CC BY
19
Вестник ТГАСУ № 3, 2012
159
УДК 691.53:693.2
ОРЕШКИН ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, докт. техн. наук, профессор, dmitrii_oreshkin@mail. ru
СЕМЁНОВ ВЯЧЕСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ, канд. техн. наук, ст. преподаватель, vssemyonov@yandex. ru
КАПЦОВ ПЕТР ВЛАДИМИРОВИЧ, аспирант, pit-ka@mail. ru
Московский государственный строительный университет,
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26
ЭКСТРУДИРОВАННЫЕ ОБЛЕГЧЁННЫЕ КЛАДОЧНЫЕ РАСТВОРЫ*
В статье приводятся результаты анализа свойств кладочных растворов. Отмечается, что использование обычных растворов не обеспечивает их теплотехническую однородность. При кладке стен из элементов на обычных растворах создаются мостики холода, наблюдается большой расход цемента и воды. За счёт этого увеличивается усадка и ползучесть. При этом не учитываются поверхностные явления и контактные взаимодействия цементного теста с поверхностью песка и других заполнителей. Заполнители в растворе имеют высокоразвитую поверхность и располагают большим запасом свободной энергии с применением метода экструдирования, по мнению авторов, при формировании структуры материала данная энергия используется для повышения прочности и улучшения других свойств. Это обеспечивает увеличение смачивания и адгезию частиц за счет максимального сближения частиц цемента, очистку их поверхности, удаление лишней воды из смеси. В статье приводятся результаты исследования микроструктуры портландцемента, полых стеклянных микросфер, их минеральный и химический анализы, свойства кладочных растворов. Делается вывод о том, что высокие технологические параметры будут обеспечены за счет использования в кладочных растворах эффективных полых стеклянных микросфер и применения метода экструдирования. Это позволит снизить расход воды, повысить прочность, морозостойкость.
Ключевые слова: облегчённый раствор с полыми стеклянными микросферами; экструдирование.
ORESHKIN, DMITRIY VLADIMIROVICH, Dr. of tech. sc., prof., dmitrii_oreshkin@mail. ru
SEMENOV, VYACHESLAV SERGEYEVICH, Cand. of tech. sc., vssemyonov@yandex. ru KAPTSOV, PETER VLADIMIROVICH, P.G., pit-ka@mail. ru
Moscow State Building University,
26, Yaroslavl highway, Moscow, 129337, Russia
EXTRUDED LIGHTWEIGHT MASONRY MORTAR
The article presents an analysis of the properties of masonry mortars. It is noted that the use of conventional mixes do not ensure their uniformity of heat engineering. The masonry of the
* Данная статья является второй из серии статей, в которой рассматривается метод экструдирования облегчённых цементных растворов. Научные исследования проводятся в рамках государственного контракта ГК № 16.552.11.7025 от 29.04.2011 г.
© Д.В. Орешкин, В.С. Семёнов, П.В. Капцов, 2012
walls with the use of conventional mortars creates bridges of a cold, high consumption of cement and water. This increases the shrinkage and creep. At the same time the surface effects and contact interaction of cement paste to the surface of the sand and other aggregates are not considered. Aggregates in solution have highly developed surface and have a large supply of free energy. Applying the method of extrusion, according to the authors, the formation of the structure of the material, this energy is used to increase the strength and improve other properties. This provides an increase in wetting and adhesion of the particles due to the closest approach of cement particles, cleaning the surface, removing the excess of water from the mixture. The article presents a study of the microstructure of Portland cement, hollow glass microspheres, their mineral and chemical analyzes the properties of masonry mortars. It is concluded that the high technological options will be provided through the use of effective hollow glass microspheres in mortar and application of the extrusion. This will reduce water consumption, increase strength and resistance to frost.
Keywords: lightweight solution with hollow glass microspheres; extruding.
В настоящее время энергоэффективность и снижение материалоёмкости строительства являются главными проблемами в мире. Для однослойных ограждающих конструкций из мелкоштучных изделий этот показатель является одним из основных. При кладке стен из элементов со средней плотностью от 400 до 1000 кг/м3 на обычных растворах создаются мостики холода, что существенно снижает теплозащиту за счёт неоднородности стены. Традиционные облегчающие заполнители в кладочных растворах имеют высокую водопо-требность при обеспечении требуемой подвижности смеси. Это приводит к её расслоению, увеличению влажности, усадке и недостаточной прочности камня. Невозможно получить среднюю плотность приготовленного кладочного раствора меньше 1000 кг/м3. Более того, современные кладочные растворы имеют среднюю плотность значительно большую, чем средняя площадь материала стен, что приводит к существенному снижению коэффициента однородности стены (вплоть до 0,5). Это уменьшает сопротивление теплопередаче до 2 раз, увеличивает трудозатраты и материалоёмкость конструкции стены.
Облегчённые кладочные растворы с полыми стеклянными микросферами имеют низкие показатели средней плотности и водопотребности [1]. Однако и такие растворы тоже требуют снижения количества воды затворения при сохранении той же подвижности.
Одним из способов снижения расхода воды, по мнению Д.В. Орешкина и Г.П. Сахарова, является экструдирование раствора [2-5]. Результаты проведенных предварительных исследований приводятся в табл. 1. В этих исследованиях использовался бездобавочный портландцемент ПЦ 500-Д0 Старооскольского завода и полые стеклянные микросферы. Химический анализ портландцемента выполнен, согласно ГОСТ 5382-91, на растровом электронном микроскопе-микроанализаторе FEI Quanta 200 SEM. Результаты минерального и химического анализа портландцемента и микросфер приведены в табл. 2, 3.
Таблица 1
Свойства кладочных растворов с ПСМС (ПК 8-10 см)
Состав, % масс. В/Ц Средняя плотность, г/см Прочность, МПа
Изгиб Сжатие
ПЦ-100; ПСМС-10 0,5 1,34 4,45 14
ПЦ-100; ПСМС-30 0,96 0,84 1,7 4
Окончание табл. 1
Состав, % масс. В/Ц Средняя плотность, г/см Прочность, МПа
Изгиб Сжатие
ПЦ-100; ПСМС-50 1,51 0,71 1 2,3
ПЦ-100; ПСМС-10; СП-1 0,41 1,4 5 16
ПЦ-100; ПСМС-30; СП-1 0,66 0,81 2,7 6,4
ПЦ-100; ПСМС-50, СП-1 1,29 0,72 1,4 3,5
Таблица 2
Минеральный состав портландцемента ПЦ 500-Д0, %
СзЯ С28 СзА С4АР
61,0-64,0 17,0-20,1 3,55-3,8 12,0-14,0
Таблица 3
Химический состав ПСМС 3М 8со1сЬШе, тип К25
Оксид Содержание, % Оксид Содержание, %
8І02 75,9 №20 5,7
СаО 18,0 80 0,39
В данной работе использовались полые стеклянные микросферы 3М™ 01а88БиЬЬ1е8, тип К25 (Бельгия). Микроструктурный анализ портландцемента и микросфер изображен на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Микроструктура портландцемента Рис. 2. Микроструктура полых стеклянных
микросфер
Полые стеклянные микросферы представляют собой белый сыпучий порошок, состоящий из тонкостенных шариков диаметром 20-160 мкм и толщиной стенки 1-3 мкм. Микросферы обладают низкой средней плотностью, имеют сферическую форму, производятся из натрий-боросиликатного стекла. Средняя плотность материала оболочки микросферы - 2420 кг/м3. Коэффициент теплопроводности микросферы 0,05-0,1 Вт/(м-°С) при 20 °С. Температура размягчения - свыше 600 °С.
В качестве пластифицирующей добавки использовался суперпластификатор С-3 в виде сухого порошка в количестве 1 % от массы портландцемента. Рентгенограмма портландцемента ПЦ 500-ДО показана на рис. 3.
Рис. 3. Рентгенограмма портландцемента
В работе также использовались полые стеклянные микросферы 3М™ 01а88БиЬЬ1е8, тип К25 (Бельгия). Полые стеклянные микросферы представляют собой белый сыпучий порошок, состоящий из тонкостенных шариков диаметром 5-60 мкм и толщиной стенки 1-3 мкм. Микросферы обладают низкой средней плотностью, производятся из натрий-боросиликатного стекла. Средняя плотность материала оболочки микросферы - 2420 кг/м3. Коэффициент теплопроводности микросфер 0,06 Вт/(м-°С) при 20°С, температура размягчения - свыше 600 °С. Физические свойства микросфер по методике Л8ТМ Б2841 (1988) приведены в табл. 4.
Таблица 4
Свойства полых стеклянных микросфер 3М К25
Наименование показателя Единицы измерения Значение
Истинная плотность кг/м3 250
Насыпная плотность кг/м3 130
Средний размер частиц мкм 35
Прочность при гидростатическом сжатии (10 %-е разрушение) МПа 5,2
Коэффициент заполнения объёма - 0,64
Рентгенограмма полых стеклянных микросфер показана на рис. 4.
4 В 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70
Нач. угол = 3,00; Кон. угол = 70,00; Шаг = 0,020; Экс поз. = 1,0; Скорость = 16 ; Макс. число имп. = 270;
Рис. 4. Рентгенограмма ПСМС 3М БссЛсЫйе тип К25
В мелкозернистых бетонах, по мнению Г.П. Сахарова, не учитываются поверхностные явления и контактные взаимодействия цементного теста с поверхностью песка и других заполнителей, их высокоразвитая поверхность с большим запасом свободной энергии. Её надо использовать при формировании структуры материала для повышения прочности и улучшения других свойств мелкозернистого бетона. Это обеспечит увеличение смачивания и адгезию частиц за счёт максимального сближения частиц цемента, очистку их поверхности, удаление лишней воды из смеси.
Таким образом, были изучены свойства растворов с полыми микросферами. Использование метода экструдирования позволит обеспечить высокое качество кладки за счет применения в цементных кладочных растворах эффективных полых стеклянных микросфер, снизить расход воды и благодаря этому повысить прочность и морозостойкость ограждающих конструкций.
Библиографический список
1. Орешкин, Д.В. Облегчённые и сверхлёгкие цементные растворы для строительства / Д.В. Орешкин // Строительные материалы. - 2010. - № 6. - С. 34-37.
2. Сахаров, Г.П. Научно-технические предпосылки получения экструдированного мелкозернистого бетона / Г.П. Сахаров // Вестник МГСУ. - 2011. - № 4. - С. 483-485.
3. Сахаров, Г.П. Повышение свойств мелкозернистого бетона экструдированием исходных смесей / Г.П. Сахаров, Чан Минь Дык // Бетон и железобетон. - 2009. - № 1. - С. 6-8.
4. Сахаров, Г.П. Экструдированный мелкозернистый бетон с повышенными качественными показателями / Г.П. Сахаров // Бетон и железобетон. - 2010. - № 4. - С. 2-7.
5. Орешкин, Д.В. Научно-технические предпосылки получения экструдированных облегченных цементных систем / Д.В. Орешкин, П.В. Капцов // Вестник МГСУ. - 2012. -№ 3. - С. 115-119.
