Свойства пенобетона: Основные свойства пенобетона
Основные свойства пенобетона
Консультация
Сотрудники компании готовы ответить на интересующие вас вопросы, которые вы можете задать по телефону
8(930)830-29-69
Главная » Блоки » Пенобетонные блоки » Основные свойства пенобетона
ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ
Изготовление пеноблоков при помощи форм →
Изготовление блоков из бетона →
Строительство из пористого бетона →
Вся правда о газобетоне →
Использование пенобетона. Типы пенобетонных блоков →
ВСЕ СТАТЬИ
Пенобетон – это один из видов пористого бетона. Его характеристики и область использования схожи с газобетоном. Пенобетон изготовляют с помощью распределения пузырьков воздуха по всему массиву пенистого бетона. Пену получают, используя пеногенератор и бароустановку. Главное отличие пенобетона от газобетона в том, что пенобетон изготовляют путем смешивания приготовленного раствора бетона с пеной, а газобетон изготовляют путем химических реакций.
Тип пенобетона | Маркировка средней плотности | Пенобетон, изготовленный не в автоклаве | |
---|---|---|---|
Марка прочности на сжатие | Маркировка устойчивости к низким температурам | ||
Теплоизоляционный | D400 | B 0.75 | не нормируется |
D500 | B 1 | не нормируется | |
Конструкционно-теплоизоляционный | D600 | B 2.5 | F15-F35 |
D700 | B 3.5 | F15-F50 | |
D800 | B 5 | F15-F75 | |
D1000 | B 7.5 | F15-F50 | |
Конструкционный | D1100 | B 10 | |
D1200 | B 12. 5 |
Типы бетонов подразделяются на классы исходя из прочности на сжатие. Существуют такие классы: от В 0.5 до В 60. Эта маркировка дает нам представление о величине точной прочности при сжатии материала. При изготовлении пенистого бетона нам потребуется также знать прочность, определяемую маркой (вариация от М 5 до М 600 и больше). Формула для перевода класса материала в марку такова: класс делим на величину 0.77, итог умножаем на десять, округление последнего числа до 5.
Попробуем на конкретном примере. Дано: нужно перевести класс В 600 в марку М 26. Посмотрев на приведенную выше таблицу, определяем, что пенобетону маркировки М 600 соответствует усредненный класс прочности на сжатие В 2, воспользуемся формулой для расчета: 2 делим на 0.77, умножаем на десять, получаем величину двадцать шесть, это и есть марка пенобетона, М 26. Марка пенобетона рассказывает нам о прочности пенобетона, обозначается заглавной буквой М и числовым значением.
Вид пенобетона | Марка пенобетона по средней плотности | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м · ° С), не более, бетона в сухом состоянии, изготовленного | Сорбционная влажность бетона, % не более | ||||||
Коэффициент паропроницаемости, мг/(м · ч · Па), не менее, бетона, изготовленного | при относительной влажности воздуха 75 % | при относительной влажности воздуха 97 % | |||||||
Пенобетон, изготовленный | |||||||||
на песке | на золе | на песке | на золе | на песке | на золе | на песке | на золе | ||
Теплоизоляционный | D300 | 0,08 | 0,08 | 0,26 | 0,23 | 8 | 12 | 12 | |
D400 | 0,10 | 0,09 | 0,23 | 0,20 | 8 | 12 | 12 | 18 | |
D500 | 0,12 | 0,10 | 0,20 | 0,18 | 8 | 12 | 12 | 18 | |
Конструкционно — теплоизоляционный | D500 | 0,12 | 0,10 | 0,20 | 0,18 | 8 | 12 | 12 | 18 |
D600 | 0,14 | 0,13 | 0,17 | 0,16 | 8 | 12 | 12 | 18 | |
D700 | 0,18 | 0,15 | 0,15 | 0,14 | 8 | 12 | 12 | 18 | |
D800 | 0,21 | 0,18 | 0,14 | 0,12 | 10 | 15 | 15 | 22 | |
D900 | 0,24 | 0,20 | 0,12 | 0,11 | 10 | 15 | 15 | 22 | |
Конструкционный | D1000 | 0,29 | 0,23 | 0,11 | 0,10 | 10 | 15 | 15 | 22 |
D1100 | 0,34 | 0,26 | 0,10 | 0,09 | 10 | 15 | 15 | 22 | |
D1200 | 0,38 | 0,29 | 0,10 | 0,08 | 10 | 15 | 15 | 22 |
Положительные свойства пенобетона:
- Устойчивость к деформации.
Здания из пенобетона крайне долговечны, не подвержены деформации, со временем становятся только прочнее, имеют схожие с камнем свойства. Могут быть использованы даже при строительстве зданий с сравнительно небольшим объемным весом, так как пенобетон обладает высокой прочностью при сжатии. Увеличивает термическую резистентность стен. - Теплоизоляционность.
Использование пенобетонных блоков в строительстве зданий значительно снижает расходы на отопление этих зданий, так как стены почти не пропускают тепло. - Оптимальный микроклимат.
Дома из пенобетонных блоков называют «дышащими» домами, в них тепло зимой и прохладно летом, стены впитывают излишнюю влагу, тем самым регулируя влажность воздуха в помещениях. - Простота установки.
Блоки из пенобетона легкие и большие по размеру, что делает монтаж зданий из данного материала простым и удобным. Блоки устанавливаются быстро, по сравнению, например, с кирпичом. Блоки из пенобетона легко подвергаются резке, соответственно, установка проводки (розеток, выключателей и т.д.) не потребует больших усилий. Геометрия готовых зданий из пенобетонных блоков точная и четкая, максимальное отклонение от нормы составляет не более одного миллиметра. - Шумоизоляция
Пенобетонные блоки отлично поглощают звуки и соответствуют действующим ГОСТам. - Отсутствие выделения вредных веществ
Здания из пенобетонных блоков не выделяют в атмосферу вредных веществ, по существующим коэффициентам экологичности стоят на втором месте после дерева (коэффициент, к примеру, кирпича – десять пунктов, пенобетона – 2). - Красота
Пенобетонные блоки легко поддаются резке, что позволяет оформить фигурные блоки, арки, закругленные углы и так далее. - Низкие расходы
Как уже было сказано выше, геометрия пенобетонных блоков крайне точна, что делает возможным соединение блоков с помощью клея и отказ от так называемых мостиков холода. За счет этого обработка стен внутри и снаружи штукатуркой не требует большого количества слоев. Вес пенобетона меньше веса привычного нам бетона от десяти до девяноста процентов. Это также снижает нагрузку на фундамент здания, соответственно, дает возможность экономии на нем. - Низкая горючесть
Пенобетонные блоки проходили все необходимые исследования и испытания, которые показали, что пенобетонные блоки соответствуют первой степени огнестойкости. Таким образом, применение пенобетонных блоков разрешено в огнестойких конструкциях. Тяжелый бетон при сильном нагреве, к примеру, с помощью паяльной лампы, деформируется и может взорваться, такого не происходит с ячеистым бетоном. Можно сделать вывод, что арматура меньшее время находится под нагревом. Исследования показали, что пенобетон толщиной сто пятьдесят миллиметров не горит четыре часа. - Удобство в перевозках
Пенобетон легок, удобен в упаковке, всё это вкупе позволяет строителям транспортировать данный материал без особых проблем, использовать как железную дорогу, так и автотранспорт. - Широкая сфера применения
Сфера применения пенобетонных блоков во многом зависит от типа пенобетона (различие по плотности). Пенобетонные блоки высокой плотности применяют при строительстве фундаментов и межэтажных перекрытий. Пенобетон средней плотности используют в строительстве перегородок, перекрытий, утепления и шумоизоляции полов, кровли.
Сравнительный анализ пенобетонных блоков и других строительных материалов.
При сравнении пенобетона с другими строительными материалами не нужно забывать о неоспоримых преимуществах этого материала: огнестойкость, экологичность, способность пропускать воздух, легкость монтажа, низкая цена материала и небольшое количество и доступность ингредиентов для изготовления. Ниже дана таблица, анализирующая способность пенобетона проводить тепло в сравнении с другими строительными материалами. Нужно упомянуть, что пенобетонные блоки могут быть соединены с помощью клея, без использования мостиков холода.
Материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Ккал/м2г0С |
---|---|---|
Мрамор | 2700 | 2,9 |
Бетон | 2400 | 1,3 |
Пористый глиняный кирпич | 2000 | 0,8 |
Пенобетон | 1200 | 0,38 |
Пенобетон | 1000 | 0,23 |
Пенобетон | 800 | 0,18 |
Пенобетон | 600 | 0,14 |
Пенобетон | 400 | 0,10 |
Пробка | 100 | 0,03 |
Минеральная вата | 100 | 0,032 |
Пенополистирол | 25 | 0,030 |
Пенополистирол | 35 | 0,022 |
что это такое и в чём его преимущества и недостатки
Содержание:
- 1 Какие особенности имеет пенобетон
- 2 Пеноблоки – что это?
- 3 Как классифицируются пенобетонные блоки
- 4 Из чего изготавливается пенобетон
- 5 Специфика изготовления пенобетона
- 6 Преимущества пенобетона
- 7 Недостатки пенобетонных изделий
- 8 Рекомендации по выбору пенобетонных изделий
- 9 Подводим итоги
Легкие бетоны с пористой структурой применяются в строительной сфере для возведения частных домов, хозяйственных строений, а также промышленных и коммерческих объектов. Среди множества стройматериалов застройщики часто выбирают пенобетон. Он производится по специальной технологии, предусматривающей введение в бетонную смесь пенообразующих ингредиентов. Из рабочей смеси изготавливают пеноблоки. Они обладают достаточной прочностью и высокими теплоизоляционными свойствами. Остановимся на особенностях, классификации и свойствах пенобетонных композитов.
Какие особенности имеет пенобетон
Пористый бетон, полученный путем добавления пенообразующих ингредиентов в предварительно перемешанный цементно-песчаный раствор, после застывания и набора эксплуатационной прочности, приобретает характерную структуру.
Материал обладает рядом особенностей:
Пенобетон, разновидность ячеистого бетона- неоднородным распределением в пенобетонном массиве воздушных ячеек. Неравномерное размещение пор незначительно снижает прочность;
- стабильным размером полостей, не превышающим 0,4–0,5 см. Постоянство размеров достигается путем тщательного перемешивания пенообразователя;
- концентрацией пор, не превышающей 75% от объема пенобетонного массива. Благодаря ячеистой структуре снижается удельный вес;
- замкнутой формой воздушных полостей. Герметичные ячейки повышают стойкость пенобетонных изделий к поглощению влаги.
Наличие внутренних ячеек благоприятно сказывается на паропроницаемости стройматериала, а также его теплоизоляционных показателях.
Пеноблоки – что это?
Изделия, изготовленные из пенобетонных композитов, востребованы в области частного домостроения. Большинство застройщиков сталкивалось с популярным стройматериалом и имеет представление о том, что такое пеноблок. Для тех, кто не знаком с материалом, сообщаем, что пенобетонные блоки представляют собой изделия, полученные в результате твердения в формовочных емкостях вспененного цементного раствора. Различные виды блоков имеют индивидуальные характеристики и делятся на виды. Размеры пеноблоков соответствуют внутренним габаритам литейных форм.
Пеноблоки легко отличить по следующим признакам:
- форме изделий – прямоугольный параллелепипед;
- увеличенной шероховатости наружной поверхности;
- серому цвету стройматериала (это связано с использованием цемента).
Кроме того, материал держится на поверхности воды, что легко проверить, погрузив обломок пеноблока в воду.
Пенобетон создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетонаКак классифицируются пенобетонные блоки
Концентрация внутренних полостей в пенобетонных блоках влияет на следующие моменты:
- удельный вес изделия;
- величину воспринимаемой нагрузки;
- сферу применения пенобетона.
Классификация предусматривает следующее деление пенобетона на разновидности в зависимости от плотности материала:
- теплоизоляционные пеноблоки. Они маркируются буквенно-цифровым обозначением D150-D400. Цифра в маркировке обозначает массу одного кубометра пенобетона, указанную в килограммах. По прочностным характеристикам материал классифицируется В0,75. Пенобетон данного класса способен воспринимать нагрузку на квадратный сантиметр площади, равную 9 кг. При этом сохраняется целостность массива и не образуются трещины;
- теплоизоляционно-конструкционные бетонные блоки. По сравнению с теплоизоляционными блоками имеют увеличенную плотность и повышенные прочностные свойства. Маркируются обозначениями D500, D600, D700 и D800. Максимальная плотность конструкционно-теплоизоляционных блоков составляет 0,8 т/м3. Предельно допустимое усилие, при котором структура пенобетонных блоков не нарушается, составляет до 30 кг/см2;
- конструкционные изделия. К ним относятся пенобетонные материалы, маркируемые обозначением D1000, D1100 и D1200. Главная отличительная особенность конструкционных пеноблоков — увеличенная плотность. Вес одного кубического метра конструкционного пенобетона достигает 1200 кг, что позволяет материалу сохранять целостность под воздействием значительных нагрузок. Максимальный класс прочности пеноблоков составляет В12,5.
Повышенная концентрация внутренних полостей улучшает теплоизоляционные свойства пенобетона, а также положительно влияет на звукоизоляцию помещения. Прочностные свойства материала обратно пропорциональны объемной доле внутренних ячеек — в более прочном пенобетоне, применяемом для постройки несущих стен зданий, содержится уменьшенный объем воздушных пор.
Пенобетонные композиты используются на различных стадиях строительства дома. Характеристики материала влияют на особенности применения блоков. Ячеистая структура пенобетонного массива не позволяет возводить из блоков фундамент. Стены и перекрытия, а также внутренние перегородки и теплоизоляция сооружаются из различных видов пенобетона.
Конструкционный стройматериал применяется для следующих целей:
- строительства коробок зданий, воспринимающих нагрузки от веса строения и кровельной конструкции;
- постройки внутренних стен, относящихся к малонагруженным частям строения;
- возведения межкомнатных перегородок, не воспринимающих вертикально направленные усилия.
Теплоизоляционные блоки предназначены для утепления следующих частей здания:
- межэтажных перекрытий, изготовленных из железобетона;
- несущих стен коробки строения, контактирующих с холодным воздухом;
- подкровельного пространства, являющегося источником тепловых потерь.
Характеристики теплоизоляционных пеноблоков позволяют применять их в технологических целях для теплоизоляции устройств, магистралей и оборудования, нагревающихся до 450-550 °С.
Теплоизоляционно-конструкционные пеноблоки объединяют свойства конструкционных и теплоизоляционных изделий, что позволяет использовать их для утепления фасада здания и возведения несущих стен. Дома из пеноблоков отличаются повышенными теплоизоляционными свойствами по сравнению со зданиями из кирпича. Для обеспечения прочности и снижения теплопотерь через поверхность стен желательно устанавливать блоки одинакового профиля.
Из чего изготавливается пенобетон
Для изготовления пенобетона применяются следующие компоненты:
- портландцемент с маркировкой М400, являющийся вяжущим веществом. Применение цемента более высокой марки положительно влияет на свойства пенобетона;
- речной песок, применяемый в качестве наполнителя. Замена речного песка керамзитными гранулами позволяет повысить теплоизоляционные свойства и прочность;
- пенообразующие ингредиенты. Используются в виде концентрата, приготовленного на основе костного клея, канифоли, желатина или протеиносодержащих компонентов;
- теплая вода. Оптимальная температура воды, согласно требованиям технологического процесса, составляет 22–25 °С, а рекомендуемое соотношение с цементом – 1:2,5.
Соблюдение предусмотренного технологией состава и использование качественного сырья позволяет добиться требуемых эксплуатационных свойств пенобетона.
Специфика изготовления пенобетона
Для изготовления пенобетона используют различные способы:
- классическую технологию. Она регламентирует необходимость применения пеногенератора, подающего пенообразователь по трубам в подготовленный цементно-песчаный состав. Рабочий раствор, перемешанный в смесителе с пенообразующим веществом, заливается в формовочные емкости или подается по трубам на участок работ. В процессе гидратации цемента пеноматериал застывает, образуя внутри массива пористую структуру. Набор твердости происходит в естественных температурных условиях, соответствующих состоянию окружающей среды;
- поризационный метод. Название способа изготовления связано с применением специального агрегата — поризатора. Он обеспечивает ввод сухих компонентов в струю пенообразователя. Частицы цементно-песчаной смеси осаждаются на оболочке пенных пузырьков. В результате образуется рабочий пеноматериал, подаваемый по напорным магистралям к месту выполнения работ. Профессиональные строители называют поризационный способ изготовления пенобетона методом сухой минерализации. Он востребован в области промышленного строительства для постоянной подачи пенобетонной смеси.
Определяясь с методом изготовления пенобетона, изучите особенности каждого способа изготовления и выполните экономические расчеты.
Себестоимость пенобетона невысокаПреимущества пенобетона
Рассмотрим, какие имеют пеноблоки плюсы. Главные преимущества пенобетона:
- повышенные теплоизоляционные свойства. Материал позволяет поддерживать комфортную температуру помещения и более чем в 2 раза превосходит по данному показателю кирпич;
- уменьшенная плотность пеноблоков. Благодаря небольшому весу, облегчается транспортировка материала, ускоряется выполнение мероприятий по кладке стен, а также исключается необходимость сооружения мощного фундамента;
- возможность применения пеноблоков для возведения несущих стен.
Характеристики пенобетона позволяют использовать материал для строительства зданий высотой до 9 м:
- стойкость к влиянию низких температур. Пеноблоки не разрушаются в условиях перепадов температур и сохраняют структуру в результате глубокого замораживания с ускоренным оттаиванием;
- устойчивость к воздействию открытого пламени и высокой температуры. Правильно изготовленный пенобетон не разрушается в условиях экстремальной ситуации;
- экологическая чистота материала. Применение для изготовления пенобетона экологически чистого сырья исключает выделение в процессе эксплуатации вредных веществ;
- возможность изготовления пенобетонных изделий небольшими предприятиями или непосредственно на стройплощадке. Простота технологии позволяет снизить сметную стоимость строительства;
- продолжительный период использования. Пенобетон сохраняет структуру и рабочие характеристики независимо от продолжительности эксплуатации;
- легкость механической обработки пеноблоков. Использование ручного электроинструмента позволяет легко выполнить в пенобетонном массиве пазы и отверстия или разрезать блок на части.
Ознакомившись с положительными свойствами материала, обратите внимание и на его слабые стороны.
Недостатки пенобетонных изделий
Разберемся, какие имеют пеноблоки минусы. Главные недостатки:
- увеличенная усадка пенобетонного массива;
- необходимость защиты пенобетона от поглощения влаги;
- недостаточно высокие прочностные свойства;
- восприимчивость к ударному воздействию и повышенным нагрузкам;
- сложность использования стандартного крепежа для пористого материала.
Пенобетон требует бережного отношения при транспортировании, а также нуждается в хранении на складе. Изучив, какие имеют пеноблоки минусы и плюсы, можно сделать вывод о его пригодности для решения поставленных задач.
Рекомендации по выбору пенобетонных изделий
Специалисты рекомендуют обращать внимание на следующие моменты:
- имидж предприятия-изготовителя;
- отсутствие дефектов на поверхности;
- правильную геометрию блоков.
Покупая пенобетонные блоки, проверьте соответствие характеристик блоков параметрам, указанным в сертификатах качества, а также обратите внимание на дату выпуска. Пенобетон можно применять не ранее, чем через месяц после изготовления.
Подводим итоги
Пенобетон обладает комплексом неоспоримых достоинств и дешевле, чем газобетон. Приняв решение использовать для постройки или утепления собственного дома пеноблоки или монолитный пенобетон, изучите свойства материала и проконсультируйтесь со специалистами. Они подскажут, что такое пескобетон, и как повышает прочность композита фибра для бетона. Задумываясь об использовании для строительства здания газонаполненных блоков, изучите отличие газобетона от газосиликата.
Механические характеристики легкого пенобетона
На этой странице
РезюмеВведениеРезультаты и обсуждениеВыводыКонфликты интересовБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме
Пенобетон демонстрирует отличные физические характеристики, такие как малый собственный вес, относительно высокая прочность и превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства. Это позволяет минимизировать расход заполнителя, а за счет замены части цемента летучей золой способствует реализации принципов утилизации отходов. В течение многих лет применение пенобетона ограничивалось засыпкой подпорных стен, утеплением фундаментов и звукоизоляцией черепицы. Однако в последние несколько лет пенобетон стал перспективным материалом конструкционного назначения. Проведена серия испытаний по изучению механических свойств пенобетонных смесей без золы-уноса и с содержанием золы-уноса. Кроме того, 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 одинаковой плотности прочность на сжатие, полученная для смесей, содержащих летучую золу, примерно на 20% ниже по сравнению с образцами без летучей золы. Образцы, подвергшиеся 25 циклам замораживания-оттаивания, демонстрируют примерно на 15 % более низкую прочность на сжатие по сравнению с необработанными образцами.
1. Введение
Пенобетон известен как легкий или ячеистый бетон. Его обычно определяют как вяжущий материал с не менее 20% (по объему) механически увлекаемой пены в растворной смеси, где воздушные поры захватываются в матрице с помощью подходящего пенообразователя [1]. Он демонстрирует отличные физические характеристики, такие как малый собственный вес, относительно высокая прочность и превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства. Это позволяет минимизировать расход заполнителя, а за счет замены части цемента золой-уносом способствует реализации принципов утилизации отходов [2]. При правильном подборе и дозировке компонентов и пенообразователя достигается широкий диапазон плотностей (300–1600 кг/м 3 ) может использоваться для различных конструкционных целей, изоляции или заполнения [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 сделана Руднаи [5], а также Шортом и Киннибургом [6] в 1919 году. 63. В конце 1970-х – начале 1980-х годов были разработаны новые смеси, что привело к расширению коммерческого использования пенобетона в строительных конструкциях [7, 8].
В течение многих лет применение пенобетона ограничивалось засыпкой подпорных стен, утеплением фундаментов, звукоизоляцией [8]. Однако в последние годы пенобетон стал перспективным материалом и конструкционного назначения [7, 9], например, для стабилизации слабых грунтов [10, 11], базового слоя многослойных растворов для фундаментных плит [12]. , промышленные полы [13], а также инженерные сооружения для автомагистралей и метро [14, 15].
В связи с растущими экологическими проблемами крайне важно исследовать экологичные материалы для более широкого спектра применений, чтобы предложить возможные альтернативы традиционным материалам.
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 сооружений, определены в ISO 1539. 2:2008. Во-первых, пенобетон расходует относительно небольшое количество сырья по отношению к количеству затвердевшего состояния. Во-вторых, при его производстве могут использоваться переработанные материалы, такие как летучая зола. Таким образом, пенобетон способствует утилизации отходов тепловых электростанций. В-третьих, пенобетон можно перерабатывать и использовать вместо песка в изоляционных материалах. Кроме того, производство пенобетона нетоксично, а продукт не выделяет ядовитых газов при воздействии огня. Наконец, это рентабельно не только на этапе строительства, но и на протяжении всего срока эксплуатации и обслуживания сооружения.
Помимо вклада в утилизацию отходов тепловых электростанций, добавление золы-уноса 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, доказано улучшение длительной прочности [19, 21].
Несмотря на благоприятные и многообещающие прочностные и физические свойства, пенобетон по-прежнему используется в ограниченном масштабе, особенно в строительных целях. В основном это связано с недостатком знаний о его механических свойствах и небольшим количеством исследований его поведения при разрушении [22–28].
Основной целью данной работы является исследование механических характеристик пенобетона различной плотности (400–1400 кг/м 3 ). Была проведена серия испытаний для проверки прочности на сжатие, модуля упругости, прочности на изгиб и характеристик деградации материала после циклов замораживания-оттаивания.
2. Экспериментальная программа
2.1. Подготовка образцов и состав бетонной смеси
Материалами, использованными в данном исследовании, были портландцемент, зольная пыль, вода и пенообразователь. Составы смеси представлены в табл. 1. Портландцемент промышленный ЦЕМ I 42,5 Р [29]. ], согласно PN-EN 197-1:2011. Ее химический состав и физические свойства, измеренные в соответствии с ПН-ЕН 196-6:2011 и ПН-ЕН 196-6:2011-4, приведены в таблицах 2 и 3. Во всех экспериментах использовалась водопроводная вода. Прочность цемента на сжатие определяли по ПН-ЕН 196-1:2016-07 (табл. 3).
Для улучшения удобоукладываемости и уменьшения усадки в некоторых смесях использовалась летучая зола. Используемая зола соответствовала требованиям PN-EN 450-1:2012. Химический состав приведен в таблице 4.
Для производства пены использовался коммерческий пенообразователь. Жидкий агент сжимали воздухом под давлением примерно 5 бар, чтобы получить стабильную пену с плотностью примерно 50 кг/м 3 . Готовили цементные массы с 2 ÷ 10 л жидкого пенообразователя на 100 кг цемента.
Были использованы два различных типа бетонных смесей (один без летучей золы, а другой с летучей золой). Всего было изготовлено 10 смесей по пять образцов на одну бетонную смесь (табл. 1). Для всех смесей использовалось постоянное соотношение (включает воду и жидкий пенообразователь; c – содержание цемента). Он был основан на результатах Jones и McCarthy [7] и Xianjun et al. [30]. Целевые плотности затвердевшего пенобетона, которые должны быть получены в этом исследовании, составляли от 400 до 1400 кг/м 3 .
Весь процесс производства пенобетона должен тщательно учитывать плотность смеси, производительность пенообразования и другие факторы для получения высококачественного пенобетона. Ключевыми факторами для получения стабильного пенобетона являлись нагнетание пенообразователя при стабильном давлении и постоянная скорость вращения смешения компонентов.
Все образцы после отливки в стальные формы закрывали и хранили в сушильной камере при температуре 20 ± 1°C и влажности 95% в течение 24 часов. Затем образцы извлекали из форм и хранили в условиях окружающей среды (при 20 ± 1°C и влажности 60 ± 10%) в течение 28 или 42 дней перед испытанием.
2.2. Испытания
Пенобетон является относительно новым материалом, и в настоящее время не существует стандартизированных методов испытаний для измерения его физических и механических свойств. Поэтому в данном исследовании были адаптированы процедуры подготовки образцов и методы испытаний, обычно используемые для обычного бетона. Прочность на сжатие, модуль упругости и прочность на изгиб определяли в соответствии с рекомендациями: PN-EN 1239.0-3:2011 + AC:2012, Инструкция НИИ № 194/98, ПН-ЕН 12390-13:2014 и ПН-ЕН 12390-5:2011 соответственно. Плотность измеряли согласно PN-EN 12390-7:2011.
Прочность на сжатие измерялась на стандартных кубах размером 150 × 150 × 150 мм, как указано в PN-EN 12390-3:2011 + AC:2012. Норма нагружения принята согласно PN-EN 772-1:2015 + A1:2015 как для элементов кладки из ячеистого бетона.
Модуль упругости определяли согласно Инструкции НИИ 194/98 и ПН-ЕН 12390-13:2014-02 с цилиндрическими образцами размерами 150 × 300 мм. Скорость нагружения составляла 0,1 ± 0,05 МПа/с в соответствии с PN-EN 679:2008 для блоков кладки из ячеистого бетона. Два тензодатчика электрического сопротивления с измерительной длиной 100 мм были приклеены к двум противоположным сторонам образцов на средней высоте. Для оценки модуля упругости регистрировали характеристику «напряжение-деформация».
Прочность на изгиб была испытана на трехточечном изгибе с балками 100 × 100 × 500 мм в соответствии с PN-EN 12390-5:2011. Номинальное расстояние между опорами составляло 300 мм. Ролики допускали свободное горизонтальное перемещение. Образцы нагружались с постоянной скоростью смещения 0,1 мм/мин как оптимальная величина, определенная экспериментально.
Характеристики деградации при циклах замораживания-оттаивания оценивали на стандартных кубиках размером 150 × 150 × 150 мм. Прочность на сжатие определяли по методике, описанной выше. Испытательная кампания состояла из 25 циклов замораживания и оттаивания. Каждый цикл включал охлаждение образцов до температуры -18°С в течение 2 ч. Затем образцы выдерживали в замороженном виде в течение 8 ч при температуре –18 ± 2°С и оттаивали в воде при температуре +19°С. °C ± 1°C в течение 4 ч. Образцы сравнения хранились погруженными в воду в качестве эталонов.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Кажущаяся плотность
Дозировка пенообразователя сильно влияет на плотность смеси и затвердевшего пенобетона. На рис. 1 представлена зависимость между дозировкой пенообразователя и кажущейся плотностью затвердевшего пенобетона для образцов без золы-уноса (ЗЦ) и других с золой-уносом (ЗЦА). 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 уменьшению плотности затвердевшего пенобетона. Можно заметить, что существуют экспоненциальные зависимости для образцов FC и FCA. Кроме того, результаты, полученные в FC, показывают уровень плотности примерно на 20% выше, чем в FCA. Это можно объяснить тем, что в образцах, содержащих летучую золу, процесс твердения замедлен. Физическая реакция между летучей золой и воздушными порами приводит к увеличению количества воздушных пор, захваченных смесью. Также установлено, что смеси с содержанием пенообразователя более 10 литров на 100 кг цемента дают нестабильную смесь. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 1.9.0003
3.2. Прочность на сжатие
Кубические образцы пенобетона, испытанные на сжатие, имеют механизм разрушения, аналогичный обычному бетону. Для всех образцов наблюдалась типичная коническая картина разрушения после разрушения (рис. 2).
Прочность на сжатие пенобетона без золы (FC) и пенобетона с добавкой золы-уноса (FCA) в зависимости от кажущейся плотности представлена на рисунке 3. Можно заметить, что существуют экспоненциальные зависимости как для FC, так и для FCA ; однако, по-видимому, существует разница между показателями прочности, полученными для образцов FC и FCA. Образцы без золы, по-видимому, демонстрируют более высокую прочность, 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 работ других авторов [31–34]. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 3.9.0003
3.3. Модуль упругости
Цилиндрические образцы пенобетона, испытанные на сжатие, имеют механизм разрушения, аналогичный обычному бетону. Для всех образцов наблюдалась типичная коническая картина разрушения после разрушения (рис. 4). Зависимости напряжения от деформации цилиндрических образцов представлены на рис. 5. На графиках показаны зависимости в диапазоне 0,2 МПа до разрушения согласно ПН-ЕН 12390-13:2014-02.
На рис. 6 показаны зависимости между модулем упругости пенобетона и его плотностью. Можно заметить, что существуют экспоненциальные зависимости 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 приведены также 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 Soleymanzadeh и Mydin [36].
3.5. Характеристики разложения при циклах замораживания-оттаивания
На рис. 8 показаны результаты прочности на сжатие пенобетона после 25 циклов замораживания-оттаивания в зависимости от плотности. В качестве справки результаты для необработанных образцов показаны на рис. 8. Обработка образцов методом замораживания-оттаивания оказывает лишь незначительное влияние на прочность пенобетона на сжатие. Прочность, полученная для образцов, подвергнутых циклам замораживания-оттаивания, показала примерно на 15% более низкие значения. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 8.9.0003
4. Выводы
Пенобетон может иметь гораздо более низкую плотность (от 400 до 1400 кг/м 3 ) по сравнению с обычным бетоном. Была проведена серия испытаний для изучения механических параметров пенобетона: прочности на сжатие, прочности на изгиб и модуля упругости. Кроме того, было исследовано влияние 25 циклов замораживания и оттаивания на прочность на сжатие.
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; для описания этих взаимосвязей были предложены полиномиальные функции. (iii) Прочность на сжатие и модуль упругости пенобетона были немного снижены при добавлении 5% золы-уноса. (iv) Прочность на сжатие пенобетона, подвергнутого замораживанию-оттаиванию. тесты показывают значения только примерно на 15% ниже по сравнению с необработанными образцами.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке продолжающегося исследовательского проекта «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 ЛИДЕР. Авторы выражают признательность лаборанту Альфреду Кукельке за навыки и приверженность делу, без которого настоящее исследование не могло бы быть успешно завершено.
Справочные материалы
С. Ван Дейк, Пенобетон: взгляд голландцев , Британская цементная ассоциация, Блэкуотер, Великобритания, 1992. , «Классификация исследований свойств пенобетона», Cement and Concrete Composites , vol. 31, нет. 6, стр. 388–396, 2009.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. К. Валоре, «Ячеистый бетон, часть 1, состав и методы производства», ACI Journal Proceedings , vol. 50, нет. 5, стр. 773–796, 1954.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. К. Валоре, «Физические свойства ячеистого бетона, часть 2», ACI Journal Proceedings , vol. 50, нет. 6, стр. 817–836, 1954.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Г. Руднаи, Легкие бетоны , Академикиадо, Будапешт, Венгрия, 1963.
A. Short and W. Kinniburgh, Lightweight Concrete , Asia Publishing House, Delhi, India, 1963. Журнал исследований бетона , том. 57, нет. 1, стр. 21–31, 2005 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Д. Олдридж, «Введение в пенобетон: что, почему, как?» в Использование пенобетона в строительстве: Материалы международной конференции, Данди, Шотландия, Великобритания , K.Ravindra, D.Moray, and M.Aikaterini, Eds., vol. 5, стр. 1–14, июль 2005 г.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Р. К. Дхир, М. Д. Ньюлендс и А. Маккарти, Использование пенобетона в строительстве , Томас Телфорд, Лондон, Великобритания 2005.
М. Друса, Л. Федорович, М. Кадела, В. Шерфель, «Применение геотехнических моделей в описании композитного пенобетона, используемого в контактном слое с грунтом», в Материалы 10-й Словацкой геотехнической конференции по геотехническим проблемам инженерных сооружений , Братислава, Словакия, май 2011 г. Беднарски, «Моделирование поведения пенобетона для слоистых конструкций, взаимодействующих с грунтом», в Технические заметки Катовицкой технологической школы , том. 6, стр. 73–81, Катовицкая технологическая школа, Катовице, Польша, 2014 г.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Хулимка Й., Кноппик-Врубель А., Крживон Р., Рудишин Р. Возможности конструкционного использования пенобетона на примере плитного фундамента. Proceedings of the 9th Central European Congress on Concrete Engineering , стр. 67–74, Вроцлав, Польша, июнь 2013 г. слой как подконструкция промышленного бетонного пола» Procedia Engineering , vol. 161, стр. 468–476, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Р. Джонс и А. Маккарти, «Поведение и оценка пенобетона для строительных применений», в Использование пенобетона в строительстве: материалы международной конференции, Данди, Шотландия, Великобритания , К. Равиндра , D. Moray и M. Aikaterini, Eds., vol. 5, стр. 61–88, июль 2005 г.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
В. Тянь, Л. Ли, С. Чжао, М. Чжоу и Н. Вамг, «Применение пенобетона в дорожном строительстве», в Трудах Международной конференции по транспортному машиностроению, ASCE , стр. 2114–2120, июль 2009 г.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
К. К. Б. Сирам и К. Арджун Радж, «Бетон + зеленый = пенобетон», International Journal of Civil Engineering and Technology , vol. 2013. Т. 4. С. 179–184.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
А. С. Мун и В. Варгезе, «Устойчивое строительство с использованием пенобетона как зеленого строительного материала», Международный журнал современных тенденций в области инженерии и исследований , том. 2, pp. 13–16, 2014.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
A. S. Moon, V. Varghese, and S.S. Waghmare, «Пенобетон как зеленый строительный материал», International Journal of Research in Инженерия и технологии , том. 2, pp. 25–32, 2015.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
П. Чиндапрасирт, С. Хомвуттивонг и В. Сирививатнанон, «Влияние крупности летучей золы на прочность, усадку при высыхании и стойкость к сульфатам» смешанного цементного раствора», Исследования цемента и бетона , том. 34, нет. 7, стр. 1087–1092, 2004.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
П. Чиндапрасирт и С. Рукзон, «Прочность, пористость и коррозионная стойкость трехкомпонентной смеси портландцемента, золы рисовой шелухи и раствора летучей золы», Строительство и строительные материалы , том. 22, нет. 8, стр. 1601–1606, 2008.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Э. П. Кирсли и П. Дж. Уэйнрайт, «Влияние высокого содержания летучей золы на прочность пенобетона на сжатие», Cement and Concrete Research , vol. 31, нет. 1, стр. 106–112, 2001.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Н. А. Рахман, З. М. Джайни, Н. Н. Захир, «Энергия разрушения пенобетона с помощью испытаний на трехточечный изгиб на образцах балок с надрезом», Журнал инженерных и прикладных наук , том. 2015. Т. 10. С. 6562–6570. зубчатые балки // Материалы 7-й Научно-технической конференции по проблемам материалов в строительстве МАТБУД’2015. 2015. Т. 108. С. 349–354.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Козловски, М. Кадела и М. Гвуздз-Ласонь, «Численный анализ разрушения пенобетонной балки с использованием метода XFEM», Applied Mechanics and Materials , vol. 837, стр. 183–186, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Кадела, А. Чинцио и М. Козловски, «Анализ деградации балки из пенобетона с надрезом», Applied Mechanics and Materials , vol. 797, стр. 96–100, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
А. Чинцио, М. Козловски, М. Кадела и Д. Дудек, «Численный анализ деградации пенобетонной балки», в Материалы 13-й Международной конференции по новым тенденциям в статике и динамике зданий , Словацкий технологический университет , Братислава, Словакия, октябрь 2015 г. балки», в Материалы 13-й Международной конференции по новым тенденциям в статике и динамике зданий, Словацкий технологический университет , Братислава, Словакия, октябрь 2015 г. , «Экспериментальное и численное исследование разрушения пенобетона на основе испытания балок на трехточечный изгиб с начальным надрезом», в Трудах Международной конференции по машиностроению, гражданскому строительству и материаловедению , Барселона, Испания, август 2015 г.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Технический паспорт CEM I 42.5 R, http://www.gorazdze.pl.
T. Xianjun, C. Weizhong, H. Yingge и W. Xu, «Экспериментальное исследование сверхлегкого (<300 кг/м3) пенобетона», Достижения в области материаловедения и инженерии , vol. 2014 г., идентификатор статьи 514759, 7 страниц, 2014 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Мыдин М.А.О., Ван Ю.К. Механические свойства пенобетона при воздействии высоких температур // Строительство и строительные материалы . Вып. 26, нет. 1, стр. 638–654, 2012 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Джитчайапхум, Т. Синсири и П. Чиндапрасирт, «Ячеистый легкий бетон, содержащий пуццолановые материалы», Procedia Engineering , vol. 14. С. 1157–1164, 2011.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. А. Сиппл, «Высокопрочный самоуплотняющийся пенобетон. начальный тезис», 2009 г., https://www.researchgate.net/publication/265483433_Structural_Strength_Self-Compacting_Foam_ConcreteACME, UNSW@ADFA.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
А. К. Марунмале и А. К. Аттар, «Проектирование, разработка и испытание стены из ячеистого легкого бетона (CLC), построенной на связке «крысиная ловушка», Current Trends in Technology and Sciences , том. 2014. Т. 3. С. 331–336. Хрупкие матричные композиты 11-Материалы 11-го Международного симпозиума по хрупким матричным композитам BMC 2015, Институт фундаментальных технологических исследований PAS , стр. 489–496, Варшава, Польша, сентябрь 2015 г., ISBN: 978-838968796-8.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
С. Солейманзаде и М. А. О. Мыдин, «Влияние высоких температур на прочность на изгиб пенобетона, содержащего летучую золу и полипропиленовое волокно», International Journal of Engineering , vol. 26, нет. 2, стр. 117–126, 2013 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Copyright
Copyright © 2018 Марцин Козловски и Марта Кадела. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.
Базовый RGB
%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 2 0 объект > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageC] /XОбъект > /ExtGState > >> /Тип /Страница /Содержание [38 0 R 39 0 R 40 0 R 41 0 R 42 0 R 43 0 R 44 0 R 45 0 R] /Родитель 1 0 Р /Большой палец 46 0 R /MediaBox [0 0 595,276 793,701] /CropBox [0 0 595,276 793,701] >> эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 190 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > >> эндообъект 24 0 объект > >> эндообъект 25 0 объект > >> эндообъект 26 0 объект > эндообъект 47 0 объект > ручей приложение/постскриптум