Конструкционно-теплоизоляционные легкие бетоны на стекловидных пористых заполнителях (02.08.2010)

Автор: Давидюк Алексей Николаевич

Давидюк Алексей Николаевич

конструкционно-теплоизоляционные Легкие бетоны

на стекловидных пористых заполнителях

Специальность 05.23.05 – «Строительные материалы и изделия»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Ростов – на – Дону, 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Конструкторско-технологическое бюро железобетона» (ФГУП «КТБ ЖБ») и кафедре технологии строительного производства Ростовского государственного строительного университета (РГСУ).

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Несветаев Григорий Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Коровяков Василий Федорович

доктор технических наук, профессор

Перцев Виктор Тихонович.

доктор технических наук, профессор

Хаджишалапов

Гаджимагомед Нурманомедович.

Ведущая организация: Московский государственный строительный университет (МГСУ)

Защита диссертации состоится «26» октября 2010 г. в 1015 ч на заседании диссертационного совета ДМ 212.207.02 в Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов – на – Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, главный корпус, ауд. 232. Факс 8 (863) 263 50 70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета и на сайте ВАК.

Автореферат разослан «25» августа 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент А.В. Налимова

Актуальность проблемы. В России жилищный вопрос продолжает оставаться острой социальной проблемой. Как известно, жилищный фонд России оценивается примерно в 2,9 млрд. м2, или около 20 м2 на душу населения, в то время как этот показатель в Норвегии составляет 74 м2, в США – 70, в Германии – 50, во Франции – 43, в Чехии – 28, в Китае – 27. При этом порядка 92 млн. м2 (3,17%) в России – это аварийное и ветхое жилье. В ближайшие 15 лет в такое состояние может перейти еще примерно 300 млн. м2 (10,3%). В последнее время вводится примерно 35 млн. м2 жилья в год, при этом около 70 % россиян нуждаются в улучшении жилищных условий. Очевидно, что в такой ситуации вопрос о резком увеличении объемов жилищного строительства является актуальнейшей задачей, о чем, в частности, свидетельствует принятие Национального проекта «Доступное жилье – гражданам России». Задача удвоения объемов ежегодно вводимого жилья на ближайшие 10 лет предопределяет потребность в развитии технологий и создании новых конструктивных систем и материалов, в т.ч. для ограждающих конструкций. Принятое концептуальное направление постепенного перехода на преимущественный рост малоэтажной застройки при поставленных задачах к 2018 г. довести объем ввода жилья до 85 млн. м2 означает одно – в ближайшие годы необходимо максимально использовать возможности сложившейся структуры жилищного строительства при возведении социального жилья. Созданная в свое время мощная база индустриального домостроения (420 ДСК мощностью около 50 млн. м2) сегодня используется примерно на 20 %. Применение эффективных ограждающих конструкций для крупнопанельного домостроения может оказать существенный вклад в развитие этого сектора строительства социального жилья.

Ограждающие конструкции, как правило, полифункциональны, в связи с этим естественны противоречия при выборе материалов для реализации таких конструкций, поскольку универсального материала нет. И, хотя существует мнение об эффективности применения однослойных конструкций, учитывая вышеизложенное, следует сделать вывод о целесообразности использования в зависимости от климатических условий и слоистых конструкций с разделением функциональных «обязанностей» каждого слоя и применением для него наиболее эффективного материала. В любом случае легкий бетон будет составляющим элементом ограждающей конструкции. Использование конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов классов В 3,5 – В 7,5 позволит использовать самонесущие и навесные НСП для восприятия усилий в случае необходимости предотвращения прогрессирующего обрушения. В России имеется полувековой опыт эксплуатации зданий из керамзитобетона (в США и Канаде – более 70 лет). В настоящее время порядка 200 заводов по производству керамзита после реконструкции способны выпускать до 15 млн. м3 заполнителей в год. Однако, несмотря на обилие разработок в этом направлении, реальные достижения в производстве керамзитового гравия плотностью 300 – 400 кг/м3 и конструкционно-теплоизоляциионных керамзитобетонов плотностью до 800 кг/м3 на протяжении многих лет выглядят достаточно скромно. Перспективным для производства легких бетонов считается вспученный перлит. Но некоторые технологические проблемы, обусловленные высокой водопотребностью этого заполнителя и, главное, состояние сырьевой и производственной базы вспученного перлита, не позволяют прогнозировать широкое его применение в качестве заполнителей для бетонов в ближайшие годы. Таким образом, не снимая вопрос об актуальности исследований в области совершенствования технологии и увеличения объемов производства традиционных пористых заполнителей и бетонов со средней плотностью 500 – 800 кг/м3 на их основе, необходимо вести поиск альтернативных материалов и технологий. В связи с этим внимание исследователей давно акцентировано на возможности расширения сырьевой базы и производства новых пористых заполнителей, в частности, гравиеподобных, имеющих сплошную оболочку с закрытой пористостью, твердая фаза которых более чем на 90% находится в аморфизированном стекловидном состоянии (в дальнейшем – стекловидных). В основу работы положена гипотеза о том, что применение новых стекловидных пористых заполнителей с повышенными прочностными и теплозащитными свойствами в конгломератах на цементных вяжущих с учетом предлагаемых структурных и технологических факторов обеспечит получение эффективных легких конструкционно- теплоизоляционных бетонов с улучшенными показателями деформативно-прочностных и теплозащитных свойств в сравнении с известными легкими бетонами на обжиговых заполнителях, при этом решение предлагаемой критериальной системы уравнений теплофизической и гигрофизической эффективности материалов обеспечит принятие рациональных проектных решений ограждающих конструкций в различных климатических условиях.

Целью работы является обоснование критериев эффективности материалов для рациональных ограждающих конструкций в различных климатических условиях и разработка на основе развития научных представлений о формировании структуры и взаимосвязи свойств основ технологии эффективных конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов на имеющих практически неограниченную сырьевую базу стекловидных пористых заполнителях с нормативным обеспечением совокупности необходимых для практического применения основных показателей назначения бетонов – конструкционных, теплофизических и гигрофизических.

Для достижения поставленной цели необходимо:

Установить общие закономерности влияния рецептурно - технологических факторов на коэффициенты теплофизической и гигрофизической эффективности материалов и классифицировать материалы по степени эффективности в зависимости от климатических условий строительства.

Разработать технологические основы легких бетонов на стекловидных пористых заполнителях, выявить основные закономерности «состав – технология – структура – свойства».

Изучить основные закономерности взаимосвязи основных свойств легких бетонов на стекловидных заполнителях и предложить нормативное обеспечение конструкционных, теплофизических и гигрофизических свойств бетонов на стекловидных заполнителях для практического применения.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- развиты научные представления о формировании структуры легких бетонов и взаимосвязи их основных свойств – конструкционных, теплофизических, гигрофизических, выявлено влияние стеклофазы в составе пористого заполнителя на совокупность свойств бетонов, разработаны основы технологии и нормативное обеспечение для практического применения легких бетонов на стекловидных пористых заполнителях;

- впервые предложена классификация материалов по теплофизической и гигрофизической эффективности, разработаны основные положения выбора, сформулированы требования к величине коэффициентов эффективности бетонов для однослойной или рациональной многослойной ограждающей конструкции в зависимости от условий эксплуатации;

- изучено влияние основных факторов, определяющих теплопроводность бетонов на стекловидных заполнителях, установлены закономерности и предложена формула, определяющая коэффициент теплопроводности бетона в сухом состоянии в зависимости от коэффициентов теплопроводности и объемной концентрации матрицы и заполнителя, позволившая оценить вклад каждого элемента двухуровневой системы «матрица – заполнитель» в формировании коэффициента теплопроводности бетона.

Практическая значимость работы:

- определены основные положения технологии легких конструкционно -теплоизоляционных бетонов плотностью 600 – 800 кг/м3 классов В 3,5 – В 7,5 на стекловидных пористых заполнителях, включающие в себя подбор состава, технологию приготовления бетонной смеси, обоснование режимов и способов ТВО. Определен минимальный расход цемента по условию защиты арматуры от коррозии;

- установлены основные закономерности изменения основных физико- механических свойств легких бетонов на стекловидных заполнителях от изменения рецептурно-технологических факторов;

- предложено нормирование для инженерной практики призменной прочности, начального модуля упругости, «предельной» сжимаемости, предела прочности при растяжении, меры ползучести, деформаций усадки, сцепления арматуры с бетоном, сорбционной влажности, коэффициента паропроницаемости, коэффициента теплопроводности с учетом режима эксплуатации.


загрузка...