью к замерзанию и оттаиванию.Было замечено, что нанесение пенобетона в зоне с температурой от -18 градусов Цельсия до +25 градусов Цельсия не показало никаких признаков повреждения. Плотность пенобетона, используемого здесь, составляет от 400 до 1400 кг / м 3 .

Преимущества пенобетона
  • Пенобетонная смесь не оседает. Следовательно, уплотнение не требуется.
  • Собственный вес уменьшен, так как это легкий бетон
  • Пенобетон в свежем состоянии имеет сыпучую консистенцию.Это свойство поможет полностью заполнить пустоты.
  • Конструкция из пенобетона обладает отличной способностью распределять и распределять нагрузку.
  • Пенобетон Не создает значительных боковых нагрузок
  • Свойство водопоглощения
  • Партии пенобетона просты в производстве, поэтому проверка и контроль качества легко выполняются.
  • Пенобетон имеет повышенную устойчивость к замерзанию и оттаиванию
  • Безопасное и быстрое выполнение работ
  • Рентабельность, меньше обслуживания

Недостатки пенобетона
  • Наличие воды в смешанном материале делает пенобетон очень чувствительным.
  • Сложность в отделке
  • Время смешивания больше
  • С увеличением плотности снижаются прочность на сжатие и прочность на изгиб.
Подробнее о Специальные бетоны

Механические характеристики легкого пенобетона

Пенобетон демонстрирует превосходные физические характеристики, такие как небольшой собственный вес, относительно высокая прочность и превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства. Это позволяет минимизировать расход заполнителя и, заменяя часть цемента летучей золой, способствует соблюдению принципов утилизации отходов. В течение многих лет применение пенобетона ограничивалось засыпкой подпорных стен, изоляцией фундамента и звукоизоляцией черепицы.Однако в последние годы пенобетон стал перспективным материалом для конструкционных целей. Была проведена серия испытаний для изучения механических свойств пенобетонных смесей без летучей золы и с содержанием летучей золы. Кроме того, было исследовано влияние 25 циклов замораживания и оттаивания на прочность на сжатие. Кажущаяся плотность затвердевшего пенобетона сильно коррелирует с содержанием пены в смеси. Увеличение плотности пенобетона приводит к снижению прочности на изгиб.При одинаковых плотностях прочность на сжатие смесей, содержащих летучую золу, примерно на 20% ниже по сравнению с образцами без летучей золы. Образцы, подвергнутые 25 циклам замораживания-оттаивания, демонстрируют примерно на 15% меньшую прочность на сжатие по сравнению с необработанными образцами.

1. Введение

Пенобетон известен как легкий или ячеистый бетон. Обычно его определяют как цементирующий материал с минимум 20% (по объему) механически захваченной пены в растворной смеси, где воздушные поры захватываются в матрице с помощью подходящего пенообразователя [1].Он демонстрирует отличные физические характеристики, такие как небольшой собственный вес, относительно высокая прочность и превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства. Это позволяет минимизировать расход заполнителя и, заменяя часть цемента летучей золой, способствует соблюдению принципов утилизации отходов [2]. Путем правильного выбора и дозировки компонентов и пенообразователя можно достичь широкого диапазона плотностей (300–1600 кг / м 3 ) для различных структурных целей, изоляции или наполнения [2].

Пенобетон известен уже почти столетие и был запатентован в 1923 году [3]. Первое комплексное исследование пенобетона было проведено в 1950-х и 1960-х годах Валоре [3, 4]. После этого исследования более подробная оценка состава, свойств и областей применения ячеистого бетона была проведена Руднаем [5], а также Шорт и Киннибург [6] в 1963 году. Новые смеси были разработаны в конце 1970-х и начале 1980-х годов. , что привело к увеличению коммерческого использования пенобетона в строительных конструкциях [7, 8].

В течение многих лет применение пенобетона ограничивалось засыпкой подпорных стен, изоляцией фундамента и звукоизоляцией [8]. Однако в последние несколько лет пенобетон стал перспективным материалом также для конструкционных целей [7, 9], например, для стабилизации слабых грунтов [10, 11], базового слоя сэндвич-растворов для фундаментных плит [12] , промышленные полы [13], а также приложения для строительства автомагистралей и метро [14, 15].

В связи с растущими экологическими проблемами первостепенное значение имеет исследование экологически чистых материалов для более широкого спектра применений, чтобы предложить реальные альтернативы наряду с традиционными материалами.

Пенобетон, являясь альтернативой обычному бетону, соответствует критериям принципов устойчивости строительных конструкций [16–18]. Общие принципы, основанные на концепции устойчивого развития применительно к жизненному циклу зданий и других строительных работ, определены в ISO 15392: 2008. Во-первых, пенобетон потребляет относительно небольшое количество сырья по отношению к количеству затвердевшего состояния. Во-вторых, при его производстве могут использоваться вторичные материалы, такие как летучая зола.Таким образом, пенобетон способствует утилизации отходов тепловых электростанций. В-третьих, пенобетон можно переработать и использовать вместо песка в изоляционных материалах. Кроме того, производство пенобетона нетоксично, и продукт не выделяет токсичных газов при воздействии огня. Наконец, это рентабельно не только на этапе строительства, но и на протяжении всего срока эксплуатации и обслуживания конструкции.

Помимо вклада в утилизацию отходов тепловых электростанций, добавление летучей золы улучшает удобоукладываемость свежей пенобетонной смеси и положительно влияет на усадку при высыхании [2, 19].С одной стороны, единственным недостатком этой минеральной добавки является более низкая ранняя прочность раствора по сравнению со смесью без золы-уноса [20]. С другой стороны, было доказано, что долговременная прочность улучшается [19, 21].

Несмотря на свои благоприятные и многообещающие прочностные и физические свойства, пенобетон по-прежнему используется в ограниченных масштабах, особенно в конструкциях. Это в основном связано с недостаточными знаниями о его механических свойствах и небольшим количеством исследований по его поведению при разрушении [22–28].

Основной целью данной работы является исследование механических характеристик пенобетона различной плотности (400–1400 кг / м 3 ). Был проведен ряд испытаний для проверки прочности на сжатие, модуля упругости, прочности на изгиб и характеристик разрушения материала после циклов замораживания-оттаивания.

2. Экспериментальная программа
2.1. Приготовление образцов и состав бетонной смеси

В данном исследовании использовались портландцемент, летучая зола, вода и пенообразователь.Состав смеси представлен в Таблице 1. Промышленный портландцемент был CEM I 42,5 R [29] в соответствии с PN-EN 197-1: 2011. Его химический состав и физические свойства, измеренные в соответствии с PN-EN 196-6: 2011 и PN-EN 196-6: 2011-4, приведены в таблицах 2 и 3. Во всех экспериментах использовалась водопроводная вода. Прочность цемента на сжатие определяли согласно PN-EN 196-1: 2016-07 (таблица 3).

16 25,00 25,00 9016

Символ смеси Содержание пенообразователя (л / 100 кг C) Цемент (кг) Летучая зола (кг) Вода (кг) Пенообразователь кг) (-)

FC1 2.00 25,00 0,00 10,50 0,50 0,44
FC2 4,00 25,00 0,00 10,00 90,00 10,00 0,40 0,00 9,50 1,50 0,44
FC4 8,00 25,00 0,00 9,00 2,00 0.44
FC5 10,00 25,00 0,00 8,50 2,50 0,44
FCA1 2,00 FCA2 4,00 25,00 1,25 10,00 1,00 0,44
FCA3 6,00 25,00 1.25 9,50 1,50 0,44
FCA4 8,00 25,00 1,25 9,00 2,00 0,44
2,50 0,44

1

SiO 2 9025 9024 905 905 9025 9024 905 905 902 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O K 2 O Cl

4,9 2,9 63,3 1,3 2,8 0,1 0,9 0,05

902 (м 2 / кг) Удельный вес (г / см 3 ) Прочность на сжатие (МПа) Через дни
3840 306 2 28 28,0 58,0

Для улучшения удобоукладываемости и уменьшения усадки в некоторых смесях использовалась летучая зола. Используемая зола соответствует требованиям PN-EN 450-1: 2012. Его химический состав приведен в Таблице 4.


SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 4 6 905 MgO SO 3 Na 2 O K 2 O

76.5 1,42 5,80 3,61 1,63 0,263 0,038 0,096

для производства пенообразователя. Жидкий агент находился под давлением воздуха примерно 5 бар, чтобы получить стабильную пену с плотностью примерно 50 кг / м 3 . Были приготовлены цементные пасты с 2 ÷ 10 литрами жидкого пенообразователя на 100 кг цемента.

Были использованы два разных типа бетонных смесей (один без летучей золы, а другой с летучей золой). Всего было изготовлено 10 смесей, по пять образцов на одну бетонную смесь (таблица 1). Для всех смесей использовалось постоянное соотношение (включая воду и жидкий пенообразователь; c - содержание цемента). Он был основан на результатах Джонса и Маккарти [7] и Xianjun et al. [30]. Целевые плотности затвердевшего пенобетона, которые будут произведены в этом исследовании, составляли от 400 до 1400 кг / м 3 .

Во всем процессе производства пенобетона необходимо тщательно учитывать плотность смеси, скорость вспенивания и другие факторы, чтобы приготовить высококачественный пенобетон. Ключевыми факторами для получения стабильного пенобетона были сжатие пенообразователя при стабильном давлении и постоянной скорости вращения смешивания компонентов.

Все образцы после заливки в стальные формы были накрыты и хранились в камере выдержки при 20 ± 1 ° C и влажности 95% в течение 24 часов.Впоследствии образцы вынимали из форм и хранили в условиях окружающей среды (при 20 ± 1 ° C и 60 ± 10% влажности) в течение 28 или 42 дней перед испытанием.

2.2. Испытания

Пенобетон - относительно новый материал, и в настоящее время не существует стандартизированных методов испытаний для измерения его физических и механических свойств. Поэтому в этом исследовании были адаптированы процедуры подготовки образцов и методы испытаний, обычно используемые для обычного бетона. Прочность на сжатие, модуль упругости и предел прочности на изгиб были определены в соответствии с рекомендациями: PN-EN 12390-3: 2011 + AC: 2012, Инструкция НИИ Строительного института No.194/98, PN-EN 12390-13: 2014 и PN-EN 12390-5: 2011 соответственно. Плотность измерялась согласно PN-EN 12390-7: 2011.

Предел прочности на сжатие был измерен для стандартных кубов размером 150 × 150 × 150 мм, как указано в PN-EN 12390-3: 2011 + AC: 2012. Скорость нагружения была принята в соответствии с PN-EN 772-1: 2015 + A1: 2015 для блоков из ячеистого бетона.

Модуль упругости определяли в соответствии с Инструкцией ВНИИ № 194/98 и PN-EN 12390-13: 2014-02 на цилиндрических образцах размером 150 × 300 мм.Скорость нагружения составляла 0,1 ± 0,05 МПа / с в соответствии с PN-EN 679: 2008 для блоков из ячеистого бетона. Два тензодатчика электрического сопротивления с измерительной длиной 100 мм были прикреплены к двум противоположным сторонам образцов на средней высоте. Для оценки модуля упругости записывалась характеристика напряжения-деформации.

Прочность на изгиб была испытана на установке трехточечного изгиба с балками 100 × 100 × 500 мм в соответствии с PN-EN 12390-5: 2011. Номинальное расстояние между опорами 300 мм.Ролики допускали свободное горизонтальное движение. Образцы нагружали с постоянной скоростью перемещения 0,1 мм / мин, что является оптимальным значением, определенным экспериментально.

Характеристики разложения при циклах замораживания-оттаивания оценивали для стандартных кубиков размером 150 × 150 × 150 мм. Прочность на сжатие определяли по методике, описанной ранее. Тестовая кампания состояла из 25 циклов замораживания-оттаивания. Каждый цикл включал охлаждение образцов до температуры −18 ° C в течение 2 ч.Затем образцы хранили замороженными в течение 8 часов при -18 ± 2 ° C и оттаивали в воде при температуре + 19 ° C ± 1 ° C в течение 4 часов. Контрольные образцы хранили в воде в качестве контрольных.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Кажущаяся плотность

Дозировка пенообразователя сильно влияет на плотность смеси и затвердевшего пенобетона. На рисунке 1 показана зависимость между дозировкой пенообразователя и кажущейся плотностью затвердевшего пенобетона для образцов без летучей золы (FC) и других образцов с летучей золой (FCA).Кажущаяся плотность затвердевшего пенобетона сильно коррелирует с содержанием пены и составом цементного теста и воздушных пустот в свежей смеси. Увеличение содержания пены сопровождается увеличением объема свежего бетона, что приводит к снижению плотности затвердевшего пенобетона. Можно заметить, что существуют экспоненциальные отношения для образцов FC и FCA. Более того, результаты, полученные в FCA, показывают уровень плотности примерно на 20% выше, чем FCA. Это можно объяснить тем, что в образцах, содержащих летучую золу, процесс твердения замедлен.Физическая реакция между летучей золой и воздушными порами приводит к большему количеству воздушных пор, захваченных в смеси. Также было обнаружено, что смеси с содержанием пенообразователя более 10 литров на 100 кг цемента приводили к нестабильной смеси. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 1.


3.2. Прочность на сжатие

Кубические образцы пенобетона, испытанные на сжатие, демонстрируют механизм разрушения, аналогичный обычному бетону. Типичная коническая картина разрушения после разрушения наблюдалась для всех образцов (рис. 2).


Прочность на сжатие пенобетона без золы (FC) и пенобетона с добавлением золы-уноса (FCA) как функция кажущейся плотности представлена ​​на рисунке 3. Можно заметить, что есть экспоненциальные зависимости для обоих FC и FCA; однако, похоже, есть разница между сильными сторонами, полученными на образцах FC и FCA. Образцы без золы кажутся более прочными, чем смеси, содержащие золу. Это связано с тем, что процесс твердения замедляется из-за наличия летучей золы [20].Кроме того, эта разница увеличивается вместе с плотностью. Полученные значения прочности на сжатие соответствуют результатам других работ [31–34]. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 3.


3.3. Модуль упругости

Цилиндрические образцы пенобетона, испытанные на сжатие, демонстрируют механизм разрушения, аналогичный обычному бетону. Типичная коническая картина разрушения после разрушения наблюдалась для всех образцов (рис. 4).Зависимость напряжения от деформации цилиндрических образцов представлена ​​на рисунке 5. На графиках показаны зависимости в диапазоне от 0,2 МПа до разрушения в соответствии с PN-EN 12390-13: 2014-02.



На рисунке 6 показаны зависимости между модулем упругости пенобетона и его плотностью. Можно заметить, что существуют экспоненциальные отношения для FC и FCA. Образцы без летучей золы, по-видимому, имеют более высокий модуль упругости, чем смеси, содержащие летучую золу [35].Полученные значения модуля упругости соответствуют результатам работ Олдриджа [8].


3.4. Прочность на изгиб

На рисунке 7 представлена ​​зависимость между плотностью пенобетона и прочностью на изгиб. Испытания проводились на образцах без летучей золы. На рис. 7 также представлены результаты экспериментов, проведенных авторами и опубликованных в [23–28]. Можно отметить снижение предела прочности при изгибе с уменьшением плотности пенобетона.Значения прочности на изгиб соответствуют результатам работ Mydin и Wang [31] и Soleimanzadeh и Mydin [36].


3.5. Характеристики разложения при циклах замораживания-оттаивания

На рисунке 8 показаны результаты прочности пенобетона на сжатие после 25 циклов замораживания-оттаивания в зависимости от плотности. Для справки, результаты необработанных образцов показаны на рисунке 8. Обработка образцов замораживанием-оттаиванием оказывает лишь незначительное влияние на прочность пенобетона на сжатие.Значения прочности, полученные для образцов, подвергнутых циклам замораживания-оттаивания, были примерно на 15% ниже. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 8.


4. Выводы

Пенобетон может достигать гораздо более низкой плотности (от 400 до 1400 кг / м 3 ) по сравнению с обычным бетоном. Была проведена серия испытаний для проверки механических параметров пенобетона: прочности на сжатие, прочности на изгиб и модуля упругости.Кроме того, влияние 25 циклов замораживания и оттаивания на прочность на сжатие была исследована.

Основные выводы, которые можно сделать из этого исследования, следующие: (i) Дозировка пенообразователя влияет на плотность смеси и затвердевшего пенобетона. Плотность пенобетона сильно коррелирует с содержанием пены в смеси. (Ii) прочность на сжатие, модуль упругости и прочность на изгиб уменьшаются с уменьшением плотности пенобетона; полиномиальные функции были предложены для описания этих отношений.(iii) Прочность на сжатие и модуль упругости пенобетона были немного уменьшены при добавлении 5% летучей золы. (iv) Прочность на сжатие пенобетона, подвергнутого испытаниям на замерзание-оттаивание, показывает значения только примерно на 15% ниже по сравнению с к необработанным образцам.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана текущим исследовательским проектом «Стабилизация слабого грунта путем нанесения слоя пенобетона, контактирующего с грунтом» (LIDER / 022/537 / L-4 / NCBR / 2013), финансируемого Национальный центр исследований и разработок в рамках программы LIDER.Авторы с благодарностью признают навыки и приверженность лаборанта Альфреда Кукиелки, без которого настоящее исследование не могло бы быть успешно завершено.

Изготовление пенобетона - FoamConcreteWorld.com

На этой странице описывается, как производить FC и что влияет на «качество»

Пенобетон также известен как

Воздухобетон, Пенобетон, Пенобетон, Пенцемент, Ячеистый легкий бетон, Бетон пониженной плотности, Легкий бетон, Ячеистый бетон, Газбетон, Пенобетон, легкий бетон воздушного твердения, газобетон, Ячеистый легкий бетон, изоляционный бетон, Ячеистый бетон из легких заполнителей, бетон низкой плотности, вспененный раствор, раствор из пеноматериала.

Пенобетон (FC) получают путем смешивания пены с раствором. Раствор представляет собой цементную смесь с песком и водой. В результате получается смесь, которая легче «обычного» бетона. Масса или плотность, как мы ее здесь называем, (вес на кубический метр) зависит от того, сколько пены добавлено в раствор. Чем больше пены мы добавляем, тем она легче, но также она становится слабее. «Идеальная» смесь должна иметь не менее 20 МПа при плотности 1000 кг / м3, однако лучшие результаты, которые я обнаружил в исследованиях, составили 18 МПа и плотность 1200 кг / м3.Простой FC без добавок обычно составляет около 5-8 МПа при плотности 1000 кг / м3. На рынке есть ФК «Бренды», претендующие на лучшее, чем это.

Чем легче ТЭ, тем лучше становится теплоизоляция. Комбинация прочности и теплоизоляции делает FC идеальным строительным материалом. О преимуществах и недостатках FC см .: Почему пенобетон - идеальный строительный материал

В этой статье мы кратко опишем:

Новая страница для домашних проектов!

Если у вас есть проект, которым вы хотите поделиться с нами, я буду рад разместить его на странице «Проекты FC».Это может быть ваш собственный домашний проект или более крупное мероприятие, например, целый дом. Или разместите его на нашей странице в Facebook, чтобы мы все могли учиться друг у друга.

https://www.facebook.com/InternationalFoamConcreteInstitute

Пенообразователи

Пенообразователи: свойства и методы

Свойства пены
Вспенивающие агенты и создание пены часто упускаются из виду из-за их важности для получения FC. Однако это очень важный аспект процесса, и если все сделать не «правильно», он может пойти совершенно неправильно.

Характеристики пены, из которой получается «хороший» пенобетон:

Стабильность, как долго пена удерживает пузыри.

Это можно проверить, сделав немного пены и оставив ее в стакане, и посмотреть, сколько времени пройдет, прежде чем вы увидите усадку и жидкость на дне. Он не должен разрушиться до тех пор, пока FC не установится достаточно, чтобы сохранять свою форму, это может занять до 5 часов! Однако этот тест не говорит вам, как он ведет себя при смешивании с строительным раствором и других реакциях с добавками.

Позвонить в помощь

Как вы узнаете, читая больше о пенообразователе, наиболее важным аспектом является то, как долго пена будет стоять. Большинство пенообразователей разрушаются очень быстро.

Я ищу рецепт, создающий «прочную» пену. Может ли кто-нибудь помочь в этом или знает промышленного химика, который готов помочь? Надеюсь, мы сможем придумать то, что большинство из нас сможет сделать в большинстве стран по разумной цене.

Размер пузыря:

Маленькие пузыри прочнее больших, оптимальный размер 0,5 мм. Хорошие результаты могут быть достигнуты при размере пузырьков от 0,05 до 1 мм и, предпочтительно, для большинства пузырьков такого же небольшого размера.

Однородность и форма пузыря:

Более крупные пузыри обычно схлопываются первыми при смешивании с раствором. Чем однороднее размер пузырьков, тем прочнее будет FC. Оптимальная форма пузыря - идеальная круглая сфера.Насколько он выдержит деформацию, зависит от модулей поверхности и поверхностного натяжения.

Связь пузырей:

В идеале все пузыри должны быть отделены друг от друга при смешивании в ступке.

Уничтожение пузырей

  • Пузырьки могут схлопнуться из-за реакции с другими добавками и цементными продуктами, которые мы добавляем в смесь.
  • Продолжительное и энергичное перемешивание пенобетона, чем необходимо, приводит к уничтожению пузырей.
  • Прокачка FC на большую длину и высоту также может разрушить пузыри.Проверьте заявления производителя пенообразователя.

Ниже приводится обзор свойств смеси FC без каких-либо добавок, которые могут улучшить некоторые из этих характеристик.

Виды пенообразователей

Пенообразователи можно разделить на классы,

Синтетические поверхностно-активные вещества , изготовленные из нефтепродуктов. Некоторые из них являются лауретсульфатом натрия, не путать с лаурилсульфатом натрия, это другое химическое вещество.

Прочие: додецилсульфат натрия, кокамидопропилбетан или их смесь

На белковой основе натриевых и калиевых солей жирных кислот (алкилкарбоновых кислот), таких как лауриновая и миристиновая кислоты.Обычно делают из субпродуктов животных.

До настоящего времени было обнаружено, что агенты на основе белка лучше подходят для создания FC. В зависимости от того, насколько хорошо они очищены, белковые продукты могут иметь более короткий срок хранения и вызывать запах в FC. Каждый производитель утверждает, что у него превосходный продукт. Некоторые синтетические пены утверждают, что они более стабильны и перекачиваются, чем другие. Я нашел одно исследование, в котором сравнивали 3 разных пенообразователя.

Растительное происхождение

Этот тип является альтернативой, если вы не хотите использовать другие типы.

FOAM AGENT ISOCEM S / BN 100% РАСТИТЕЛЬНЫЙ, ISOCEM S / BN - это новый продукт в линейке Isocem, пенообразователи для производства пенобетона. Он более концентрированный и 100% растительного происхождения. https://www.isoltech.it Это единственный бренд такого типа, который я нашел до сих пор, поэтому я упоминаю его здесь по имени.

Для поставщиков пенообразователей перейдите по ссылке Пенообразователи

DIY Пена

Не рекомендуется вспенивать такие бытовые продукты, как мягкое мыло или шампунь, если у вас есть специальная пена FC.Стоимость даже самых дорогих пенообразователей невелика по сравнению со стоимостью вышедшей из строя партии пенобетона или всего дома! Самая большая проблема для DIY - получение небольшого количества средства. Я предлагаю обратиться в местную компанию, которая предоставляет услуги по вспениванию, или к производителю продукции FC. Однако это вещество, которое используется для «укрепления» пены, ксантановой камеди. Это также используется как пищевая добавка. Я понятия не имею, какую концентрацию использовать, поэкспериментируйте с ней и дайте мне знать, пожалуйста.Я попробовал его и обнаружил, что он не заставляет пену «стоять» дольше, но вполне может иметь другие полезные качества.

Качество пены

При вспенивании рекомендуемая «консистенция» составляет от 80 до 120 грамм на литр, но я видел публикации, в которых они использовали 45 грамм на литр.

Концентрация зависит от марки. Это достигается за счет правильной степени разбавления и процесса пенообразования. Это можно легко проверить, наполнив литровый контейнер и взвесив его.Это нужно делать перед каждым замесом! После того, как вы определились с тем, какое разведение вы хотите использовать, убедитесь, что оно всегда остается неизменным с точностью до 5%. Качество вашей пены влияет на качество FC!

На качество пены также влияет тип пеногенератора. Желаемый размер пузырьков составляет от 0,5 до 2 мм. Распределение размера пузырьков, по-видимому, также влияет на МПа FC. Небольшой (0,5 мм) однородный размер пузырьков делает FC более прочным.

Тип пеногенератора также имеет большое влияние на размер пузырьков.Так далеко от литературы я обнаружил, что метод «сухого» вспенивания дает более мелкие пузырьки.

Добавление суперпластификаторов и ускорителей в растворную смесь также может повлиять на размер пузырьков и их распределение. Проверьте, совместимы ли эти продукты. Некоторые добавки содержат пеногаситель

Пену можно вводить и перемешивать, как только раствор будет готов, желательно на дне бочки. Изобретательный способ - использовать инструмент для смешивания красок, надеть на вал трубу с Т-образным соединением вверху и заглушкой вверху.Открытый конец чуть выше лопастей мешалки. Закачать пену через тройник. Картинку можно посмотреть на https://www.domegaia.com

.

Делаем пену.

Убедитесь, что у вас есть чистая вода, обычно подходит питьевая вода. Температура воды может повлиять на результат; поддерживайте температуру от 10 до 40 C. Если он не «чистый», то органические вещества могут отрицательно повлиять на качество пенообразователя на белковой основе, что повлияет на формирование смеси FC.

Существует сухой и влажный способ вспенивания, сухой метод дает более мелкие пузыри. Большинство вспенивающих машин используют сухой метод, и можно сделать небольшой самостоятельно. Для получения однородной пены вам понадобится надежный и управляемый метод или машина вспенивания. Сухой метод также предпочтителен, поскольку легче контролировать содержание воды и, следовательно, влияние, которое она оказывает на строительный раствор.

Пенообразователь, вероятно, является самым большим препятствием в этом процессе. Они могут отличаться от самодельных, см. Https: // www.etsy.com ищет пеногенераторы и т. д. Около 8 человек продают различные типы. Я сделал один сам, используя метод трубы под давлением (9 л).

Полностью автоматизированная коммерческая машина большого объема см. Агенты и оборудование. У всех них есть одна общая черта: они используют сжатый воздух для изготовления пены.

У каждого типа пенообразователя своя оптимальная плотность пены для создания желаемой плотности FC. Оптимальное соотношение вода / цемент также различается для каждого типа / марки пенообразователя.Поскольку соотношение воды и влаги чрезвычайно важно для создания хорошего FC, советуем вам сначала провести несколько испытаний.

Сжатый воздух

Не все компрессоры одинаковы! Самая важная проблема для приготовления пены - это постоянное давление, которое подается в смесительную камеру. Если давление, поступающее в пенообразователь, меняется, то качество пены будет изменяться. Я не видел исследования, в котором учитывался бы этот аспект, но мой опыт подсказывает мне, что это так.

Чтобы избежать изменения давления и объема, мощность компрессора должна быть достаточно большой, чтобы соответствовать потреблению при вспенивании! Регулятор давления должен поддерживать одинаковое давление все время, независимо от того, работает ли компрессор или его резервуар находится под давлением.

Шланг компрессора должен быть достаточно большим в диаметре и не длиннее, чем необходимо.

Влага и содержание масла в сжатом воздухе могут влиять на степень разбавления, вероятно, минимальную, но имейте это в виду.Помогает хорошая система фильтров. Если вы охладите сжатый воздух, выходящий из компрессора, до фильтра в линии, фильтры будут работать лучше. (длина (4М) стальной трубы - несложный способ.

Расчет количества

Перед тем, как сделать пену, необходимо произвести некоторые расчеты.

Вам необходимо решить, какой объем FC вы хотите произвести.

Вам необходимо определиться с плотностью FC, которую вы хотите сделать.

Это дает вам объем разбавленного агента.Разбавление зависит от типа и марки пены. Большинство брендов дадут вам рекомендации по разбавлению для данной плотности. Это разбавление должно быть точным и постоянным для каждой партии, если вы хотите получить одинаковый результат. Будьте осторожны и приготовьте больше раствора, чем нужно для партии. Во время перемешивания часть пены разрушится, поэтому вам нужно больше, чем рассчитано!

Плотность ФК зависит от того, сколько пены вы кладете в раствор, существует прямая зависимость. Я поместил это в свою книгу «E».

Необходимо учитывать мощность вспенивающей машины, она зависит от размера партии или продолжающегося производства. Скорость производства пены должна быть немного выше, чем скорость смешивания при серийном производстве.

Другие способы изготовления FC

Высокоскоростное перемешивание

Существует метод изготовления FC, при котором вспенивающий агент добавляют в растворную смесь, когда все это находится в специальном высокоскоростном смесителе. Часто используется для FC плотностью более 1800 кг / м3.Мы оставляем это коммерческим специалистам.

Просто добавьте воды

Есть сухая смесь, в которую нужно только добавить воды, и в растворе начинают образовываться пузырьки газа. Это химическая реакция между алюминием и кислотой. Получение смеси является коммерческой тайной! Пока я нашел только одну компанию, http://www.cellularfibroconcrete.com, предлагающую этот продукт.

Примешивание пены к раствору

Это самая захватывающая часть процесса! Важная часть процесса, и она должна выполняться правильно, используйте один и тот же метод каждый раз, когда вы делаете партию FC.

Убедитесь, что ваша емкость для смешивания достаточно велика, чтобы вмещать объем, который вы хотите получить, плюс еще немного для исправления и защиты от перелива за край.

Смешать пену с раствором непросто, так как масса пены и раствора сильно различаются. Это также нужно делать «осторожно», чтобы не разрушить пену. Во время смешивания часть пены неизбежно схлопнется, что повлияет на ее плотность.

Смешивание пены в строительном растворе, вероятно, последняя «добавка», которую вы хотите добавить в смесь.Все остальные ингредиенты должны быть уже смешаны, в противном случае потребуется большее перемешивание, и пена сместится сильнее.

Лучше всего залить пену на дно емкости, рядом со смесителем, если вы делаете раствор самостоятельно. Вы, конечно, можете заказать автобетоносмеситель и залить пену в бочку грузовика. Сейчас на грани профессиональной работы!

Если вы знаете объем вашей вспенивающей машины в минуту и ​​сколько пены вам нужно, вы можете рассчитать время процесса.

Знание общего объема, необходимого для достижения желаемой плотности, также является хорошим измерением. Это должно дать вам теоретическую плотность, но вы, конечно же, должны это проверить, взвесив FC перед заливкой!

Теперь вы готовы к заливке! Но подождите, это была простая версия! Если вы хотите добиться «более сильного» ФК, существует множество вариантов. Отказ от простого добавления еще одного ингредиента в ступку во время смешивания и надежды на лучшее, чтобы действительно понять, что вы делаете, и сделать все правильно.

Замешивание раствора

Основными ингредиентами раствора являются портландцемент, песок и вода. Существует множество различных компаний, которые производят портландцемент в соответствии со стандартами, соответствующими портландцементу типа I, указанному в Британском стандарте (BS EN 197-1: 2000). Здесь мы предполагаем, что это соответствует стандарту.

Песок

Песок, песок должен быть чистым речным песком и предпочтительно равного размера, было обнаружено, что увеличение размера частиц мелкого заполнителя снижает его прочность.Часто используется мелкодисперсный кварцевый песок разной крупности 0,6, 1,18 и 2 мм. Песок, размер которого меньше 2 мм, может стоить дороже. Проверьте массу вашего песка, она может варьироваться от 1,2 до 2,1. Вероятно, это в основном около 1,6. Это может иметь большое влияние на желаемую плотность и другие сопутствующие ей качества.

Соотношение воды и цемента (ж / ц) очень важно, это в значительной степени решает, насколько «прочным» будет ваш FC. В настоящее время обычной практикой является использование суперпластификатора для улучшения строительного раствора.Влажность зависит от используемого пластификатора. В одном исследовании они использовали GLENIUM52, соответствующий стандарту ASTM (ASTM C494M – 04). Суперпластификатор выпускается в виде темно-коричневого водного раствора. Оптимальная пропорция смеси была разработана на основе заданной плотности, в / в и в / в (соотношение песка и цемента) легкого пенобетона. Диапазон плотностей составлял 1500, 1750 и 1800 кг / м3. Диапазон используемых соотношений в / ц составлял 0,5, 0,45, 0,4, 0,35 и 0,3, в то время как коэффициент вязкости был 1,0 для всех смесей в этой работе.

В приведенном выше примере показан очень плотный FC, для ваших целей вы можете стремиться к 1000 кг м3.

Соотношение W / C для создания оптимальной прочности FC с используемым пенообразователем может варьироваться. Исследование показало, что разные агенты требуют разного соотношения W / C для оптимальной прочности. Возможно, это связано с тем, что вода может вымываться из пены, но это всего лишь мои предположения.

Измерение качества раствора

Поскольку качество песка и содержание влаги, количество добавляемой воды и другие незначительные вариации ингредиентов могут варьироваться, результат смешивания должен быть одинаковым, чтобы обеспечить стабильно хороший FC.Вам нужно измерить консистенцию; один из способов сделать это - испытание на спад. Испытание на оседание является мерой консистенции и удобоукладываемости бетона. Таким образом, консистенция является мерой содержания воды в бетоне. Содержание воды контролирует и влияет на содержание цемента в бетоне. Поскольку испытание на оседание важно, не заменяйте реальный тест предположением. Раствор должен быть достаточно текучим, чтобы можно было смешать с ним пену. Если он слишком жесткий, то пена разрушится,

Оборудование, необходимое для испытания на оседание: конус для испытания на оседание, непористая опорная плита, измерительная шкала, стержень для измерения температуры.

Форма для теста имеет форму открытого верхнего и нижнего конуса высотой 30 см, диаметром нижнего 20 см и верхним диаметром 10 см.

Конус кладут на твердую неабсорбирующую горизонтальную поверхность. Этот конус заполняется свежим бетоном в три этапа. Каждый раз каждый слой утрамбовывают 25 раз металлическим стержнем с пулевым наконечником длиной 60 см и диаметром 16 мм. В конце третьего этапа бетон вытирается заподлицо с верхней частью формы. Форма поднимается вертикально вверх, чтобы не задевать бетонный конус.Затем бетон оседает. Осадка бетона измеряется путем измерения расстояния от вершины осевшего бетона до уровня вершины конуса оседания.

Измерение проводится сразу после подъема конуса. Это должно быть в пределах 5% от того, чего вы хотите достичь.

Если результат испытания на оседание выходит за пределы диапазона осадки, исправьте его перед укладкой бетона в работу. Внесите следующие исправления: Слишком низкая осаждение: добавьте воды в отмеренных количествах, чтобы довести оседание до указанного диапазона.Слишком высокая осадка: добавьте дополнительный цемент, чтобы довести осадку до указанного диапазона. Используйте того же производителя, что и партия. Запишите добавленный цемент для использования в будущем. После добавления воды или цемента повторно перемешайте партию в течение 50 оборотов при скорости перемешивания, чтобы обеспечить адекватное диспергирование материалов по всей партии. Повторите тест, чтобы проверить соответствие диапазону.

Если вам сложно измерить высоту провала, вы можете измерить диаметр «провала». Чтобы упростить задачу, отметьте на доске концентрические круги и поместите конус в центр.Убедитесь, что доска расположена горизонтально, и поднимите трубу. Запишите результат для использования в будущем.

Самое главное, чтобы ваш метод был последовательным.

Тестирование смеси FC

Вы проверили пену и раствор, теперь вам нужно убедиться, что у вас правильная плотность.

Вы можете использовать тот же конус, но заполнять его за один раз и не трогать. Вашу высоту провала будет слишком сложно измерить, вместо этого измерьте диаметр «провала». Чтобы упростить задачу, отметьте на доске концентрические круги и поместите конус в центр.

Если он слишком «тонкий», измените свое мнение о том, что вы собираетесь делать, так как добавление строительного раствора не является хорошей практикой. Не достаточно «тонкий», добавьте в смесь больше пены.

Также неплохо сделать тестовый образец (образцы) из каждой партии. Убедитесь, что вы идентифицировали каждый образец. Даже если вы делаете кирпич, размер тестовой выборки должен быть одинаковым и подходящим для тестирования. Нарезка кирпича по размеру для тестирования не является общепринятым методом, так как во время резки вы можете образовать трещины от волос.

Опалубка

Самый простой способ - сделать кирпичи.Размер зависит от вашего метода строительства и всех других факторов, влияющих на толщину стены. На мой взгляд, чем меньше кирпичей нужно использовать для постройки стены, тем она лучше. Решающим фактором может быть вес, который вы можете поднять и разместить, а также сделать прямую стену. Чем меньше кирпичей, тем меньше потребуется раствора, меньше отделочных работ и вероятность попадания воды через шов.

Самый простой способ сделать форму для кирпича - это фанера и саморезы. Это может длиться долго, можно сто раз, делал это сам.

Первое правило - форма должна быть достаточно прочной, чтобы удерживать вес на FC. Я никогда не использовал ничего толщиной менее 16 мм, еще потому, что винты должны иметь небольшую толщину, и они должны оставаться прямыми.

Вы должны иметь возможность снимать форму сбоку с FC. Вы не можете поднять его прямо вверх, не повредив FC, если используете фанерную форму. Таким образом, изготовление длинной формы с помощью фанерных разделителей не подходит для опалубки из фанеры!

Лучше всего покрасить фанеру, чтобы она не впитывала воду.Все неровности дерева проявятся в вашем кирпиче!

Я всегда использую смазку для форм для «нормального» бетона на форме, так как бетон может прилипать к форме и вытягиваться. Самый дешевый разделительный агент - это сахарная вода, но я не уверен, что она делает с FC. Попробуйте и дайте мне знать. См. Этикетку с пенообразователем на предмет совместимости!

Если вы хотите использовать металлическую форму, проверьте поставщиков оборудования FC, перейдите к агенту по пенообразованию и поставщикам оборудования

Есть несколько интересных систем блокировки.

Заливка FC

Заливка FC

Даже более увлекательно, чем создание FC, и может быть столь же сложно!

Критическими точками в этом процессе являются:

  • Форма чистая и обработана смазкой.
  • Сидит идеально горизонтально и остается в таком положении под весом.
  • У вас есть достаточно форм для вашей партии плюс несколько запасных!
  • При заливке вы можете легко добраться до всех форм.
  • Установите форму так, чтобы ее можно было легко разобрать.
  • Раньше нам приходилось лепить формы на столе, но нам приходилось переносить бетон с тележки на стол. С помощью FC вы можете смешивать FC в бочке, которая размещается над формами и имеет шланг, прикрепленный ко дну.
  • Контроль за заливкой, чтобы не пролить.
  • Заполняйте форму каждый раз до нужного уровня!

Чистите свое оборудование каждый раз! Я уже упоминал о необходимости мыть пенообразователь (желательно) теплой водой!

И последнее, но не менее важное: поддерживайте порядок, это позволит избежать несчастных случаев.Я уже упоминал об очистке после заливки партии?

Отверждение FC

Это процесс упрочнения FC. Как вы теперь обнаружили, приготовление FC похоже на выпечку пирога, а не просто пирога. А теперь самое лучшее, потому что вам не нужно делать слишком много. Для выпечки торта вам понадобится хорошая надежная духовка. То же самое и с ФК. Отверждение - это химический процесс. Вода вступает в реакцию с ингредиентами смеси! Все ваши усилия могут быть провалены, если этого не произойдет, как должно быть.

Вы можете обнаружить, что FC затвердевает дольше, чем обычный бетон. Агенты Fc имеют тенденцию оказывать замедляющее действие.

Держите разлитую форму влажной или не дайте ей высохнуть, накройте то, что вы вылили. Даже если это целый дом! Не дайте высохнуть! Вы также можете сохранить его влажным после того, как он застынет, обрызгав его водой. Если вы заставляете блоки закрывать их до тех пор, пока не вынимаете их из формы, то заверните блоки в пищевую пленку. Оставьте их лечиться хотя бы на неделю, лучше четыре недели.Этот процесс лечения будет длиться годами.

Правила отверждения FC такие же, как и для «обычного» бетона, перейдите по ссылке https://www.wikihow.com/Cure-Concrete

Еще об этом, 8 страниц и несколько интересных моментов.

Извлечение FC из формы.

Это лучше всего делать, когда он установлен достаточно, чтобы держать свою форму, и достаточно прочным, чтобы выдерживать силу, которую вы можете приложить к нему при снятии формы.

Это может варьироваться от пары часов до более чем 3 дней.Это зависит от замедляющего действия и температуры окружающей среды.

Внутреннее отверждение

Curing FC - это химический процесс! Ему нужна вода. Когда для отверждения использована вся доступная вода, процесс останавливается. Некоторые ингредиенты могут не полностью прореагировать с соседним компонентом из-за отсутствия воды. В результате ФК в этот момент слабее. Преимущество FC в том, что «оболочка» пузыря содержит воду и становится доступной для внутреннего отверждения.Некоторые пенообразователи могут выполнять эту работу лучше, чем другие, но это предмет дальнейших исследований.

Внутреннему отверждению может способствовать использование материалов, которые быстро впитывают воду при точении, но высвобождают ее медленно, или для высасывания воды из материала требуются силы. Супервпитывающий полимер (SAP) является таким материалом и может быть добавлен в смесь FC. Некоторые легкие заполнители поглощают воду и легко выделяют ее, что затрудняет получение правильного водоцементного отношения, а это крайне важно.

Как это:

Like Loading ...

Механические свойства наполнителя из легкого пенобетона для дорожного полотна высокоскоростной железной дороги

Свойства при сжатии

Кривые деформации при сжатии легкого пенобетона различной плотности показаны на рис. 5. Видно, что кривая осевого сжатия образцов в основном делится на четыре этапа. (1) Стадия уплотнения: в легком пенобетоне есть хрупкие поры и дефекты, которые сначала уплотняются, и напряжение медленно увеличивается с деформацией.(2) Упругая стадия: напряжение линейно увеличивается с деформацией и сильно изменяется, а внешняя сила переносится на весь образец. (3) Хрупкая стадия: эта стадия сопровождается распространением микротрещин и образованием или накоплением новых трещин внутри образца. Модуль упругости уменьшается по сравнению с упругой стадией. (4) Стадия доходности: ее можно разделить на два случая неудач: ударная доходность и точечная доходность.

Рис. 5

Кривые деформации при сжатии пенобетона различной плотности ( ρ = 650 кг / м 3 на примере)

С увеличением плотности легкого пенобетона во влажном состоянии текучесть стадия переходит от ударной текучести к пределу текучести, а амплитуда резкого падения текучести увеличивается.В процессе сжатия легкого пенобетона напряжение и деформация выражаются как (а) упругая деформация в пределах диапазона прочности, (б) пластическая деформация после превышения прочности и (в) пластичное разрушение. После разрушения все еще сохраняется высокая остаточная прочность, которая составляет примерно 60-70% от максимальной прочности.

Испытание на водонепроницаемость

Непроницаемость легкого пенобетона

Результаты испытаний на водонепроницаемость легкого пенобетона при различных плотностях во влажном состоянии и водоцементном соотношении представлены в таблице 2.Видно, что время инфильтрации легкого пенобетона увеличивается с увеличением плотности во влажном состоянии. Когда влажная плотность меньше 600 кг · м −3 , приращение невелико. При этом время инфильтрации быстро увеличивается с увеличением плотности во влажном состоянии и в основном линейно увеличивается, когда плотность составляет более 600 кг · м -3 . В легкий пенобетон низкой плотности добавляется больше пены в процессе подготовки, содержание цемента низкое, а пена легко деформируется и лопается.После схватывания и затвердевания пористость высока, имеется много макропор и связанных пор. Кроме того, водоцементное соотношение больше, чем у высокой плотности, а избыток воды испаряется и выходит из дренажного канала в процессе схватывания и затвердевания. Таким образом, внешняя вода легко проникает по соединенным порам, и соответствующая водонепроницаемость оставляет желать лучшего.

Таблица 2 Результаты испытаний легкого пенобетона на герметичность

Время инфильтрации легкого пенобетона сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением водоцементного отношения.Когда водоцементное соотношение относительно невелико, текучесть цементного теста невысока, и большое количество частиц цемента агломерируется, что вызывает деформацию и разрыв пены в процессе перемешивания, что приводит к увеличению внутренних дефектов и плохая водонепроницаемость легкого пенобетона. С увеличением водоцементного отношения улучшается текучесть и однородность раствора, а также улучшается непроницаемость. Однако при дальнейшем увеличении водоцементного отношения слой воды, окружающий частицы цемента, становится толще, и количество воды, не участвующей в реакции гидратации, увеличивается.Вода легко проникает в легкий пенобетон, снижается его водонепроницаемость.

Анализ объемного водопоглощения

С увеличением сухой плотности водопоглощение легкого пенобетона заметно уменьшается, как показано на рис. 6. Водопоглощение легкого пенобетона низкой плотности очень высокое, в котором водопоглощение образца с сухой плотностью 274 кг · м −3 достигает 86,5%, а образца с сухой плотностью 954 кг · м −3 снижается до 29.4%. Изменение водопоглощения более чувствительно, когда плотность легкого пенобетона ниже 500 · кг · м −3 . На рис. 7 показаны изображения образца легкого пенобетона, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа. Видно, что размер пор образца с плотностью 500 кг · м -3 большой, а диаметр пор достигает 0,2 ~ 0,3 мм. В то время как клеточная стенка очень тонкая, около 0,03 мм, что составляет всего около одной десятой диаметра поры.

Фиг.6

Влияние плотности в сухом состоянии на водопоглощение

Рис. 7

СЭМ-изображения с разным увеличением (500 ×)

Минеральные добавки также оказывают большое влияние на свойства легкого пенобетона. На рисунке 8 показана зависимость между количеством летучей золы и водопоглощением легкого пенобетона. Водопоглощение сначала уменьшается, а затем увеличивается с увеличением содержания летучей золы, а когда содержание летучей золы составляет 40%, водопоглощение является самым низким.Активное действие угольной золы ослабляет внутреннее разрушение пор, вызванное растворением и осаждением бетона. Вторичная гидратация поглощает слабые кристаллы Ca (OH) 2 в бетоне, снижает внутреннюю пористость и улучшает плотность бетона. Однако, когда количество летучей золы превышает определенный диапазон (40%), слишком большое количество летучей золы снижает внутреннюю компактность бетона, и влияние вышеуказанных эффектов будет значительно уменьшено, что приведет к увеличению водопоглощения. .

Рис. 8

Влияние содержания летучей золы на водопоглощение

Объемное водопоглощение образца также различается в зависимости от времени выдержки. Из рис. 9 видно, что водопоглощение имеет тенденцию к увеличению с увеличением времени выдержки, а водопоглощение образцов с низкой плотностью со временем изменяется более явно. Это может быть связано с большим количеством пор в легком пенобетоне низкой плотности, для достижения насыщения требуется больше времени.А поскольку поры в легком пенобетоне в основном являются закрытыми, молекулам воды требуется больше времени, чтобы проникнуть внутрь, что также может привести к увеличению времени впитывания воды.

Рис. 9

Изменение водопоглощения во времени

Анализ характеристики ползучести

В зависимости от прочности образца легкого пенобетона режим ползучести был выбран следующим образом: удерживающее давление и осевая нагрузка. Результаты испытаний на ползучесть образцов с плотностью 800 кг · м -3 и содержанием воды 40%, 50% и 60% показаны на рис.10. Характеристики ползучести легкого пенобетона после водопоглощения очень очевидны, и деформация первой стадии в основном такая же, что в основном представляет собой уплотнение, и расширение трещин отсутствует. На втором этапе разница очевидна с увеличением содержания воды, и чем выше содержание воды, тем больше напряжение. Третья стадия - стадия ускоренной ползучести, при которой трещины быстро расширяются. Чем больше разовьются трещины, тем сильнее ослабляющее действие воды.Восходящий тренд кривой ползучести увеличивается с увеличением содержания воды. Видно, что с увеличением влагосодержания, деформация и сопротивление разрушению легкого пенобетона явно ухудшаются. Когда выбранная осевая нагрузка снижается до 100 кПа, трехступенчатые характеристики ползучести перестают быть очевидными.

Рис. 10

Поведение легкого пенобетона при ползучести с различным содержанием воды

Анализ цикла «сухой-мокрый»

Вода оказывает большое влияние на прочность и другие механические свойства легкого пенобетона.В практическом проектировании легкий пенобетон также может страдать от воздействия циклов «сухой-влажный», и этот эффект сильнее и серьезнее, чем ухудшение, вызванное одним только водоносным состоянием. На рисунке 11 показано изменение внутреннего давления воды и давления воды в порах легкого пенобетона в течение 7 месяцев практического применения. Внутреннее давление воды и давление воды в порах периодически изменяются в определенном диапазоне, указывая на то, что легкий пенобетон пострадал от эрозии сухого и влажного цикла в течение этого периода.

Рис. 11

Изменение гидравлического и порового давления в легком пенобетоне. a Анализ гидравлического давления. b Анализ положительного порового давления

Зависимость напряжения от деформации легкого пенобетона с начальным содержанием воды 7% и ограничивающим давлением 300 кПа при различных циклах сухой-влажный показана на рис. 12. Из-за эффекта В цикле «сухой – влажный» общая прочность образцов дорожного полотна на сдвиг постепенно снижается.После 10 циклов «сухой-влажный» прочность на сдвиг становится стабильной с увеличением количества циклов. Цикл сухой – влажный может разрушить структуру скелета сдвига самого образца дорожного полотна и коллоидную структуру растворимой соли. При продлении цикла содержание растворимой соли в основном остается стабильным, и формируется новая структура образца дорожного полотна. Хотя прочность на сдвиг ниже, чем у оригинала, новая конструкция обладает хорошей стабильностью и долговечностью.

Фиг.12

Зависимость напряжения от деформации легкого пенобетона при циклах «сухой-мокрый»

На рисунке 13 представлена ​​прочность легкого пенобетона с различной плотностью, изменяющейся в зависимости от количества циклов «сухой-мокрый». Видно, что с увеличением количества циклов «сухой-мокрый» прочность легкого пенобетона постепенно уменьшается, и эти два параметра приблизительно удовлетворяют соотношению степенной функции. Чем ниже плотность, тем легче разрушить легкий пенобетон по циклу сухой – влажный.Поскольку прочность легкого пенобетона невысока, он легко размягчается при водной эрозии. В процессе сушки возникают трещины, что приводит к дальнейшему переходу воды внутрь матрицы, что приводит к накоплению повреждений и ухудшению характеристик легкого пенобетона.

Рис. 13

Вариации прочности на сжатие легкого пенобетона в зависимости от количества циклов «сухой-мокрый» с различной плотностью. a ρ = 500 кг / м 3 . b ρ = 800 кг / м 3

Анализ морозостойкости

На рисунке 14 показано изменение динамического модуля упругости легкого пенобетона с различной плотностью в сухом состоянии в зависимости от количества циклов замораживания – оттаивания. Морозостойкость легкого пенобетона постепенно увеличивается с увеличением плотности. После 20 циклов замораживания-оттаивания скорость потери динамического модуля упругости образца с плотностью 1044 кг · м −3 составляет всего 26.3%, а у образца плотностью 279 кг · м −3 - 41,1%, что можно считать достигшим максимального количества циклов замораживания – оттаивания. Из-за большой доли внутренних пор и большего количества внутренних сквозных отверстий в легком пенобетоне низкой плотности водопоглощение очень велико, поэтому морозостойкость снижается.

Рис. 14

Влияние плотности на морозостойкость легкого пенобетона

Зола-унос имеет эффект активности, эффект формы частиц и эффект микроагрегатов, которые помогают уменьшить внутреннюю пористость бетона и улучшить структуру пор бетона и улучшить его плотность.Рисунок 15 иллюстрирует влияние содержания летучей золы на морозостойкость пенобетона. При содержании золы уноса 20% морозостойкость легкого пенобетона равна морозостойкости чистого цемента. Образец с 40% летучей золы имеет лучшую морозостойкость, а потеря динамического модуля упругости составляет всего 27,1% после 20 циклов замораживания-оттаивания. Когда содержание золы-уноса увеличивается до 60%, морозостойкость заметно снижается, и коэффициент потери динамического модуля упругости достигает 33,8% после 20 циклов замораживания-оттаивания, что составляет 19.На 1% ниже, чем у чистого цемента. И это близко к максимальному количеству циклов замораживания – оттаивания. Следовательно, оптимальное количество летучей золы, определенное в этом эксперименте, составляет 40%.

Рис. 15

Влияние летучей золы на морозостойкость легкого пенобетона

Frontiers | Динамические характеристики пенобетона с вторичным кокосовым волокном

Введение

Пенобетон используется в качестве наполнителя для противоударных барьеров из-за его хороших энергопоглощающих свойств.Однако его существенные недостатки, в том числе низкая прочность, низкая ударная вязкость и легкое растрескивание, могут повлиять на характеристики конструкции и безопасность противоударных барьеров (Kearsley, Wainwright, 2001; Etkin et al., 2010; Кудяков, Стешенко, 2015). Многие существующие исследования подтвердили, что включение волокон в пенобетон может улучшить прочность, ударную вязкость, трещиностойкость и характеристики поглощения энергии (Zhang et al., 2011; Ma et al., 2012; Shen et al., 2012) . Волокна, обычно используемые в машиностроении, такие как стальное волокно, стекловолокно или другое синтетическое волокно, обычно имеют недостатки, связанные с поглощением высокой энергии и потреблением большого количества ресурсов (Zhan et al., 2009; Ван, 2011; Shang and Song, 2016), что может привести к загрязнению окружающей среды и увеличению стоимости проекта. Таким образом, существует необходимость в разработке новых альтернативных материалов. Койровое волокно (CF) - это возобновляемое переработанное растительное волокно с преимуществами хорошей экономии энергии, благоприятной защиты окружающей среды и превосходных механических свойств (Calado et al., 2000). Некоторые предыдущие исследования показали, что механические характеристики материалов на основе цемента можно улучшить, добавив CF.Ван и Чоу (Wang and Chouw, 2017) изучали динамическое поведение железобетона CF (CFRC) под действием ударных нагрузок падающим весом. Они обнаружили, что на характеристики CFRC при многократных ударах влияет длина CF, а CF длиной 25 и 50 мм имеет лучшую ударопрочность, чем 75 мм. Дансо и Ману (Danso and Manu, 2020) провели исследование влияния содержания CF (0,2–0,8% по весу) и содержания извести (0–15% по весу) на поведение грунтово-цементного раствора, указав, что оптимальный сила была записана на уровне 0.Добавление 2% CF и 5% извести в образец. Али и др. (2012) исследовали влияние содержания CF (1, 2, 3 и 5% по массе цемента) и длины CF (2,5, 5 и 7,5 см) на механические и динамические свойства элементов из железобетона CF (CFRC). Результаты показали, что CFRC с длиной CF 5 см и содержанием CF 5% имеет лучшие свойства.

Как показано выше, было доказано, что CF может заменить эти обычные волокна в соответствии с требованиями энергосбережения и защиты окружающей среды.Однако большинство существующих исследований было сосредоточено на обычном бетоне с добавлением CF или пенобетоне с добавлением обычных волокон. Исследований по применению CF в пенобетоне было очень мало. Mohamad et al. (2018) провели экспериментальное исследование влияния содержания CF (0,1, 0,2 и 0,3% от общей массы цемента) на механические свойства и поведение при изгибе пенобетона. Было отмечено, что пенобетон с 0,3% CF испытал наименьшее распространение трещин, а прочность на сжатие, предел прочности и модуль упругости пенобетона увеличивались с увеличением процента CF.Исследование Мохамада дало некоторые положительные результаты. Однако этого все же было недостаточно.

Исходя из этого, необходимо систематически и всесторонне изучать механическое поведение пенобетона CF, чтобы лучше понять влияние CF на характеристики пенобетона. В предыдущей работе было изучено влияние содержания CF на статическое поведение пенобетона CF, включая свойства сжатия и изгиба. Результаты показали, что CF значительно улучшил статические характеристики пенобетона.Статическая прочность на сжатие увеличилась с 0,83 до 1,51 МПа при увеличении содержания CF от 0,0 до 1,5%, поглощение статической энергии увеличилось с 55,37 до 106,32 Дж при увеличении содержания CF с 0,0 до 2,0%, а статическая прочность на изгиб увеличилась с 0,33 до 0,73. МПа при увеличении содержания CF от 0,0 до 2,0%. Однако рост производительности пенобетона пошел вспять, когда CF превысил пороговое значение. Исходя из этого, необходимы дальнейшие исследования для изучения механической реакции пенобетона CF на ударную нагрузку, которая значительно отличается от таковой при статической нагрузке.

В этой статье динамические характеристики CF-пенобетона были исследованы с использованием экспериментальной технологии разделенной балки давления Хопкинсона (SHPB), классического экспериментального метода для проверки динамических свойств материалов Gray (2000). В общей сложности 54 образца круглой корки пенобетона, разделенных на шесть групп с шестью различными содержаниями CF, были использованы для изучения влияния содержания CF на режим разрушения, динамическую прочность на сжатие, поведение при напряжении и деформации и способность пенопласта поглощать энергию. бетон при трех давлениях газа.Кроме того, был проведен анализ микроструктуры с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM) и дифракции рентгеновских лучей (XRD), чтобы осветить микроскопический механизм CF-пенобетона для объяснения этого динамического поведения.

Экспериментальная программа

Сырье и подготовка образцов

Пенобетон CF, использованный в данном исследовании, был приготовлен путем смешивания пенобетона с CF шести различных объемных долей (0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 и 2,5%) . Следует отметить, что содержание CF, приведенное в этом исследовании, относится к объемным долям.

Взяв в качестве сырья композитный портландцемент P.C32.5R, кокамидопропилбетаин CAB-35 (пенообразователь), гидроксипропилметилцеллюлозу (стабилизатор пены), нанокремниевый диоксид (усиливающий пенообразователь), подробные параметры свойств которых были Пенобетон, предусмотренный в Т1-5, производился в следующие этапы. Во-первых, пена была приготовлена ​​путем смешивания стабилизатора пены, армирующего агента, пенообразователя и воды в весовом соотношении 0,05: 0,2: 1: 7,5. Во-вторых, цементный раствор производился в смесителе с водоцементным соотношением 0.5. В-третьих, пену выливали в цементный раствор в объемном соотношении 1: 2 и затем перемешивали в смесителе для раствора в течение 3 мин.

ТАБЛИЦА 1 . Свойства цемента.

ТАБЛИЦА 2 . Параметры свойств пенообразователя.

ТАБЛИЦА 3 . Параметры свойств пенного стабилизатора.

ТАБЛИЦА 4 . Параметры свойств пенопласта.

ТАБЛИЦА 5 . Параметры свойства CF.

Перед добавлением CF в пенобетон, CF следует предварительно обработать для улучшения характеристик (Wang and Chouw, 2017).В данном исследовании CF замачивали на 30 мин после повторной очистки и кипятили в течение 2 ч в электротермостатическом водном шкафу. После этого кипяченый CF сушили при постоянной температуре 60 ° C в течение 24 ч с использованием электрического термостатического сушильного шкафа. Эти высушенные CF затем разрезали на мелкие кусочки длиной 20 ± 2 мм.

Производство пенобетона CF было завершено после того, как CF постепенно добавлялся в пенобетонный раствор и перемешивался в течение примерно 2 минут, чтобы гарантировать, что части CF были равномерно распределены в бетонном растворе.

В общей сложности 54 образца круглого пирога диаметром 75 мм и толщиной 35 мм были отлиты, выполнив следующие действия: во-первых, формы были предварительно обработаны маслом для облегчения извлечения из формы. Во-вторых, раствор из пенобетона CF заливался в формы и подвергался механической вибрации, чтобы избежать образования сот и отверстий. Наконец, все 54 образца, поровну разделенные на шесть групп в соответствии с содержанием CF, были отверждены в течение 28 дней после извлечения из формы. Образец описан на рисунке 1, а процесс производства пенобетона CF показан на рисунке 2.

РИСУНОК 1 . Образец.

РИСУНОК 2 . Процесс производства пенобетона CF.

Методы испытаний

Испытание на сжатие при однократном ударе было проведено с помощью экспериментальной технологии SHPB для измерения механических свойств образцов при динамическом ударе (Davies and Hunter, 1963; Frew et al., 2001). В этом исследовании была принята установка SHPB диаметром 75 мм, состоящая в основном из системы загрузки, измерительной системы и системы сбора и обработки данных.В этой установке SHPB пуля имела диаметр 75 мм и длину 500 мм, падающий стержень имел диаметр 75 мм и длину 5,5 м, а направляющий стержень имел диаметр 75 мм и длину 3,5 м. Расстояния от двух тензометров на падающей балке до точки удара составляли 2,54 и 2,76 м соответственно, в то время как расстояние от деформографов на трансмиссионной планке до точки удара составляло 1 м. Подробная схематическая диаграмма экспериментальной установки была показана на рисунке 3.

РИСУНОК 3 .Испытательное оборудование.

Экспериментальная рабочая процедура была представлена ​​следующим образом. Сначала образец был отполирован с использованием высокоточного шлифовального станка для обеспечения гладкости и параллельности их двух поверхностей. Во-вторых, образец с вазелином, нанесенным на две его поверхности, помещали между падающим стержнем и трансмиссионным стержнем. В-третьих, была откалибрована система сбора сигналов и настроено давление газа. Наконец, клапан пневматического пистолета был выпущен, и пуля попала в упор.

Методика экспериментов SHPB была основана на предположении об одномерной упругой волне и предположении об однородности напряжения и деформации. Принцип работы установки ШПБ описывался следующим образом: пуля, приводимая в движение газом высокого давления, попадала в падающую штангу с определенной скоростью V 0 . Таким образом, генерировалась и распространялась волна напряжения , , , , , (, ) в падающем стержне. В результате под действием этой волны происходила высокоскоростная деформация образца.Тем временем волна ε r ( t ) отражалась от образца к падающему стержню, а волна ε t ( t ) передавалась от образца к трансмиссионная планка. После этого три сигнала деформации были измерены тензометрами и собраны индикатором динамической деформации. Затем сигналы данных обрабатывались с помощью профессионального программного обеспечения SHPB, после чего можно было получить динамические свойства образцов (Wang et al., 2011).

Согласно теории одномерных упругих волн, напряжение, деформация и скорость деформации образца можно сформулировать следующим образом:

σ = A02AsE0 [εi (t) −εr (t) −εt (t)] (1 ) ε · = C0Ls [εi (t) −εr (t) −εt (t)] (3)

Где ε i ( t ), ε r ( t ) и ε t ( t ) - падающая волна напряжения, отраженная волна напряжения и прошедшая волна напряжения, соответственно. A 0 - площадь поперечного сечения стержня. E 0 - модуль Юнга материала стержня. C 0 - скорость волны. A s и L s - исходная площадь поперечного сечения и длина образца соответственно.

Исходя из предположения об однородности напряжения и деформации в образце, соотношение между напряжением, деформацией и скоростью деформации может быть получено следующим образом:

Подставив уравнение.4 в уравнение. 1 экв. 3 затем превращается в

ε = −2C0Ls∫0tεr (t) dt (6)

Динамические свойства образца были рассчитаны в соответствии с приведенными выше уравнениями. В установке SHPB путем установки различных давлений рабочего газа (0,20, 0,25 и 0,30 МПа) скорость удара пули была скорректирована для создания различных волн напряжения ε i ( t ), ε r ( t ) и ε t ( t ), которые соответствовали разным скоростям деформации.Девять идентичных образцов в каждой из шести групп были поровну разделены на три комплекта и подвергались ударным нагрузкам при трех различных давлениях рабочего газа. Каждому образцу в каждом наборе присваивали порядковый номер: содержание CF - давление газа. Например, образец с номером CF1.5-AP0.25-3 является третьим из установленных на давление газа 0,25 МПа с содержанием CF 1,5%. Более подробные параметры испытаний представлены в Таблице 6.

ТАБЛИЦА 6 . Параметры образца.

Кроме того, было проведено микроскопическое исследование на основе SEM и XRD для дальнейшего объяснения механизма изменения характеристик пенобетона CF. После испытаний SHPB в общей сложности 18 типичных поврежденных образцов, равномерно выбранных из шести групп, были обработаны для анализа микроструктуры. Морфологию образцов наблюдали с помощью SEM, а фазовый состав образцов характеризовали с помощью XRD. Кроме того, параметры пористой структуры образцов определялись методом анализа изображений (Zhang et al., 2015; Райяни и др., 2016).

Результаты и анализ

Экспериментальные результаты были сопоставлены и проанализированы для изучения влияния содержания CF на динамические характеристики пенобетона. Следует отметить, что экспериментальные данные образцов с содержанием CF 2,5% при давлении газа 0,3 МПа отсутствовали из-за некоторых проблем в испытательном оборудовании.

Режимы отказов

Для облегчения обсуждения видов отказов из каждого набора для анализа был выбран один репрезентативный образец.F4F6 описывает поврежденные образцы с различным содержанием CF при трех давлениях газа. Образцы без CF разорвались на мелкие кусочки или рассыпались в порошок, что, очевидно, привело к хрупкому разрушению, как показано на рисунках 4A, 5A, 6A. При увеличении содержания CF от 0,5 до 1,5% образцы имели меньше повреждений и в основном сохраняли свою целостность с небольшими разрывами и отслаиваниями на краях, как показано на рисунках 4B – D, 5B – D, 6B – D. Даже при высоком давлении газа 0,3 МПа, как показано на рисунках 6B – D, эти образцы с адекватным содержанием CF также рвались только по краям, вместо того чтобы рассыпаться в порошок или разламываться на мелкие кусочки, что указывает на то, что включение с достаточным содержанием CF может эффективно улучшить сопротивление деформации пенобетона и способствовать режиму разрушения образца от хрупкого разрушения до пластичного разрушения.Это в основном связано с улучшающим эффектом CF на целостность и ударопрочность бетонной матрицы. Однако режимы отказа показали небольшие изменения для образцов с содержанием CF 2,0 и 2,5%, как показано на рисунках 4E, F, 5E, F, 6E. Эти образцы с чрезмерным количеством CF имели тенденцию демонстрировать удивительно похожие режимы разрушения, что указывает на то, что эффективность CF была ограничена в улучшении пластичности и ударопрочности пенобетона.

РИСУНОК 4 .Режимы отказа при давлении газа 0,2 МПа (А) CF0.0-AP0.20-1 (B) CF0.5-AP0.20-3 (C) CF1.0-AP0.20- 1 (D) CF1.5-AP0.20-2 (E) CF2.0-AP0.20-3 (F) CF2.5-AP0.20-3.

РИСУНОК 5 . Режимы отказа при давлении газа 0,25 МПа (А) CF0.0-AP0.25-2 (B) CF0.5-AP0.25-3 (C) CF1.0-AP0.25- 3 (D) CF1.5-AP0.25-1 (E) CF2.0-AP0.25-3 (F) CF2.5-АП0.25-1.

РИСУНОК 6 . Режимы отказа при давлении газа 0,3 МПа (А) CF0.0-AP0.30-3 (B) CF0.5-AP0.30-3 (C) CF1.0-AP0.30- 2 (D) CF1.5-AP0.30-1 (E) CF2.0-AP0.30-3.

Динамическая прочность на сжатие

На рис. 7 показаны значения динамической прочности на сжатие и коэффициенты динамического увеличения образцов, причем разные цвета представляют различные давления газа: серый для 0,2 МПа, красный для 0,25 МПа и синий для 0.3 МПа.

РИСУНОК 7 . Прочность на динамическое сжатие и коэффициент динамического увеличения (A) Прочность на динамическое сжатие (B) Коэффициент динамического увеличения.

Из рисунка 7A можно видеть, что изменяющиеся тенденции динамической прочности на сжатие с увеличением содержания CF были в основном идентичны при разных давлениях газа, то есть сначала увеличивались, а затем уменьшались. Возьмите изменяющуюся кривую динамической прочности на сжатие с содержанием CF при давлении газа 0.Например, 20 МПа (серая кривая на рисунке 7A). Прочность на сжатие образцов с содержанием CF 0,0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 и 2,5% составляла 1,55, 1,65, 1,93, 2,27, 2,13 и 1,23 МПа соответственно. Было обнаружено, что образец без CF имел низкую прочность на сжатие 1,55 МПа. При добавлении CF прочность на сжатие быстро возрастала и достигла максимального значения 2,27 МПа при содержании CF 1,5%. Скорость роста прочности на сжатие составила 46,45%. Аналогично для двух других изменяющихся кривых при давлении газа 0.25 и 0,3 МПа оптимальное содержание CF для получения максимальной динамической прочности на сжатие также составляло 1,5%. При добавлении 1,5% CF образцы имели самую высокую динамическую прочность на сжатие 3,18 МПа (при давлении газа 0,25 МПа) и 4,21 МПа (при давлении газа 0,30 МПа). Это показало, что CF оказывает очевидное улучшающее влияние на динамические сжимающие свойства пенобетона.

Однако динамическая прочность образцов на сжатие снижается, когда содержание CF превышает 1.5% и упали до минимальных значений при содержании CF 2,5%. Также возьмите серую кривую (при давлении газа 0,20 МПа) на рисунке 7A. Например, динамическая прочность на сжатие образца с содержанием CF 2,5% составила 1,23 МПа, что даже ниже, чем у образца без CF. Это продемонстрировало, что улучшение динамической сжимаемости пенобетона, которое сильно зависит от содержания CF, будет прекращено, когда содержание CF превысит пороговое значение (1,5% в этом исследовании).

Кроме того, все образцы оказались более прочными при более высоком давлении газа из-за эффекта скорости деформации (Sun et al., 2018). Более высокая ударная нагрузка (т.е. более высокое давление газа) соответствовала большей скорости деформации нагружения, что способствовало увеличению прочности на сжатие.

В предыдущем исследовании была проверена и получена статическая прочность на сжатие пенобетона CF с таким же составом смеси. Результат показал, что при увеличении содержания CF от 0,0 до 2,5% статическая прочность на сжатие сначала увеличивалась, а затем уменьшалась, значения которой равнялись 0.82, 0,96, 1,20, 1,51, 1,42 и 0,73 МПа соответственно. Очевидно, изменяющийся закон статической прочности на сжатие в основном совпал с законом динамической прочности на сжатие. Это показало, что CF показал одинаковый эффект как на динамическую, так и на статическую прочность на сжатие.

Чтобы лучше понять механизм изменения характеристик бетона, влияние CF на характеристики бетона было обсуждено на основе результатов SEM и XRD как с положительных, так и с отрицательных сторон.

С положительной стороны, CF показал улучшение характеристик бетона.Было известно, что механическая прочность бетона в основном связана с гелем гидрата силиката кальция (гель C-S-H), основным продуктом гидратации цемента, который обладает высокими характеристиками сжатия, но плохо ведет себя при растяжении и вязкости. После того, как CF был добавлен в пенобетон, матрица, агрегат кристаллогидратов, включающий непрореагировавшие частицы цемента и продукты гидратации, связанные с CF, образуют пространственную сетчатую структуру с хорошей целостностью, как показано на Рисунке 8. Водородная связь между CF лигнином и гель CSH, а также высокая прочность на разрыв CF способствовали отличной межфазной связи между CF и матрицей, что привело к значительному повышению прочности бетона (Uygunolu, 2008; Yang et al., 2010).

РИСУНОК 8 . Структура космической сети.

Между тем, гидроксид кальция, другой продукт гидратации цемента, увеличился с 870 до 1 473 а. u. с увеличением содержания CF от 0,0 до 2,5%, как показано в спектре XRD на Фигуре 9A. Это указывает на то, что CF вызывает увеличение гидроксида кальция, хотя он не участвует в реакции гидратации цемента. Как видно из рисунка 9B, гидроксид кальция может заполнять поры в бетоне, увеличивая плотность бетона, улучшая межфазную связь между CF и цементной матрицей и предотвращая возникновение и расширение трещин в бетоне, что приводит к лучшим характеристикам бетона.

РИСУНОК 9 . Микроструктура (A) Спектр XRD (B) Результат СЭМ.

Более того, как видно из Фиг.10, поры становились меньше, меньше и более однородными при добавлении CF. Пористость и средний диаметр пор уменьшались с увеличением содержания CF. Разница между значением округлости и 1,0 (оптимальное значение округлости), которое отражает регулярность формы пор, также уменьшилась после добавления CF. Это также подтвердило, что надлежащее содержание CF улучшило характеристики бетона, способствуя улучшению структуры пор бетона (Zhu et al., 2017; Чжоу и др., 2019).

РИСУНОК 10 . Структура пор (A) Фотография сечения образца с высоким разрешением (B) Параметры структуры пор.

Однако CF также оказал негативное влияние на характеристики бетона. CF привел к падению интенсивности геля C-S-H с 2436 до 1445 a. u., как показано на рисунке 9A, что отрицательно сказалось на прочности бетона. Избыточное количество CF поглощает слишком много воды и соединяется вместе с образованием агломератов, вызывая сухие усадочные трещины и плохую текучесть цементного раствора.Кроме того, внутренние пузырьки прорезались избытком CF и сливались в поры в форме стержней. Что касается структуры пор, то поры были слишком маленькими и неоднородными.

Эти данные свидетельствуют о том, что, когда содержание CF было меньше порогового значения, положительный эффект играл доминирующую роль, приводя к увеличению прочности бетона. Однако, как только содержание CF превышает пороговое значение, отрицательный эффект начинает перевешивать положительный, что приводит к ухудшению прочности бетона.

Коэффициент динамического увеличения был рассчитан по формуле.8 согласно (de Andrade Silva et al., 2011):

, где DIF - коэффициент динамического увеличения, f c, d - динамическая прочность на сжатие и f c, s - статическая прочность на сжатие.

DIF обычно имеет тенденцию сначала падать, а затем повышаться, как на Рисунке 7B. Возьмите две красные кривые (при давлении газа 0,25 МПа) на рисунках 7A, B в качестве примеров, DIF, очевидно, имел совершенно противоположную тенденцию изменения прочности на динамическое сжатие.При увеличении содержания CF от 0,0 до 1,5% динамическая прочность на сжатие увеличивалась, а DIF вместо этого снижалась. Когда содержание CF составляло более 1,5%, прочность на динамическое сжатие начинала снижаться, в то время как DIF начинал медленно расти. После того, как содержание CF превысило 2,0%, скорость снижения динамической прочности на сжатие и скорость роста DIF резко увеличились. Это продемонстрировало меньшее влияние содержания CF на динамическую прочность на сжатие, чем на статическую прочность на сжатие. Сравнение между динамической прочностью на сжатие и статической прочностью на сжатие также показало, что динамическая прочность на сжатие имеет меньшую скорость изменения, чем статическая прочность на сжатие.

Более того, порог содержания CF был меньше в случае более высоких давлений газа. Как показано на Рисунке 7B, порог содержания CF для начала увеличения DIF составлял 2% при давлении газа 0,2 МПа, но 1,5% при давлении газа 0,25 МПа и только 0,5% при максимальном давлении газа 0,3 МПа. Это было приписано более низкой статической прочности на сжатие образцов с меньшим CF и более значительному динамическому эффекту при более высоком давлении газа.

Кривые напряжение-деформация

Кривые напряжения-деформации при динамическом сжатии (SS) можно разделить на три сегмента, как показано на рисунке 11A: восходящий сегмент (O – A), платформенный сегмент (A – B) и нисходящий сегмент (B). --С).На рисунках 11B – D представлены кривые SS образцов с различным содержанием CF при 3 давлениях газа, где шесть разных цветов представляют 6 содержаний CF: черный для 0,0%, красный для 0,5%, синий для 1,0%, зеленый для 1,5%, фиолетовый для 2,0%, а желтый - 2,5%.

РИСУНОК 11 . Кривые напряжение-деформация (A) Схема (B) Кривые SS при давлении газа 0,2 МПа (C) Кривые SS при давлении газа 0,25 МПа (D) Кривые SS при давлении газа 0.3 МПа.

В восходящем сегменте (O – A) все особи демонстрировали схожее поведение S – S. Напряжение увеличивалось приблизительно линейно до пикового значения (точка А) с высокой скоростью, указывая на то, что образец проявлял упругие свойства. При увеличении содержания CF пиковое напряжение (точка A) сначала увеличивалось до максимального значения, когда содержание CF составляло 1,5%, а затем упало до минимального значения, когда содержание CF составляло 2,5%. Одновременно пиковая деформация O – A (деформация в точке A) сначала уменьшалась, а затем увеличивалась с увеличением содержания CF.Это можно объяснить анализом микроструктуры в Dynamic Compression Strength .

Модуль упругости, то есть наклон O – A, как показано на рисунке 11A, на этом этапе был приблизительно равен σ p / ε a . Из рисунков 11B – D можно было наблюдать, что модуль упругости сначала увеличивался, а затем уменьшался с увеличением содержания CF. Модуль упругости при давлении газа 0,25 МПа (т.е., наклон кривых на фиг. 11C), например, сначала увеличивался до максимума, когда содержание CF увеличивалось до 1,5%, затем уменьшался до минимума, когда содержание CF увеличивалось до 2,5%. Увеличение модуля упругости было приписано улучшающему эффекту CF на характеристики бетона, в то время как уменьшение модуля упругости можно объяснить в соответствии с теорией композитных материалов (Swamy, 1970): в CF-пенобетоне модуль упругости матрицы бетона был скомпрометирован более низким модулем упругости CF.Когда содержание CF было не более 1,5%, CF ограниченно вычитал модуль упругости бетонной матрицы, но в основном улучшал его. В то время как после превышения CF эффект уменьшения CF становился все более очевидным, постепенно компенсировал и перевешивал эффект улучшения и в конечном итоге приводил к окончательному снижению модуля упругости.

В сегменте платформы (A – B) трещины распространились на большую ширину, вызывая достаточное напряжение растяжения в CF, чтобы нейтрализовать напряжение сжатия в матрице.Таким образом, после точки А напряжение больше не показывало значительных изменений, в то время как деформация продолжала расти, что указывает на то, что пенобетон CF вступил в пластическую деформацию. Плато напряжений, соответствующее пиковому напряжению, сначала увеличивалось, а затем уменьшалось с увеличением содержания CF, с его значением при давлении газа 2,0 МПа, например, близким к 1,55, 1,75, 1,9, 2,5, 2,1 и 1,25 МПа, когда содержание CF было 0,0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 и 2,5% соответственно.

Как показано на рисунке 11A, ширина плато напряжений A – B (т.е.е., ε b минус ε a ) можно использовать для оценки способности образца к пластической деформации. Возьмем в качестве примера кривые SS на рисунке 11C, ширина плато при давлении газа 2,5 МПа сначала увеличивалась, а затем уменьшалась с увеличением содержания CF. уменьшается при избытке CF. Это было связано с тем, что характеристики соединения CF с матрицей сначала улучшались, а затем ослаблялись с увеличением содержания CF, что также можно объяснить анализом микроструктуры, разработанным в Dynamic Compression Strength .

В нисходящем сегменте (B – C) кривая начала снижаться после точки B с уменьшением напряжения и увеличением деформации, что свидетельствует о том, что образец теряет свою несущую способность. Это произошло потому, что по мере дальнейшего развития трещин CF вырывался из матрицы или разрывался, что приводило к нарушению соединения между CF и матрицей. Более того, из рисунков 11B – D можно было наблюдать, что ширина O – C (т. Е. Общая деформация), представляющая динамическую деформационную способность CF-пенобетона, увеличивалась с повышением давления газа, что было связано с деформацией эффект скорости, упомянутый в Dynamic Compression Strength .

Поглощение энергии

Динамическое поглощение энергии сжатия, значение которого равно площади под кривой S-S, было рассчитано по формуле. 9 (Su et al., 2010):

, где S - поглощение энергии, σ - напряжение, ε - деформация и ε p - пиковая деформация. На рисунке 12A представлена ​​схема для расчета поглощения энергии.

РИСУНОК 12 . Способность к поглощению энергии (A) Схема (B) Поглощение энергии образцами.

Кривые изменения поглощения энергии в зависимости от содержания CF были получены и показаны на Рисунке 12B с тремя разными цветами, отличающими три давления газа: серый для 0,2 МПа, красный для 0,25 МПа и синий для 0,3 МПа.

Результаты испытаний показали, что поглощение энергии имело тенденцию к увеличению раньше и уменьшению позже с увеличением содержания CF. Возьмем для примера серую кривую (при давлении газа 0,2 МПа), поглощение энергии образцами составило 4,8, 5,1, 6,7, 7,9, 8,9 и 5.3 Дж с содержанием CF 0,0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 и 2,5% соответственно. Было обнаружено, что образец без CF имел низкое поглощение энергии 4,8 Дж. После добавления CF поглощение энергии явно увеличивалось. Образец с содержанием CF 2,0% показал лучшее поглощение энергии 8,9 Дж. Скорость роста поглощения энергии составила 85,42% при увеличении содержания CF от 0,0 до 2,0%. Точно так же для двух других изменяющихся кривых при давлении газа 0,25 и 0,3 МПа поглощение энергии достигло своих максимальных значений 14.9 и 22,4 Дж соответственно при содержании CF 1,5%.

Более того, в предыдущем исследовании статических характеристик пенобетона CF с тем же составом смеси было доказано, что CF оказывает такое же влияние на поглощение статической энергии сжатия пенобетоном. Результат показал, что статическое поглощение энергии сжатия увеличилось с 55,37 до 106,32 Дж при увеличении содержания CF с 0,0 до 2,0%. Темп роста составил 92,02%.

Все они подтвердили, что способность пенобетона к поглощению энергии может быть эффективно улучшена за счет добавления CF.

Однако рост поглощения энергии пошел вспять, когда содержание CF превышало пороговое значение. Продолжая пример с серой кривой, упомянутой выше, поглощение энергии образцом с содержанием CF 2,5% составило 5,3 Дж, что всего на 10,42% больше, чем у образца без CF. Это продемонстрировало, что улучшение способности пенобетона поглощать энергию сильно зависит от содержания CF. Вместо этого слишком большое количество CF может привести к снижению характеристик бетона.

Причина этого изменения заключалась в следующем: CF, распределенный в бетоне, образовывал мощную пространственную сетчатую структуру, которая препятствовала образованию и развитию трещин в бетоне и способствовала поглощению энергии во время распространения трещин. Однако, когда CF в бетоне был избыточным, текучесть пенобетона снижалась, и на границе раздела CF-бетонная матрица возникала явная концентрация напряжений, что приводило к ухудшению характеристик поглощения энергии. Это соответствовало предложенному анализу микроструктуры в Dynamic Compression Strength .

Кроме того, по серой кривой также можно было заметить, что увеличение поглощения энергии образцом с 0,5% содержанием CF было весьма незначительным по сравнению с образцом без CF. Синяя кривая (при давлении газа 0,3 МПа) показывает, что поглощение энергии пенобетоном может быть значительно улучшено с помощью небольшого количества CF. Это можно объяснить следующим образом: при более низком давлении газа (более низкой скорости деформации) небольшого количества включенного CF было недостаточно для полного подавления образования и расширения микротрещин внутри бетона.Между тем, явление концентрации напряжений, вызванное этими микротрещинами, ухудшило способность бетона поглощать энергию, что нивелировало улучшающий эффект CF на поглощение энергии. Однако при более высоком давлении газа (более высокой скорости деформации) время ударного нагружения было заметно короче, поэтому концентрация напряжений не возникала до разрушения образца. Следовательно, более высокая скорость деформации была полезна для улучшения эффекта CF на способность бетона поглощать энергию.

Заключение

Это экспериментальное исследование доказало возможность и обоснованность использования CF в армировании бетона в качестве альтернативы обычным волокнам. Результаты выявили изменение закона характеристик пенобетона с содержанием CF и уточнили оптимальное содержание CF для улучшения динамических характеристик пенобетона. Таким образом, это исследование стало ценным справочным материалом по применению CF в качестве добавочного материала в бетоне.

(1) Добавление CF может эффективно улучшить способность пенобетона к пластической деформации.Образцы для испытаний претерпевают переход от хрупкости к пластичности по мере увеличения содержания CF и демонстрируют отличную целостность и пластичность при содержании CF 2,0%. Однако режимы разрушения образцов изменяются незначительно, если содержание CF превышает 2,0%.

(2) Соответствующее количество CF может улучшить динамическую прочность пенобетона на сжатие, в то время как избыток CF имеет противоположный эффект. Для получения максимальной динамической прочности на сжатие оптимальное содержание CF в данном исследовании составляет 1,5%.Более того, динамическая прочность на сжатие выше при более высоком давлении газа из-за эффекта скорости деформации. Кроме того, коэффициент динамического увеличения показывает обратную тенденцию изменения прочности на динамическое сжатие.

(3) Добавление соответствующего CF способствует более высокому модулю упругости и способности к пластической деформации пенобетона, но избыток CF имеет отрицательный эффект. Кроме того, деформация разрушения пенобетона CF увеличивается с ростом давления газа.

(4) При увеличении содержания CF значительно возрастает энергоемкость пенобетона.Однако образцы с чрезмерным CF показывают плохие характеристики поглощения энергии. Кроме того, CF лучше влияет на способность пенобетона поглощать энергию при более высоком давлении газа.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Вклад авторов

JL отвечал за разработку схемы эксперимента, выполнение тестов, анализ данных и написание оригинальной рукописи.JZ и LZ отвечали за руководство по схеме эксперимента, теоретическое руководство и редактирование рукописи. ZL и ZJ отвечали за участие в разработке экспериментальной схемы, выполнении испытаний и анализе данных.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Национальному фонду естественных наук Китая (проект No.51608137) и Фонду развития инновационных способностей аспирантов Университета Гуанчжоу (проект № 2019GDJC-M38) за финансовую поддержку, которая помогла нам завершить эксперимент, описанный в этой статье.

Ссылки

Али, М., Лю, А., Соу, Х., и Чоу, Н. (2012). Механические и динамические свойства бетона, армированного кокосовым волокном. Construct. Строить. Матер. 30 (30), 814–825. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2011.12.068

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Calado, V., Баррето, Д. У., и Далмейда, Дж. Р. (2000). Влияние химической обработки на структуру и морфологию волокон кокосового волокна. J. Mater. Sci. Lett. 19 (23), 2151–2153. doi: 10.1023 / a: 1026743314291

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дансо, Х. и Ману, Д. (2020). Влияние кокосовых волокон и извести на свойства грунтово-цементного раствора. Шпилька корпуса. Констр. Матер. 12, e00316. doi: 10.1016 / j.cscm.2019.e00316

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвис, Э.Д. Х. и Хантер С. К. (1963). Испытания твердых тел на динамическое сжатие методом разделенного давления Хопкинсона. J. Mech. Phys. Твердый. 11 (3), 155–179. doi: 10.1016 / 0022-5096 (63) -4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эткин А., Фоли К. Дж. И Гольдман Дж. Х. (2010). Влияние двойных добавок летучей золы и вспученного перлита на свойства пенобетона. Зола уноса Comp. Util. , 36 (25), 1482–1484. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.36.1482

Google Scholar

Сильва, Ф.d. А., Батлер, М., Меччерин, В., Чжу, Д., и Мобашер, Б. (2011). Влияние скорости деформации на растяжение текстильного бетона при статической и динамической нагрузке. Mater. Sci. Англ. 528 (3), 1727–1734. doi: 10.1016 / j.msea.2010.11.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрю Д. Дж., Форрестол М. Дж. И Чен В. (2001). Метод разделенной планки давления Хопкинсона для определения данных о напряжении-деформации сжатия для горных материалов. Exp. Мех. 41 (1), 40–46.doi: 10.1007 / bf02323102

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грей, Г. Т. И. (2000). Классические испытания давлением на стержне сплит-Хопкинсона. мех. Тестовое задание. Eval. 8, 462–476. doi: 10.31399 / asm.hb.v08.a0003296

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кирсли, Э. П. и Уэйнрайт, П. Дж. (2001). Влияние высокого содержания летучей золы на прочность пенобетона на сжатие. Цемент Конкр. Res. 31 (1), 105–112. doi: 10.1016 / s0008-8846 (00) 00430-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кудяков А.И., Стешенко А.Б. (2015). Усадочная деформация цементного пенобетона. IOP Conf. Сер. Матер. Sci. Eng , 71 (1), 012019. doi: 10.1088 / 1757-899x / 71/1/012019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, Y. P., Li, G. Y., and Yang, L. X. (2012). Влияние кажущейся плотности и плотности полипропиленового волокна на усадочные свойства пенобетона при высыхании. Mater. Ред. , 026 (006), 121–125. DOI: 10.3969 / j.issn.1005-023X.2012.06.033

Google Scholar

Mohamad, N., Иман, М. А., Отуман Мидин, М. А., Самад, А. А., Росли, Дж. А., и Ноорвирдавати, А. (2018). Механические свойства и поведение при изгибе легкого пенобетона с кокосовым волокном. IOP Conf. Сер. Earth Environ. Sci. 140, 012140. doi: 10.1088 / 1755-1315 / 140/1/012140

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Raiyani, S., Morbia, U., and Karanjiya, P. (2016). «Анализ армированного биоволокном бетона с помощью XRD и SEM», 7-я национальная конференция по новым перспективам технологий в 21 веке, Вадодара, Индия, 8–9 апреля 2016 г.

Google Scholar

Шанг, С. С., и Сонг, X. Б. (2016). Экспериментальные исследования механических характеристик железобетона с углеродными нанотрубками. Заявл. Мех. Матер. 858, 173–178. doi: 10.4028 / www.scientific.net / amm.858.173

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шен, Х. Р., Ше, Ю. Х. и Гао, П. У. (2012). Влияние полипропиленовой фибры на характеристики бетонного покрытия. Amministrare 178–181, 1099–1103. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.178-181.1099

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Su, H.Y., Xu, J.Y., and Li, M. (2010). Энергопоглощающая способность бетона, армированного керамическим волокном. Adv. Матер. Res. 168–170, 1970–1975. doi: 10.4028 / www.scientific.net / amr.168-170.1970

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sun, X., Zhao, K., Li, Y., Huang, R., Ye, Z., Zhang, Y., et al. (2018). Исследование влияния скорости деформации и фибробетона на динамическое поведение стального фибробетона. Construct. Строить. Матер. 158, 657–669. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2017.09.093

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Свами, П. А. В. Б. (1970). Эффективный вывод в модели регрессии случайных коэффициентов. Econometrica 38, 311–323. doi: 10.2307 / 1

2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Uygunolu, T. (2008). Исследование микроструктуры и поведения при изгибе сталефибробетона. Mater. Struct. 41 (8), 1441–1449.doi: 10.1617 / s11527-007-9341-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Х. У. (2011). Влияние полипропиленовой фибры на механические свойства бетона, содержащего золу. Adv. Magn. Резон. 346, 26–29. doi: 10.4028 / www.scientific.net / amr.346.26

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван С., Чжан М. Х. и Квек С. Т. (2011). Влияние размера образца на статическую прочность и коэффициент динамического увеличения высокопрочного бетона по испытаниям ШПБ. J. Test. Eval. 39 (5), 898–907. doi: 10.1520 / jte103370

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, W., and Chouw, N. (2017). Поведение бетона, армированного кокосовым волокном (CFRC) при ударной нагрузке. Construct. Строить. Матер. 134, 452–461. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2016.12.092

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, С., Гао, Д., и Чжао, Дж. (2010). Микроструктура фибробетона с шлаковой способностью после воздействия высоких температур. J. Southeast Univ. 40 (2), 102–106.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhan, B.G., Guo, J. L., and Lin, X. S. (2009). Свойства пенобетона с армированием стекловолокном. J. Hefei Univ. Technol. (Естественные науки) 32 (2), 226–229. DOI: 10.1109 / CLEOE-EQEC.2009.5194697

Google Scholar

Zhang, P., Li, Q., and Zhang, H. (2011). Комбинированное влияние полипропиленового волокна и микрокремнезема на механические свойства бетонного композита, содержащего летучую золу. J. Reinforc. Пласт. Compos. 30 (16), 1349–1358. doi: 10.1177 / 0731684411425974

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, К., Лю, Г. Л. и Ченг, К. Х. (2015). Механические экспериментальные исследования высокопрочного бетона после высокой температуры на основе XRD. China Concr. Цемент Прод . 3, 9–11. doi: 10.19761 / j.1000-4637.2015.03.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhou, J., Kang, T., and Wang, F. (2019). Пористая структура и прочность вторичного бетона из отходов фибры. J. Eng. Волокна Фабр. 14 (5), 155892501987470. doi: 10.1177 / 1558925019874701

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhu, D. M., Huo, Y. Z., and Li, S. Y. (2017). Об экспериментальном исследовании морозостойкости каучукового фибробетона и пористой структуры . Баяннур, Китай: Форум колледжей Хетао.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Материальный дизайн и оценка характеристик пенобетона для цифрового производства

Abstract

Трехмерная (3D) печать пенобетоном, который известен своими отличными физико-механическими свойствами, еще не исследовался целенаправленно.В данной статье представлен методический подход к проектированию смесей из пенобетонов, пригодных для 3D-печати, и систематическое исследование возможностей применения этого типа материала в цифровом строительстве. Три различных пенобетонных состава с соотношением воды к вяжущему между 0,33–0,36 и плотностью от 1100 до 1580 кг / м 3 в свежем состоянии были произведены методом предварительного вспенивания с использованием пенообразователя на белковой основе. На основе испытаний в свежем состоянии, включая 3D-печать как таковую, был определен оптимальный состав и охарактеризована его прочность на сжатие и изгиб.Пенобетон, пригодный для печати, показал низкую теплопроводность и относительно высокую прочность на сжатие, превышающую 10 МПа; Таким образом, он соответствовал требованиям, предъявляемым к строительным материалам, используемым для изготовления несущих стеновых элементов в многоэтажных домах. Таким образом, он подходит для приложений 3D-печати, одновременно выполняя как несущие, так и изолирующие функции.

Ключевые слова: цифровое изготовление , 3D-печать, пенобетон, дизайн смеси, испытание материалов

1. Введение

Пенобетон (FC) - это легкий цементный материал с ячеистой структурой, получаемый путем введения воздушных пустот в строительный раствор или цемент вставить.Он может иметь плотность от 200 до 1900 кг / м 3 . Пенобетон плотностью менее 400 кг / м 3 используется в основном в качестве наполнителя или изоляционного материала [1,2,3]. Из-за технической и инженерной незнания большинства практиков и предполагаемых трудностей в достижении достаточно высокой прочности в последние несколько десятилетий пенобетон в значительной степени игнорировался для использования в конструкционных приложениях. В большинстве случаев пенобетон использовался для заполнения пустот, выполнял функцию теплоизоляции и действовал как акустический глушитель.Достижения в области химических и механических технологий вспенивания, добавок в бетон и других добавок значительно улучшили стабильность и механические свойства пенобетона. В настоящее время потенциал этого материала для структурного применения хорошо известен, и многочисленные исследовательские проекты были сосредоточены на улучшении свойств пенобетона, особенно в отношении его механических характеристик несущей способности [2,4,5].

Группы, работающие с предвидением в области цифрового производства, определили будущую потребность в устойчивых строительных материалах, которые являются экономически эффективными и экологически чистыми [6].Ожидается, что после завершения предварительных исследований и описания фундаментальных принципов цифрового производства из цементирующих материалов следующим шагом станет переосмысление технологии, включая сокращение материальных затрат и воздействия на окружающую среду. Пенобетон имеет небольшой удельный вес, что снижает собственные нагрузки и, таким образом, позволяет уменьшить размеры фундамента и количество арматуры. Кроме того, низкая теплопроводность пенобетона позволяет сократить использование дополнительных изоляционных материалов, которые в основном основаны на нефтехимических полимерах с высоким содержанием CO 2 и очень ограниченной пригодностью для вторичной переработки.В отличие от таких материалов пенобетон состоит из минеральных компонентов с незначительным содержанием химических примесей [7]. Кроме того, поскольку применение дополнительных изоляционных панелей может больше не потребоваться, можно ожидать значительного сокращения энергопотребления и времени на транспортировку и монтаж, а также снижение шума на строительной площадке. Подводя итог, пенобетон признан универсальным строительным материалом, экологически чистым и технически эффективным.

Концепция 3D-печати бетона на месте (CONPrint3D), разработанная в Техническом университете Дрездена, способствует реализации преимуществ аддитивных технологий в строительной отрасли [8]. В отличие от концепций, продвигающих печать интегрированной опалубки, CONPrint3D подчеркивает сокращение второстепенных шагов, таких как заполнение печатных форм [9,10]. Эта технология позволяет печатать стены большой толщины, заменяя кладку.Применение пенобетона в рамках концепции CONPrint3D является многообещающим и потенциально позволяет изготавливать несущие стены и конструктивные элементы с такими свойствами, как превосходная теплоизоляция, звукопоглощение и огнестойкость [11,12]. Авторы ожидают, что применение различных материалов на основе цемента в 3D-печати бетона упростит формулирование новых строительных стандартов и перейдет к полной автоматизации строительных процессов. Изменяя плотность и толщину стен из пенобетона, напечатанных на 3D-принтере, можно полностью или частично отказаться от дополнительных систем изоляции.Еще одним аспектом, облегчающим применение пенобетона в качестве материала, выполняющего как изоляционные, так и структурные функции, является легкость его переработки и утилизации.

В литературе есть пример, описывающий автоматическое нанесение пенобетона на вертикальные поверхности методом экструзии [13]. Авторы поместили пенобетон на голые стены существующих зданий, чтобы получить изоляцию фасада, которую можно перерабатывать, а также свободный дизайн и форму.Использованный материал обладал видимой стабильностью формы, прочностные характеристики не изучались.

Faliano et al. В [14,15] описаны пенобетоны с плотностью в сухом состоянии от 400 до 800 кг / м 3 и прочностью на сжатие от 1,5 до 9 МПа, которые, кроме того, сохраняют стабильность размеров после экструзии. Отношение воды к цементу (в / ц) было установлено на 0,3 во всех смесях. Ни наполнители, ни заполнители не использовались. Предварительно сформированная пена была приготовлена ​​с пенообразователем на белковой основе.Исследование дает широкий спектр результатов, связанных с влиянием условий отверждения на прочность на растяжение и сжатие. Однако описанная экспериментальная процедура не представляла типичных процедур 3D-печати с помощью роботизированных печатающих головок. Материал был скорее заполнен стальной опалубкой и вручную вытеснен с опалубки на ранней стадии гидратации. Техника осаждения, использованная Faliano et al. имитировала автоматическую экструзию и обеспечила первое заполнение поведения материала с точки зрения стабильности формы и развития прочности в сыром виде.

Не существует стандартного способа измерения свойств сборки. Как правило, возможность сборки оценивается путем печати определенного количества слоев с определенной скоростью [16,17,18,19]. На данный момент трудно оценить возможную конструктивность пенобетона, разработанного Faliano et al. [11,12], поскольку время покоя пенобетона и его реологические характеристики в свежем состоянии не уточняются. В исследовании подчеркивается использование агентов, повышающих вязкость (VEA), и указывается на необходимость дополнительных исследований поведения экструдированного пенобетона в свежем состоянии.Авторы предполагали возможность применения экструдированных пенобетонных смесей плотностью до 200 кг / м 3 3 . Как конструкционные, так и неструктурные области применения экструдируемых элементов из пенобетона были признаны эффективными и экологически безопасными. Одним из предложенных вариантов применения было формирование многослойных изоляционных панелей на месте.

В общем, бетон, который подходит для цифрового строительства, должен быть хорошо экструдируемым и демонстрировать адекватную строительную способность.Кроме того, напечатанные слои должны иметь хорошие межслойные связи [9,16,20,21]. Наконец, материал должен обладать соответствующими механическими свойствами, например прочностью на сжатие [9,21,22,23]. Обычный пенобетон отличается хорошей технологичностью и текучестью, что является многообещающим с точки зрения технологических параметров экструзии и прокачиваемости, необходимых для 3D-печати. Обычно пенобетон перекачивается к месту укладки и, как правило, не требует уплотнения; пенобетон можно успешно перекачивать на значительные расстояния и высоты [1].Таким образом, с этой точки зрения он подходит для технологий 3D-печати на основе экструзии. Однако необходимо учитывать потенциальное влияние перекачки на характеристики пены, поскольку они могут повлиять на стабильность смеси и привести к изменению ее плотности.

Другой важной особенностью материала для печати является его способность к наращиванию, которая складывается из стабильности формы напечатанных слоев под их собственным весом и способности удерживать следующие слои с минимальной деформацией [20].Другими словами, строительную способность пенобетона можно описать как сочетание самостойкости и достаточной жесткости с ранним схватыванием. Что касается самостойкости, пенобетон обычно воспринимается как сыпучий, самоуплотняющийся материал. Признано, что при более низких плотностях текучесть снижается из-за уменьшения собственного веса и адгезии между твердыми частицами и пузырьками воздуха [24]. Однако предыдущие исследования пенобетона показали, что снижение текучести по сравнению с обычными применениями, такими как заполнение пустот, часто рассматривается как признак низкого качества или несоответствующего состава смеси [4].Имея в виду 3D-печать в качестве технологии нанесения, должно быть возможно получение перекачиваемого и самостабильного пенобетона, но на сегодняшний день этот подход не был тщательно исследован, поэтому необходимы дальнейшие исследования.

В исследованиях, связанных с 3D-печатью с использованием бетона с нормальным весом, быстрое схватывание обычно достигается за счет использования ускоряющих добавок или выбора цементов с более коротким временем схватывания, то есть быстротвердеющих сульфоалюминатных или алюминатных цементов [6,25]. Такими же подходами можно добиться быстрого схватывания пенобетона.Однако, как сообщается в [26], использование ускоряющих схватывание материалов в пенобетоне не всегда дает такой же эффект, как в бетоне с нормальным весом. Более того, они могут вызвать нестабильность и повлиять на качество пенобетона. В некоторых исследованиях использовались различные типы цемента, характеризующиеся быстрым схватыванием [27,28]. Быстротвердеющий портландцемент часто используется для снижения рисков нестабильности и сегрегации, а также для обеспечения того, чтобы пенобетон на очень ранней стадии развил прочную однородную микроструктуру.Также было замечено, что добавление алюминатного цемента, сокращая время схватывания, может снизить прочность пенобетона на сжатие [29]. Кроме того, упомянутые специальные вяжущие материалы относительно дороги, что ограничивает область их применения.

Еще одним важным аспектом печатных элементов является их межслойное склеивание. Он сильно влияет на механические свойства, долговечность и работоспособность 3D-печатных конструкций; см., например, [30,31,32]. Качество межслойной связи зависит от множества факторов, связанных со свойствами свежего бетона и техникой печати, т.е.е., временной интервал между слоями, форма и размер волокна и т. д. Не было найдено литературы, которая могла бы помочь оценить поведение пенобетона с этой точки зрения. Что касается проницаемости пенобетона и его устойчивости к агрессивным средам, было доказано, что его ячеистая пористая структура не обязательно делает его менее устойчивым к проникновению влаги по сравнению с обычным плотным бетоном, поскольку воздушные пустоты не связаны между собой и действуют как буфер, предотвращающий капиллярное всасывание и другие транспортные процессы.

Как правило, существует два механизма введения больших объемов воздушных пустот в смесь: (1) использование газообразующих химикатов, таких как алюминиевый порошок, и (2) использование пенообразователей. Добавление газообразующих агентов приводит к образованию пузырьков в результате химических реакций с щелочными продуктами гидратации, например гидроксидом кальция [33]. Этот метод используется для производства газобетона, который еще называют газобетоном. Как сообщают Холт и Райвио [31], пенобетон, полученный с добавлением алюминиевой пудры, имеет ряд существенных недостатков, таких как относительно высокая стоимость, а также более низкая прочность, более высокое содержание влаги и более выраженная усадка по сравнению с традиционным бетоном.Свойства газобетона можно значительно улучшить путем отверждения паром под высоким давлением в автоклаве. Однако такое отверждение было бы контрпродуктивным, поскольку основным преимуществом технологии 3D-печати бетона является сокращение промежуточных этапов, таких как сложное литье и отверждение.

В альтернативном подходе пенобетон может быть получен либо путем добавления пенообразователя к цементному тесту с последующим интенсивным перемешиванием, которое называется методом смешанного вспенивания, либо путем смешивания отдельно полученной пены с цементным тестом, что, как известно как метод предварительного вспенивания [1,4].В отличие от добавления газообразующих химикатов, использование пенообразователей при производстве пенобетона имеет более высокий потенциал для применения в 3D-печати. В основном это объясняется относительной легкостью корректировки свежих и затвердевших свойств путем варьирования сырья и химических добавок [1,2,7,24,26,34].

Смешанный метод вспенивания широко применяется в строительной индустрии для производства пенобетона. Однако этот метод ограничен использованием синтетических пенообразователей и сильно зависит от используемого смесительного устройства.Напротив, метод предварительного вспенивания позволяет определять плотность материала путем точного добавления необходимого количества пены к основной смеси. Поскольку соотношение пены и основного материала может быть больше 1: 1, пена становится основным фактором влияния [35]. Стабильность воздушных пустот во время перекачивания и перемешивания с цементной матрицей важна для обеспечения требуемых характеристик пенобетона в свежем и затвердевшем состояниях. Для пенобетона с синтетическими пенообразователями легче обращаться, они менее восприимчивы к экстремальным температурам и могут храниться дольше.Синтетические пенообразователи можно использовать как в технологиях предварительного вспенивания, так и в технологиях смешанного вспенивания. Более того, они, как правило, менее дороги и требуют значительно меньше энергии для производства высококачественной пены [35]. Тем не менее, синтетические поверхностно-активные вещества не могут соответствовать характеристикам агентов на основе белков из-за их большего размера пузырьков и менее изолированных ячеек, что приводит к более низкой прочности бетона [35,36]. Пены, полученные с использованием пенообразователей на белковой основе, характеризуются меньшим размером пузырьков воздуха, более высокой стабильностью, т.е.е. меньший дренаж воды и более прочная изолированная пузырьковая структура по сравнению с пенами, полученными с помощью синтетических пенообразователей [1,2]. Также сообщалось, что пенобетон, полученный с использованием поверхностно-активных веществ на белковой основе, имеет отношение прочности к плотности от 50% до 100% выше по сравнению с пенобетоном, полученным с использованием синтетического пенообразователя [35,36].

Основываясь на соображениях, упомянутых в отношении характеристик двух существующих поверхностно-активных веществ, в этом исследовании основное внимание уделяется технологии предварительного вспенивания с использованием пенообразователя на белковой основе.показана структура экспериментальной части представленного исследования. Настоящее исследование посвящено получению пригодного для печати пенобетона, который является стабильным и дает адекватные реологические и механические свойства, подходящие для 3D-печати. Составляющие материалы были выбраны специально для достижения достаточной когезии и стабильности формы сразу после нанесения материала печатающей головкой, а также адекватных долгосрочных механических свойств для структурных применений. Было подготовлено четыре рецепта.Желаемая плотность свежих смесей была указана в пределах 1100–1600 кг / м 3 . Наконец, изоляционные свойства пенобетона для печати сравнивались с изоляционными свойствами обычного бетона для печати (справочный материал описан в [37]).

Обзор экспериментальной программы.

2. Материалы и методы

2.1. Методология проектирования смесей и экспериментальная программа

Схема подхода к проектированию смесей, разработанная в рамках исследовательского проекта CONPrint3D-Ultralight, представлена ​​в.Этот подход также может быть применен к смешанному методу вспенивания. Тогда определение характеристик пены не требуется. Разработка смеси пенобетона с использованием метода предварительного вспенивания делится на два этапа, а именно: определение состава матрицы на основе цемента и определение количества пены, которое нужно добавить для достижения желаемой плотности. В частности, общий подход к дизайну смеси можно разделить на четыре этапа, как показано на. Итеративная оптимизация используется для получения удовлетворительных композиций пенобетона, пригодных для печати.

Подход к составлению смеси для пенобетона, пригодного для печати.

Во-первых, ограничения, такие как диапазон водоцементного отношения (в / ц) и содержание цемента, должны быть установлены в соответствии с предполагаемым применением. На основании информации из литературы можно определить подходящие пропорции и материалы. Производство и характеристики пены приведены ниже. Целью этого этапа является получение достаточно стабильной пены, способной выдержать процесс перемешивания. Параллельно с этим путем итеративного тестирования определяются водопотребление и вяжущий состав матрицы на основе цемента, включая дозировку суперпластификатора (SP).Обрабатываемость оценивалась путем измерения значений диаметра распределенного потока в соответствии с европейским стандартом DIN EN 1015-3: 1998 и, таким образом, с использованием так называемого конуса Хэгермана и применения 15 ходов [38]. На первом этапе цель этой процедуры состоит в том, чтобы получить матрицу на основе цемента с минимальным количеством воды, но этого достаточно для пластификации матрицы с рекомендованной дозировкой SP. В то же время матрица на основе цемента должна быть достаточно текучей, чтобы обеспечить хорошее включение пены в смесь.Чрезмерно жесткая матрица на основе цемента приводит к разрушению или разрушению пены, тогда как чрезмерно жидкая матрица расслаивается. В этом исследовании первая оценка добавления воды была сделана в соответствии с процедурой, описанной Окамурой и Одзавой [39]. В результате первого шага получается стабильная пена и соответственно жидкая матрица на основе цемента.

Третий этап направлен на проверку реологических свойств свежего пенобетона, которые должны соответствовать требованиям процесса 3D-печати по пригодности для печати, экструдируемости и сборке [39,40,41,42].Состав связующего можно регулировать для достижения требуемых свойств, включая использование дополнительных химических добавок и дальнейшую оптимизацию пены.

Последний шаг определяет испытания свойств пенобетона в затвердевшем состоянии, таких как его прочность на сжатие и изгиб, теплопроводность и / или долговечность. На этом этапе отношение воды к связующему (вес / вес) может быть уменьшено; в качестве альтернативы может быть введено усиление в виде диспергированных нановолокон или микроволокон [1,3,43].Представленный подход был использован в данном исследовании для разработки пенобетонов с различной плотностью путем изменения их состава и режимов перемешивания. Реологические свойства в свежем состоянии и механические свойства в затвердевшем состоянии - по схеме, приведенной в - были испытаны, и их результаты представлены в разделе 3.

2.2. Определение потребности в воде

Важно указать подходящее содержание воды в пенобетоне. Стандартной процедуры не существует, особенно когда должны быть выполнены требования по пригодности для печати, прокачиваемости и наращиванию.В настоящей работе водопотребность цементной матрицы определялась методом Окамуры и Одзавы [39]. Состав испытанных порошков приведен в.

Таблица 1

Композиции связующего, испытанные в соответствии с процедурой Окамуры.

: 100
Связующее Тип цемента Состав по объему [зола-унос: цемент] Отношение золы-уноса к цементу [по весу]
A-0 CEM II 0.00
A-1 CEM II 40:60 0,47

2.3. Сырье

Использовали композитный портландцемент типа II CEM II / A-M (S-LL) 52,5 R (OPTERRA Zement GmbH, Werk Karsdorf, Германия). В качестве вторичного вяжущего материала была выбрана летучая зола каменного угля Steament H-4 (STEAG Power Minerals GmbH, Динслакен, Германия). Химический состав и измеренный гранулометрический состав представлены соответственно в и.Хотя химический состав был взят из таблиц данных поставщиков материалов, распределение частиц по размерам было оценено с помощью лазерной дифракции (LS 13320, Beckman Coulter, Крефельд, Германия). Летучая зола соответствует стандарту DIN EN 450 [44] и может использоваться в качестве добавки к бетону в соответствии с DIN EN 206-1 [45]. Таким образом, он был принят как полученный в данном исследовании и не охарактеризован далее. Второстепенные составляющие показаны, тогда как значения для основных составляющих SiO 2 и Al 2 O 3 не приводятся.Внедрение летучей золы в состав бетона, с одной стороны, позволило снизить водопотребность сухих компонентов при сохранении заданного реологического поведения; с другой стороны, это улучшило устойчивость смесей. SP на основе поликарбоксилатного эфира (PCE) (MasterGlenium SKY 593, BASF Construction Solutions GmbH, Тростберг, Германия) использовали в матрице на основе цемента для регулирования удобоукладываемости при пониженном содержании воды. Содержание воды в СП составляло 77% по массе.Плотность СП составила 1050 кг / м 3 3 . Для производства пены использовали пенообразователь на белковой основе (Oxal PLB6, MC-Bauchemie GmbH & Co. KG, Боттроп, Германия).

Гранулометрический состав твердых компонентов.

Таблица 2

Химический состав цемента и летучей золы (LOI = потери при возгорании, n.d. = не определено).

Материал Плотность [г / см 3 ] Химический состав [% по массе]
Остаток SiO 2 Al 924 3 O 2 O 3 CaO MgO SO 3 K 2 O Na 2 O LOI CO CEM II / AM (S-LL) 52.5 R 3,12 0,74 20,63 5,35 2,82 60,94 2,14 3,52 1,05 0,22 3,47 0,22 3,47 3,47 зола 2.22 н.о. н.о. н.о. 3,6 н.о. 0,6 н.о. 2,9 1,8 н.о. <0.01

2.4. Процедура смешивания

На предварительном этапе было приготовлено три литра матричной пасты на основе цемента для оценки потребности в воде с использованием тарельчатого смесителя (Hobart NCM20, The Hobart Manufacturing Company Ltd, Лондон, Великобритания, вместимость 5 л). описывает процедуру смешивания.

Таблица 3

Методика смешивания связующей пасты для определения водопотребности порошков.

Время [мин: с] Скорость [об / мин] Действие
0:00 0 Добавить воду к твердым частицам
0: 00–1: 2500 Перемешивание на низкой скорости
1: 00–1: 30 5000 Перемешивание на высокой скорости
1: 30–3: 00 0 Отдых, больше этого времени , очистите стены
3: 00–4: 00 5000 Перемешивание на высокой скорости

Пенобетон производился с помощью конического многороторного коллоидного смесителя (KNIELE KKM30, Kniele GmbH, Bad Бухау, Германия).Для каждого эксперимента было приготовлено 30 л пенобетона по методике согласно. После смешивания связующей матрицы пошагово добавляли отдельно полученную пену: 40%; затем еще 40% и, наконец, оставшиеся 20% от общего объема пены.

Таблица 4

Порядок перемешивания пенобетона.

Время [мин: с] Скорость [об / мин] Действие
0:00 0 Добавьте воды к твердым частицам в смесительном баке
0:00 –2: 00 3000 Перемешивание на высокой скорости
2: 00–2: 30 0 Проверьте смесь на однородность
2: 30–4: 30 3000 Смешивание на высокой скорости
4: 30–5: 00 0 Добавление 40% всего объема пены
5: 00–7: 00 1500 Смешивание матрицы и пены вместе на низкой скорости
7: 00–8: 00 0 Добавление еще 40% от всего объема пены
8: 00–10: 00 1500 Смешивание матрицы и пена вместе на низкой скорости
10: 00–11: 00 0 901 26 Добавление оставшихся 20% от общего объема пены
11: 00–13: 00 1500 Смешивание матрицы и пены вместе на медленной скорости

2.5. Процесс 3D-печати

Эксперименты по экструзии и осаждению проводились с использованием двух устройств: (а) автономный винтовой насос с прогрессивной циркуляцией (PCP1) DURAPACT DP 326S (DURAPACT Gesellschaft für Faserbetontechnologie mbH, Хаан, Германия) и (б) 3D-бетон. испытательное устройство для печати (3DPTD, устройство для 3D-печати по индивидуальному заказу, разработанное TU Dresden, Дрезден, Германия), оснащенное PCP2; видеть . Использовалась труба диаметром 25 мм, а выход из сопла устанавливался вручную для нанесения бетонных слоев.В b выходное отверстие сопла расположено автономно с помощью предварительно запрограммированного сценария Lua, который является языком программирования. При использовании PCP1 скорость откачки была установлена ​​на уровне 10 л / мин, а выходное отверстие сопла имело круглое поперечное сечение диаметром 20 мм. Эксперименты по печати с использованием специально разработанного 3DPTD были выполнены с двумя различными прямоугольными геометрическими формами сопла: 10 мм на 50 мм и 20 мм на 30 мм, чтобы исследовать влияние этого параметра на печатные характеристики пенобетона. Скорость печати 40 мм / с была выбрана на основании предварительных исследований экструдируемости.Были изготовлены образцы с прямыми стенками длиной 700 мм с интервалом времени послойного напыления 30 с. Чтобы оценить способность к наращиванию состава смеси, было нанесено максимальное количество слоев, один поверх другого, до тех пор, пока не произошло саморазрушение. Кроме того, стены, состоящие всего из трех слоев, были напечатаны и в конечном итоге использовались при подготовке образцов для механических испытаний.

( a ) Автономный винтовой насос (PCP), DUROPACT DP 326S и ( b ) устройство для тестирования 3D-печати бетона (3DPTD).

2.6. Подготовка образца

Каждая напечатанная стена была перенесена в климатическую камеру в возрасте 24 часов и отверждена при постоянной температуре 20 ° C, относительной влажности 65% и при отсутствии ветра в течение 27 дней. Эта процедура специально не соответствует стандарту DIN EN 12390-2 [46], который предписывает совсем другие условия отверждения, а именно влажное отверждение. Поскольку в 3D-печати бетона не используется опалубка, а практические варианты отверждения очень ограничены из-за особенностей процесса печати, авторы решили использовать стандартный лабораторный климат на протяжении всей экспериментальной программы, включая подготовку бетона, 3D-печать, отверждение и т. Д. и тестирование.Такие климатические условия лучше всего представляют перспективную экспозицию крупногабаритных печатных элементов конструкций в практике строительства. В возрасте шести дней стены распилили, чтобы изготовить образцы для механических испытаний. Пиление происходило без добавления воды, чтобы избежать впитывания; затем образцы были возвращены в климатическую камеру. Кубики с длиной кромки 40 мм были подготовлены для испытаний на прочность на сжатие, тогда как размеры образцов для испытаний на изгиб варьировались в диапазоне от 30 до 33 мм в ширину и от 50 до 56 мм в высоту, что соответствует размеру трех отпечатанных слои.Неровные боковые поверхности слоев не шлифовали. Длина балочных образцов 160 мм. Погрузочная площадка была равномерно закалена быстротвердеющим гипсом.

2.7. Механические испытания

показывает установки для испытаний на изгиб и сжатие. Испытания на изгиб проводились под контролем поперечного смещения со скоростью смещения 0,5 мм / мин. Для измерения прочности на сжатие загрузочные плиты испытательной установки были 40 мм на 40 мм в соответствии с поперечным сечением кубов.Для каждого материала было испытано не менее трех образцов.

Измерение механических свойств напечатанных образцов: ( a ) испытание на трехточечный изгиб (Zwick 1445, ZwickRoell GmbH & Co. KG, Ульм, Германия), ( b ) испытание на одноосное сжатие (EU20, VEB Werkstoffprüfmaschinen, Лейпциг, Германия).

2,8. Измерения теплопроводности

Образцы размером 70 × 70 × 20 мм 3 были вырезаны из стен, напечатанных таким же образом, как и для механических испытаний.Изоляционные свойства оптимального состава смеси были измерены с помощью анализатора теплопередачи ISOMET 2104 (Applied Precision Ltd, Братислава, Словакия). В этом приборе применяется метод динамического измерения, который позволяет сократить период измерения теплопроводности до 10–16 минут.

2.9. Сканирующая электронная микроскопия и световая микроскопия

Сканирующая электронная микроскопия (SEM) использовалась для визуализации микроструктуры пенобетона. Устройство для сканирующего электронного микроскопа Quanta 250 FEG (Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США) работало в так называемом «режиме низкого вакуума», в результате чего непроводящие образцы отображались в том виде, в каком они были получены без напыления.

Пористая структура пенобетона состоит из пор геля, капиллярных пор, а также захваченных и захваченных воздушных пустот [3]. Гелевые и капиллярные поры не оценивались, потому что эти характеристики матрицы на основе цемента не считались существенными в данном исследовании. Между тем, оценивались только захваченные и захваченные воздушные пустоты диаметром более 0,01 мм. Размеры воздушных пустот в пенобетоне изучали с помощью цифрового микроскопа VHX 6000 (Keyence Deutschland GmbH, Ной-Изенбург, Германия) с инструментом анализа изображений высокого разрешения.Метод SEM не позволяет захватить большую площадь, а требует длительных последовательностей изображений и сшивания изображений. Напротив, цифровой световой микроскоп значительно упростил создание обзорных изображений богатой порами микроструктуры с наиболее подходящей степенью разрешения. Образцы измерений теплопроводности использовались в дальнейшем для измерения пористости. Их обрабатывали в три этапа: (1) шлифовка наблюдаемой поверхности наждачной бумагой разной степени тяжести, (2) окрашивание выглаженной поверхности черным фломастером и 3) заполнение протянутых пор порошком контрастного цвета ( белый BaSO 4 ).Эта часть подготовки образца соответствует стандарту DIN EN 480-11: 2005 [47]. Для оценки рассматривалась площадь 1905,0 мм². После того, как поры были заполнены и контраст между порами и остальной поверхностью был заархивирован, было создано двоичное изображение, состоящее из двух (случайных) цветов. показывает типичную последовательность обработки изображений.

Типичное исходное изображение и последовательность обработанных изображений пенобетона: ( a ) полированный образец, ( b ) цветное изображение, ( c ) двоичное изображение, обработанное для вычислительных измерений параметров воздушной полости.

Пенобетон для заполнения пустот и стабилизации | Поропена

Применение пенобетона

Пенобетон

идеально подходит для заполнения пустот, таких как вышедшие из употребления топливные баки, канализационные системы, трубопроводы и водопропускные трубы, особенно там, где доступ затруднен. Это признанное средство восстановления дорожных траншей. Приложения включают:

Нежелательные пустоты:
Трубопроводы, служебные каналы и шахты, воронки

Вышедшие из употребления сооружения
Водопроводные трубы и подземные ходы, резервные канализации, подвалы и подвалы на верхнем уровне

Структурная стабилизация
Опоры мостов, стабилизация туннелей, насыпи

Изоляционная заливка
Изоляционная стяжка низкой плотности, Изоляционная заливка для жилых домов

Дополнительная информация о пенобетоне

ПЛОТНОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ

Porofoam может быть адаптирован к вашим требованиям, наша техническая команда создаст подходящий дизайн смеси для вашего применения.Porofoam может достигать прочности до 20 Н / мм2, а наш уникальный производственный процесс позволяет нам производить чрезвычайно широкий диапазон плотности в сухом состоянии от 300 кг / м3 до 2000 кг / м3. Для сильных сторон и плотностей за пределами этого диапазона наша команда будет работать с вами, чтобы найти решение. .

УКАЗАНИЯ ПО РАЗМЕЩЕНИЮ ПЕНОБЕТОНА
Пенопласт

можно перекачивать горизонтально, вертикально или непосредственно укладывать слоями на глубину до 1 м за один подъем, чтобы поддерживать требуемую структуру воздушных пустот.Жидкая природа Porofoam позволяет бетону свободно течь даже в самые маленькие пространства, что делает его очень подходящим для заполнения пустот. Пенопласт можно перекачивать обычным бетононасосом или роторным статорным насосом. Материал обычно остается жидким в течение 2/3 часов после смешивания с пеной (в зависимости от условий окружающей среды). Porofoam также не проявляет характеристик оседания, которые могут возникать с гранулированными наполнителями, что позволяет получить гораздо более стабильный наполнитель.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Пенобетон

Porofoam может поставляться с крупнозернистым заполнителем или без него, в зависимости от типа и области применения.Стабильная пузырьковая структура может быть добавлена ​​в смесь тремя способами:

Путем смешивания предварительно сформированной пены с основной смесью строительного раствора после смешивания или на месте, что позволяет достичь сверхнизкой плотности.

Путем добавления в бетон специально разработанных воздухововлекающих добавок в процессе перемешивания. Это обычно обеспечивает содержание увлеченного воздуха от 10% до 25%. Полученный в результате материал упоминается как бетон с высоким содержанием воздуха (HAC) или строительный раствор с высоким содержанием воздуха (HAM)

.

Путем добавления пенообразующих примесей к строительной смеси после смешивания или на месте.Это приведет к более высокому уровню увлеченного воздуха, чем воздухововлекающая добавка, и, следовательно, более низкой плотности.


Позвоните в нашу службу поддержки продуктов, чтобы получить дополнительную информацию по телефону 01926 818264

.
Мы здесь, чтобы помочь

CEMEX предоставит вам доступ к нашей высококвалифицированной технической команде, которая сможет создать индивидуальные смеси для всех ваших потребностей в готовом бетоне.

Наша техническая команда имеет обширный опыт производства уникальных смесей для индивидуальных работ и может решить такие проблемы, как коррозионные грунтовые условия, экстремальные погодные условия и высокие требования к прочности.

CEMEX будет работать в соответствии с вашей спецификацией или, если потребуется, предоставит предложения, чтобы гарантировать соответствие конкретным потребностям вашего проекта.

Другие изделия Voidfill

Дорожная насыпь

Дорожная засыпка - эффективный и экономичный материал для восстановления, который соответствует Закону о дорожных и уличных работах 1991 года. Дорожная засыпка доступна в классах FCR C2 и C4. Расселения нет, поэтому его можно полностью восстановить за одну операцию.Также нет необходимости в уплотнительном оборудовании. Области применения: восстановление временных проемов на улицах и автомагистралях, защита подземных сооружений, восстановление дорожного покрытия

Резервуар

Tankfill - Более когезионное свойство Porofoam Tankfill позволяет осуществлять контролируемый слив в резервуары с ограниченным входом. Воздух и газы в емкости постепенно вытесняются пенобетоном. Являясь ячеистым наполнителем, Porofoam менее подвержен проникновению внешних загрязнений.Porofoam Tankfill соответствует строительным нормам огнестойкости. Области применения: заполнение вышедших из употребления бензиновых и масляных резервуаров, заполнение резервуаров для сточных вод и воды, заполнение избыточных силосов

Поропена в действии

.

Добавить комментарий