Магистрант Кариев Аят Кайратұлы

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Қазақстан, Астана

Пенобетонның (көбіктібетон) қасиетін жақсарту үшін модификаторларды қолдану

Аннотация. Мақалада пенобетонның физикалық құрамы және құрылыста оның қасиетін жақсарту үшін модификаторларды қолданудың түрлері мен әдістері қарастырылады.

Кілт сөздер: пенобетон, модификаторлар, инновациялық индустрияландыру, құрылыс материалдары, кремнеземдік компонент, автоклавта өңдеу, деструктикалық физикалық процестер, кремнеземдік компонент.

Мемлекет басшысы Н.Ә. Назарбаевтың 2015 жылғы 30 қарашадағы Қазақстан халқына жолдауында: «Қазақстанда инновациялық индустрияландыру шеңберінде құрылған экономиканың жаңа секторлары экономикалық өсімнің драйверлеріне айналуда. Көптеген өңдеуші салалар өсім көрсетіп отыр. Бес жылда өңдеу өнеркәсібі 1,3 есе, химия өнеркәсібі мен құрылыс материалдары өндірісі 1,7 есе өсті. Дүниежүзілік банк пен Азия даму банкі Қазақстан үшін 2016 жылға жоғары экономикалық өсу қарқынын болжап отыр» - деп атап көрсеткен болатын [1].

Осыған орай, Қазақстанда құрылыс материалдарын өндірудің сапасын арттыру жұмыстарын одан әрі жоғарылату мәселелері маңызды орын алады. Нақтырақ айтатын болсақ, аса қолға алатын міндеттердің бірі - пенобетонның (көбіктібетон) қасиетін жақсарту үшін модификаторларды қолдану болып табылады. Бұл ретте Құрылыс материалдарының физикалық қасиеттерін білу міндетті болады.

Құрылыс материалдарының физикалық қасиеттеріне: олардың тығыздық кеуектілігі, ылғалдылығы, су сіңіргіштігі, аязға төзімділігі, жылу өткізгіштігі, т.б., ал механикалық қасиеттеріне – олардың деформациялық (серпімділік, пластикалық) қасиеттері, беріктігі, қаттылығы, үйкеліске, ұруға жəне тозуға төзімділігі, т.б. жатады.

Ұяшықты бетондар бетонның қажетті қасиеттерін, оның құрамына әртүрлі толықтырғыштарды (керамзит, қождар және т. с.с.) қоса отырып, қажетті сапаға қол жеткізуге болады. Негізгі талап етілетін қасиеттерге әдетте жылу - және материалдың дыбыс оқшаулағыш қабілеттері жатады. Мұнан өзге, жылу - және бетонның дыбыс оқшаулағыштығын жақсартуды басқада жолмен жасауға болады. Барлық жылу - және дыбыс оқшаулағыш материалдар (пенопластар, мин. мақталар, керамзит, ағаш, қождар және т. с.с.) кеуекті құрылымға жатады. Сонымен бірге бетонға да кеуекті құрылымды беруге болады. Әрине, мұндай кеуекті бетон өзінің беріктігін жоғалтады. Алайда, бұл жағдайда көптеген керекті қасиеттерге және ең алдымен - жақсы жылу - мен дыбыс оқшаулағыштыққа ие болады. Мұндай бетонды ұяшықты бетондар деп аталады. Алу тәсіліне байланысты ұяшықты бетондар пенобетон мен газды бетонға бөлінеді. Газды бетонды цементелген лайға газ түзу процесін туғызатын арнайы затты қосумен алады. Көбінесе бұл алюминий пудрасы. Бұл жағдайда алюминий цементтің гидратация өнімдерімен реакцияға түседі. Цементелген лайдың кеуектенуін туғызатын сутектің бөлінуі жүреді. Лай, ашытқы қосқаннан кейінгі нан қамыры сияқты көтеріледі және өсе бастайды. Бетон қатқанда оның кеуектілігі сақталады [2].

Пеноботон (көбіктібетон) алу технологиясының айырмашылығы - кеуектендіру процесі араласпаны даярлау сатысында бұйымды қалыптағанға дейін жүреді. Цемент немесе ізбесті қосылған кремнеземдік компоненттен көбіктібетон араласпасын әдетте үшбарабандық көбіктібетон араластырғышында дайындайды. Жоғарғы екі барабанында көбік пен ерітіндіні жекелеп дайындап, төменгі үшінші барабанда екеуін қосып араластырады. Алынған кеуекті массаны формаларға құяды, сосын бетон структуралық мықтылығын қабылдап болғанша жылжытпай ұстайды, одан кейін автоклавқа тиеп жылылық өңдеуден өткізеді.

Пенобетондарды жылыдым қылдықта өңдеудің тиімдік тәсілі оларды 0,8-5-1,2 (1,3) МПа қысымдықта және температурасы 175-200°С қаныққан субуы ортасында автоклавтау. Автоклавта өңдеуді үш сатыға бөледі [3].

Бірінші сатысында автоклавта температура көтеріле бере бұйымдар кешенді деструктикалық физикалық процестерге тартылады. Бірінші кезендегі буландыруда температура көтерілуі мен қатар бұйымдармен жанасқан каныққан будың конденсациясы есебінде ұялы бетон ылғалмен қосымша қанығады. Бірінші саты мезгілі бумен бұйымдардың температурасы теңескенде бітеді. Осы кезде бұйымдар жылуөткізгіштігі есебінен де жэне бу конденсацияланғанда бөлінетін жылу есебінен де жақсылап қыздырылады [4].

Автоклавтық өңдеудің екінші сатысында бұйымдарды жоғары температура мен қысымдықта ұстап түру. Осы сатыда бетон температурасы максималдық шамасына жеткенде, цементтеуші жаңатүзілімдер құрайтын байланыстырушы мен кремнеземдық компоненттер арасындағы химиялық әрекеттесу қарқынды жүреді. Нәтижесінде бетон мықтылығы дами бастайды, белгілі бір уақыттан кейін барлық қиындысы бойынша, мықтылығы бірдей болып қалыптасады. Бұл изобаралық ұстаудың ұзақтығы ұялы бетон компоненттерінің дисперсілігіне, активтілігіне, олардың аралық қатынасына, суқатты қатынасына және температураға байланысты болады. Бұйымдар ылғалдылығын төмендету қаныққан буды асыра қыздырылған бумен қоса қолдану арқылы мүмкін. Температурасы 400°С дейін күшті қыздырылған буды автоклавқа изобаралық ұстау біткеннен 3-5 сағат бұрын береді. Мұндай тәсіл қиындау болған жағдайда, бұйымдарды автоклавтан кейін вакуумдау арқылы да ылғалдылығын төмендетуге болады.

Үшінші сатысында температура және қысымдық төмендетіледі. Үдемелі буқұрылу процесі нәтижесінде, бетонда әжептәуір кернеу дамиды, соның салдарынан бұйымдарда жарықтану пайда болуы мүмкін. Қысқа уақытта суытудан болатын жарықтанудан сактану үшін қысымдықты сатылық тәртіппен төмендетуді қолданады. Қысымды бір сатыға төмендету ұзақтығын бұйымдар тығыздығы мен мөлшерін ескере тағайындайды. Әрбір келесі қысым төмендету сатысы алдында аялдама береді. Осындай аялдама ішінде бұйымдар қимасы бойынша қысым секіруі азаяды.

Пенобетон қасиетінің маңызды көрсеткіштері орташа тығыздығы мен беріктігі. Орташа тығыздығы бойынша төмендегі маркалар бекітілген: жылуқоршалағыш (жылуқоршағыш) ұялы бетон үшін Д300-Д500, конструкциялы-жылу қоршалағыш бетон үшін Д600-Д900, конструкциялықта - ДЮ00-Д1200. Қысқандағы мықтылығы бойынша кластары - В0,35-В12,5 аралығында болуы мүмкін [5].

Пенобетон беріктігін кырының ұзындығы 150 мм, автоклавты өңдеуден өткен, ылғалдылығы массасы бойынша 10% үлгілерді кубтерді қысуға сынау арқылы анықтайды. Мықтылығын сынау үшін бұйымдармен қатар биіктігі бұйымдар биіктігіне тең, ал ұзынды мен ені (горизонтальды қалыптағанда) - 40 см кем емес, қалыңдығы (вертикальды қалыптағанда) бұйымдар қалдығына тең арматура салынбаған бақылаулық блоктар жасайды. Бақылау блоктарынан қажетті өлшемдегі үлгілерді тіліп алады. Ұялы бетондарга тән анизотропин салдарынан үлгілерді күптіру бағытына перпендикулярлық жүкпен сынағанда мықтылығы күпісу бағытына параллельдік күшпен сынағандықтан 15-К20%-ке жоғары болып шығады. Бақылаулық үлгілерді бұйымдардың жұмысшы қалпына сәйкес кейпінде сынайды. Автоклавтық өңдеуден кейін сынар алдында үлгілерді әбден суытады, әдетте 12 сағ. кейін барып сынай бастайды. Ұялы қуыс бетондар беріктігі 1,5+2,5; 3,5+7,5; 10; 15 МПа болуы мүмкін.

Пенобетондарга тән ерекше сапа белгісі коэффициент А = Кс_Ж/р². Әдетте, автоклавталынған бетондар үшін А = 130-150, автоклавсыз қатайғандарда 70-85. Орташа вариация коэффициенті - 0,18-0,2 [6].

Аязға тұрақтылығы бойынша ұялы бетондар үшін бекітілген маркалар Ғ15, 25, 35, 50, 75 және 100. Аязтұрақтылығы бетонның кеуектік структурасына байланысты. Біркелкі кеуектілігі, капиллярлық кеуектігінің аздыгы, аязға тұрақтылығын жоғарылатады. Цементпен алынған ұялы бетонның аязға тұрақтылығы ізбесті қолданғаннан гөрі жоғары болады. Жалпы ұялы бетондардың сусіңіргіштігін азайтып, аязға тұрақтылығын жоғарылату үшін ұялы структурасы тұйық-жабық кеуектерден тұратындай бетон алу технологиясын қолдануға ұмтылу қажет, мысалы дірілдеулік технологиясы. Маркалары Д500+Д1200 автоклавтық ұялы бетондардың кепкендегі шөгулері 0,5-0,7 мм/м, автоклавсыздарда - 3 мм/м жетеді. Бұл ауыр бетондыкінен әжептәуір үлкен. Сондай-ақ, ұялы қуысты бетондардың жылжымалық деформациясы, сорбиялық ылғалдануы, буды және ауаны өткізгіштігі анағұрлым жоғары. Сондықтан, оларды қоршаулау конструкциялары үшін пайдаланарда, сыртқы беттерін тығыз құрылыстық ерітінділермен, керамикалық плитамен қорғайды, гидрофобтаушы ерітінділер жағады.

Пенобетондарда қолданатын арматураларды және бекітілетін бөлшектерді коррозиядан қорғау мақсатында арнаулы шараларды қарастырады, мысалы оларды ингибиторлар қосылған цементтік-казеиндік, цементтік-латекстік, битумдық және полимерлік қорғаушы құрамалармен өңдейді.

Пенобетонның қасиетін жақсарту үшін көбікқұрушылар ретінде тұрақты көбік беретін модификаторларды қолдану арқылы сырттай - активті заттардың бірнеше түрлерін (желімканифольдық, алюмосульфонафтеналық, смолосапониналық көбікқұрушыларын) және де гидролизалынған мал қанын пайдаланады. Желімканифолдық көбікқұраушыны тері шелісінен немесе сүйек желімінен (майынан), канифоли мен ЫаОН судағы ерітіндісінен даярлайды. Бұл көбікқұрағыш эмульсияны ұзақ уақыт пәрменді араластырганда үлкен көлемді тұрақты көбік береді. Қарамайсапоникалық көбікқұрауышты сабындық тамыр мен судан дайындайды. Көбіктің тұрақтылығын асыру үшін оған шамалы сұйық шыны құяды. Бұл көбікқұрғыш нормалдық температурада және ылғалдылықта қасиетін жоймай, бір ай бойы сақталынылады. Алюмосульфонафтеналық көбікқұрғышты керосиндік контактадан, күкіртқышқылды глинозем мен натрий гидроксидінен дайындайды. Ол жылы жерде 6 айға дейін қасиетін жоғалтпай сақталынады.

Көбікқұрғыш гидролиздалынған малдың қойылым қанынан алынатын маркасы ПО-6 қаны мен күкіртті қышқыл темірден дайындайды. Оны қатаю тездеткішімен қоса қолдануға болады. Көбік алу үшін көбікқұрғыштар шығыны су шығынынан %-бен алғанда төмендегідей: желімканифольдықты - 8* 12; қарамайсапониналықты - 12-6; алюмосульфонафтеналықты - 16*20 және гидролизданылған қанды - 4*-6. [6].

Қорыта келгенде, пенобетонның қасиетін жақсарту үшін модификаторларды қолдану арқылы оның бағасын арзандатуға болатынына көзіміз жетіп отыр. Бүгінде құрылыста пенобетон арзан материал, алайда оның беріктігі төмен болғанмен, барлық қалған көрсеткіштер бойынша - абсолютті теңбе тең. Кез-келген ғимараттарды салуда ұзын қабырғаларды осындай беріктігі жоғары көбіктібетоннан алынған блоктардан қалайды. Негізгі құрылыстық жүктемені солар көтереді. Пенобетонды блоктар жүктемесі берік және арзан болғандықтан төмен қалқаларға да пайдаланылады.

Әдебиеттер:

1. Елбасы Н.Ә. Назарбаевтың Қазақстан халқына жолдауы. Қазақстан жаңа жаһандық нақты ахуалда: өсім, реформалар, даму. 2015, 30 қараша.

2. Домокеев А.Г. Строительные материалы. - М.: ВІІІ., 1988.

3. Горчаков Г.И. (қазақшаға аударған Темірқұлов Т.Т.). Құрылыс материалдары. Оқулық. - Алматы, 2000.

4. Батырбаев Ғ., Садуқасов М. Құрылыс материалдар мен бұйымдар. -Алматы, 1995. І бөлім.

5. Темірқұлов Т.Т. Құрылыс материалдарын сынау жөніндегі лабораториялық жұмыстар. - Шымкент, 1993.

6. Үдербаев С.Н. Құрылыс материалдары мен бұйымдары. - Алматы: 2006, -169 б.