ӘОЖ 666.973.6:691.6

Қ.А.Бисенов, т.ғ.д., проф., Ғ.О.Қаршыға, т.ғ.к., Р.О.Қаршығаев, магистр, Ғ.М. Қорғанбаева магистрант

(Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті, Қазақстан)

АВТОКЛАВСЫЗ ГАЗДЫ БЕТОНДЫ ДАЯРЛАУҒА ЖЕРГІЛІКТІ ШИКІЗАТТЫ ҚОЛДАНУДЫҢ ҒЫЛЫМИ ПРАКТИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

Газды бетонның даму тарихы басқа бетон түрлеріне қатысты аз болғанымен одан жасалған бұйымдар біздің елімізде және шет елдерде кең қолданыс тауып отыр. Газды бетонның ерекшелігі оның негізгі қасиеттерін анықтайтын кеуектері және осының салдарынан төмен дәрежедегі тығыздығы болып табылады.

Қоспаға керекті заттарды енгізу арқылы жоғары кеуекті бетон алудың әдісі 1990 жылы патенттелген болатын, ал қолданысқа енуі 1923 жылдан басталады. Сол уақытта, Данияда Е.С.Байер көбік жасағыш су ерітіндісі қосылған цемент қамырын жылдам араластыру барысында ауа арқылы толтырылған көпіршіктер түзілгенін немесе көбік түзуші ерітіндіден алдын ала дайындалған цемент қамырын араластыру процесін жазған болатын [1].

Автоклавсыз газды бетон қасиеттері кеуектілік санының шамасына ғана емес, ол қима қалыңдығындағы саңылаулардың біркелкі таралуына және саңылау аралық қабырғалардың беріктігі, қабырғалар мен саңылаулардың бірыңғайлылығына тәуелді болады.

Швецияда Д.А.Эриксон өз патенттерінде газ түзуші заттардың көмегімен цемент қамырында кеуектілік құрылымын түзуші процессті талдап жазды. Ертеде және ұсынылған ұқсас тәсілдер Д.А.Эриксон ұсынғаннан кейін барып, 1924 жылдары ғана екі швед фирмасы қабылдаған және осы уақытта газды бетон өндірісінің өнеркәсіпте дамуы басталды деп есептеуге болады.

Ғылыми мектептің, олармен жасалған және бұрынғы одақтың ғалым-дарымен Қазақстанда газды бетон бұйымдары мен конструкцияларын қолдану және өндірісте технологиялары мен қасиеттерін зерттеумен байланысы үзілмеген.

Ұялы бетон қасиеттері мен технологияларын 30-жылдары бірінші болып, П.А.Ребиндер зерттеген, ал алғашқы болып А.А.Брюшков көбікбетонның табиғи қатаюының жылуоқшаулау технологиясын және оның қасиеттерін зерттеді [2,3]. Н.А.Попов автоклавсыз газды бетонды портландцементпен зерттеулер жүргізген болатын [4,5,6,7,8,9,10].

1940 жылы қабырғаларға арналған газды бетон тастары өндірісі басталды. Қырқыншы жылдардың басында И.Т.Кудряшев ұнтақталған құммен және әк-кипелканы қолданып автоклавты көбіксиликат бұйымдары технологиясын жасады.

Газды бетон басқа бетондармен салыстырғанда, біздің елімізде және шетелде құрылыста кең қолданылатын бұйымдар болып табылады.

Газды бетонның сипаттау ерекшеліктерімен, оның жоғары кеуектілі-гімен, ал материал төменгі тығыздығымен, оның барлық қасиеттері анық-талады.

Газды бетон – бұл жасанды ұсақ кеуекті материал, аз клинкерлі байла-ныстырғыштан кеуекті ерітінді қоспалардың, кремнеземді компоненттер мен су және әр түрлі қоспалармен қатаюы нәтижесінде алынады.

Қазіргі уақытта ең танымал фирмалар «Итонг» және «Сипорекс» (Швеция) осы саладағы жетекші өндіріс орындары болып саналады. Сонымен қатар ұялы бетон өндірісі Германияда («Хабель»), Англияда («Селкон»), Финляндияда («Лохья – Кальккитехдас Сасека»), Францияда («Сипорекс де Бернон»), т.б. Европа елдерінде жолға қойылған.

Соңғы уақытта ұялы бетон өндірісі бұрын оны қолданбаған елдерде де кең өндіріс алуда. (АҚШ, Канада, Италия, Иран, Қытай, Жапония т.б.)

Әлемдік тәжірибе ұялы бетонның пайдалану қасиеттері аяз бен ыстық ауа райы, жел мен ылғалдылық жағдайларында өте жоғары екендігін көрсетіп отыр. Бұл жағдайлар Қазақстан Республикасының кең байтақ территориясына тән екендігі белгілі.

Қазақстанда ұялы бетонды өндіру және қолдану бұрынғы Совет одағының ғалымдарының зерттеулерімен тығыз байланысты. Совет одағында көптеген ғалымдар ұялы бетон технологиясы мен қасиеттерін зерттеу, әртүрлі шикізаттарды қолдану, бетонды автоклавтық өңдеу т.б. мәселелер бойынша жұмыстар атқарады.

Көптеген ғылыми зерттеу мекемелері ұялы бетоннан бұйымдар мен конструкциялар жасау жолдарын зерттеді. Мысалы, НИИЖБ ғылыми-зерттеу институтында байланыстырғыш заттар, кремнеземді компоненттер, өндіріс қалдықтары зерттелді.

ЖШС «НИИстромпроект» Құрылыс материалдары жобалау және ғылыми-зерттеу институтында әртүрлі шлактар мен күлдер, аз кварцты шикізат қасиеттері зерттелді. Осы сияқты зерттеу жұмыстары НИИсиликато-бетон (Эстония), УралПромстрой НИИпроект, МГСУ, т.б. ғылыми орталық-тарда жүргізілді.

Қазақстандық ғалымдар К.К.Қуатбаев, Б.П.Паримбетов, А.Р.Ахметов, Қ.А. Бисенов т.б. ұялы бетонның қасиеттері мен технологиялық параметрлердің әртүрлі факторларға тәуелділігін зерттеуде көптеген жұмыстарды атқарды. Қазақстан Республикасының қазіргі экономикалық жағдайы құрылыс өндірісі саласын қайта бағыттау және модернизациялау жөнінде масштабты шаралар атқаруға, ресурс үнемдеуші технологияларды өндіріске еңгізуге, тұрғызу және пайдалану кезінде тиімді тұрғын үйлерді салуға мүмкіндік береді. Тұрғын үй салудың мемлекеттік бағдарламасында газды бетон өндірісіне және оның негізінде қоршау конструкцияларын дайындауға көңіл бөлінген, өйткені газды бетон жылу сақтау және беріктік қасиеттері ұштасқан, жоғары дәрежеде тиімді материал, оны қолданысқа еңгізу бағдарламада қойылған мәселелерді шешуге оң ықпалын тигізеді.

Тығыздығы төмен газды бетон жеткілікті деңгейде берік және жақсы жылу оқшаулау қасиетіне ие. Сонымен қатар, ол экономикалық тұрғыдан да тиімді: автоклавсыз газды бетоннан жасалған сыртқы қабырға, кірпіш қабырғадан екі есе арзан, үш есе жеңіл және еңбек шығыны бойынша 5,5 есе аз. Газды бетоннан салынған үйлер мен ғимараттардың ішіндегі микроклимат, дәстүрлі материалдардан жасалған үйлерге қарағанда жайлы. Автоклавсыз газды бетон технологиясы, кәдімгі тығыз бетон технологиясынан әлдеқайда бөлек, алайда цемент тасының қалыптасуы, беріктік және деформативтік қасиеттерінің әртүрлі әсерлерден тәуелділігі бойынша ұқсастықтар да бар.

Жоғарыда аталған ғалымдардың жұмыстары автоклавсыз газды бетон технологиясын жетілдіру мен дамытуға зор әсерін тигізді. Осы жұмыстар негізінде автоклавсыз газды бетоннан бұйымдар мен конструкциялар жасаудың технологиялық негіздерін жетілдіру бойынша көп көлемде эксперименттік және өндірістік материалдар жинақталды.

Автоклавсыз газды бетон өндірісі технологиясы басқа бетон түрлерінің технологиясынан ерекше, күрделі химиялық-технологиялық процесс. Осындай ерекшеліктердің бірі бірыңғай түрлі шикізат пен технологиялық қондырғы негізінде 250-1200кг/м³ тығыздық диапазонында газды бетон дайындау мүмкіндігі болып табылады. Тағы бір ерекшелігі ретінде бұл бетонды жасау үшін өте ұнтақ байланыстырғаш зат және толықтырғыш қоспасының қолданылуы.

А.Т.Баранов, К.И.Бахтияров, А.Э.Федин жүргізген зерттеулер газды бетонның сапалы қуысты құрылымының қалыптасуына көп көлемде қоспаға су қосу арқылы орындалатын құю технологиясы әсер етеді.

Автоклавсыз газды бетон технологиясының дамуы негізінен екі бағытта жүруде: классикалық құю технологиясы мен комплексті вибрация қолдану технологиясы.

Комплексті вибрациялық технология бойынша бетон қоспасын дайындау барысында виброараластырғышта, сонымен қатар, қалыпқа құйылған соң вибростолда дірілдетіледі. С.Н.Левин, К.Э.Куннос, А.П.Меркин жүргізген зерттеулер арқылы ірі өлшемде газды бетон бұйымдар жасаудың вибрациялық технологиясының параметрлері анықталған. Зерттеулер газды бетон қоспасына вибрациялық әсер ету шикізат компоненттері түйіршіктерінің беттік әсерлесуінің ұлғаюуын, байланыстырғыш заттың гидратациясының жеделдетілуін, газ бөліну процесінің ұзақтығын кемітуін қамтамасыз ететін фактор екендігін көрсетті.

Автоклавсыз газды бетонның негізгі кемшіліктері орташа тығыздығының жоғары болуы (900-1200кг/м³) салыстырмалы беріктік көрсеткішіне сәйкес емес (3,5–7,5МПа), жоғары және жарықшаққа төзімділігінің төмендігі.

Аталған кемшіліктерді жою мақсатында қоспа құрамын үйлестіру, шикізаттық материалдарды дайындау, технологиялық әдістерді жетілдіру бағытында әртүрлі шаралар қарастырылуда.

Материалдың беріктік қасиеттерін арттыру, жоғары белсенді байланыстырғыш зат қолдану, газды бетонның микро және макроқұрылымын жетілдіру, қоспаны дайындау, қалыпқа құю және қатаю режимін реттеу арқылы іске асырылады.

Газды бетонның физика-механикалық және пайдалану қасиеттері қолданылатын шикізаттық материалдардың түрлері мен қасиеттеріне, бетон қоспасының құрамына, су-цемент қатарына, газ бөлуші заттың түрі мен мөлшеріне, әртүрлі қоспаларға, ісінетін массаның температурасына, қоспаны араластырудың әдісі мен ұзақтығына, қуысты құрылымның қалыптасу жағдайына, қалыпқа құйылған бұйымның қатаю жағдайына тәуелді болады.

Отыру деформациясының азаюына бұйымдардың қолданысқа берілердегі ылғалдылығы әсер етеді. Ылғалдылықты төмендету мақсатында және материалдағы температуралық–ылғалдылық градиентін азайту үшін А.В.Волженский бұйымдарды технологиялық қуысты етіп жасауды ұсынды.

Сонымен қатар құрғақ заттың суға қатынасын азайту, артық су буланып кететін жылумен өңдеу технологиясын қолдану шаралары да бұйымның ылғалдылығын төмендетуге мүмкіндік береді.

Газды бетон қоспасының реологиялық қасиеттерін реттеудің бір жолы қоспаның құрамына беттік белсенді заттар және суперпластификаторлар қолдану болып табылады. Бұл заттар қоспаның шекті ығысу кернеуін төмендетіп, құрылымдық қалыптасу процесін жылдамдатуға мүмкіндік жасайды.

Бетон қоспасы мен бетондар қасиетттеріне химиялық қоспалардың әсері көптеген зерттеу жұмыстарында қарастырылған.

А.П.Меркин және басқа авторлардың пікірлері бойынша алғашқы қоспаның гранулометриялық құрамын өзгерту арқылы жоғары беріктіктегі және жарықшаққа төзімді ұялы бетон алуға болады. Бұл жетістік қуыс аралық материалдың тығыздығының өсуі мен олардың беттерінің дамуы арқылы қамтамасыз етіледі.

П.И.Баженовтың пікірінше түйіршіктің құрамды дұрыс қабылдау, шикізаттың химиялық белсенділігін арттыру арқылы түйіршік аралық қуыстардың көлемін реттеу маңызды рөл атқарады. Газды бетонның өміршеңдігін анықтайтын факторлардың бірі аязға төзімділік. Норма бойынша газды бетонның аязға төзімділігі 25 циклдан кем болмауы керек.

А.Т.Баранов, Н.И.Горчаков, А.П.Меркин және тағы басқа ғалымдардың еңбектерінде ұялы бетонның аязға төзімділігі қуысты құрылымының белгілі сапалық деңгейінде қуыс аралық материалдың қасиеттерімен анықталады және басқа да көптеген технологиялық көрсеткіштерге тәуелді болады.

Қатаю автоклавсыз режимде өткенде цемент тасында өтетін физикалық–химиялық процесстер жылумен өңдеуден кейін тоқталмай, пайдалану кезеңінде жалғаса береді. Қолайлы жағдайларда бұл материал беріктігінің ұзақ мерзімді өсуін қамтамасыз етеді, яғни ғимараттардың сенімділігін арттырудың қосымша факторы болып табылады.

Аз клинкерлі байланыстырғыш заттарды қолдану газды бетонның физика-механикалық қасиеттерін жақсартуға, газды бетон қоспасының пластикалық берікітігінің өсу жылдамдығын арттыруға әсер етеді, сол арқылы дайын газды бетон массасын кесу немесе қалыптағы бұйымды қалыптан босату уақытын қысқартады.

Ең бір арзан, химиялық тұрғыдан белсенді өндіріс қалдықтарының бірі қатты отын жағудан бөлінетін жылу электр орталықтарының күл–шлак қалдықтары. Химиялық және минералдық құрамдарына байланысты күл және күл–шлак қоспалары байланыстырғыш зат ретінде цементтің бір бөлігін алмастыру үшін немесе белсенді кремнеземді компонент ретінде қолданылады.

Күлді газды бетон бұйымдары өндірісінде қолданудың артықшылықтары компонентті ұнтақтауға кететін шығынды азайту, бірдей жағдайда жылу өткізгіштік коэффициенті 15-30% төмен газды бетон алу, олардың негізінде автоклавсыз газды бетон бұйымдарын жасау мүмкіндігі болуы сияқты көрсеткіштермен анықталады.

Көптеген ғылыми зерттеулер нәтижелері жылу орталығынан шыққан күл мен шлактардан ұялы бетон, аглопорит, керамикалық қыш, қарапайым кәдімгі бетондар жасауға, цемент өндірісінде активті минералды қоспа ретінде пайдалануға болатынын көрсетті.

Күлді пайдаланудың тағы бір тиімді жолы, оларды кәдімгі және гидротермалды жағдайда қатаятын жергілікті байланыстырғыш заттар жасауға қолдану болып табылады. Күлдер мен шлактардың гидравликалық белсенділігі отынның құрамына, оны жағу жағдайына және күлді алу әдісіне байланысты болады.

Күлдің құрамындағы еритін кремнеземнің негіздік модулі артқан сайын, олардың негізінде алынатын байланыстырғыш заттың белсенділігі артады.

Күлдер мен шлактардағы зиянды қоспалар қатарында органикалық заттар (негізінен көміртегі), бос күйіндегі СаО және сульфаттар бар. Бұл қоспалар байланыстырғыш заттардың көлемдік өзгерісін тудырады.

Құрғақ күйінде алынған күл инертті және белсенді бөлшектерден тұрады. Түтін газдары күл түйіршіктерінің қуыстары мен жарықшақтарына сіңіп қалады. Майдалап ұнтақтаған кезде қабықша бұзылып, күлдің белсенділігі артады. Силикатты қыш өндірісінде Ақтөбе жылу станциясының күлін ұнтақталған кварц құмының орнына пайдалану мүмкіндігі зерттелген. Күл қосылған үлгілердің беріктігінің өсуі жоғары температура жағдайында күлдің шыны тектес фазалық бөлшектері кальций тотығымен кварцтық құмға қарағанда белсенді байланысуымен түсіндіріледі.

Автоклавсыз газды бетон өндірісі үшін керек цемент Қазақстан Республикасында Өскемен, Қарағанды, Шымкент, Семей заводтарында өндіріледі, сонымен қатар цементсіз шлакты байланыстырғыш заттар өндірісі де жолға қойылған.

Автоклавсыз газды бетон өндірісі үшін аз клинкерлі байланыстырғыш затты қолдану мүмкіндігін зерттеген. Бұл байланыстырғыш заттың артықшылығы бархан құмын пайдалану автоклавсыз газды бетон өндірісінің экономикалық тиімділігін арттыруға көп әсер етеді.

Бархан құмы мен аз клинкерлі байланыстырғыш зат негізінде жасалатын газды бетон басқа байланыстырғыш заттар негізінде жасалған автоклавты немесе автоклавсыз газды бетондар сияқты жоғары деңгейде тиімді материал.

Тұрғын үйлердің қабырғасында автоклавсыз газды бетонды қолдану кірпіш қабырғаға қарағанда 20%-ға дейін жылуды үнемдеуге мүмкіндік береді.

Газды бетондар өндірісінде жергілікті материалдарды пайдалану тиімді болып табылады. Газды бетон өндірісінде жоғары кварцты құмның орнына аз кварцты полиминералды құмды қолдану өнімнің құнын азайтуға мүмкіндік береді. Бұндай құмдарға қышқыл кристалды тау жыныстарының үгіліп қирауы нәтижесінде түзілген далалық шпатты құмдар жатады.

Қазақстан Республикасында аз кварцты далалық шпатты құмдармен қатар карбонатты құмдар мен саздақ топырақтар көптеп табылады. Далалық шпатты құмдар Алматы, Жамбыл, Қызылорда, Қарағанды облыстарында, карбонатты құмдар Атырау, Ақтау, Қызылорда, Оңтүстік Қазақстан, Алматы облыстарында кездеседі.

Қорыта айтқанда, ұялы бетон, оның ішінде газды бетон өндірісі үшін керекті шикізат қорлары Қазақстан Республикасында жеткілікті дәрежеде зерттелген.

Автоклавсыз газды бетон өндірісін кез-келген үй құрылысы зауытында, көп қосымша шығын жұмсамай ұйымдастыруға болады.

Соңғы уақытта өндіріс өкілдері мен зерттеушілер газды бетонды қалыпты қысым жағдайында жылумен өңдеу мәселесіне көңіл аударып отыр. Бұл бағытта автоклавсыз газды бетон өндірісі мейлінше тиімді технологиялар қатарына жатады, себебі, бұл технология бойынша автоклав пен қазандық шаруашылығына керекті шығындар мейлінше азаяды. Сонымен қатар, әлемнің әртүрлі елдерінде осы материалдан бұйымдар жасаудың бай тәжірибесі мен зерттеу нәтижелері қалыптасқан.

Автоклавсыз газды бетонды бағалаудың критерийлері оның негізгі қасиеттері болып табылады, олар белгілі орташа тығыздыққа сәйкес беріктік, жылу өткізгіштік пен пайдалануы әртүрлі әсерлерге тұрақтылығы газды бетонның аталған сапалық көрсеткіштері оны жоғары деңгейде тиімді құрылыс материалдары қатарына жатқызады.

Автоклавсыз газды бетон технологиясын зерттеу, оны қолдану жұмыстарының бас кезінде пайдалану аумағы мен жағдайлары материалдың өміршеңдігіне әсері толық зерттелген. Сонымен қатар, автоклавсыз газды бетонның қасиеттеріне технологиялық факторлар, шикізат құрамы мен компоненттерінің ара қатынасы, пайдалану жағдайларының әсерлері де қажетті деңгейде зерттеулер жүргізілген.

Қазіргі уақытта, зауытттардың техникалық жабдықталуының жоғары деңгейге көтерілуі автоклавсыз газды бетон технологиясын жетілдіруге толық мүмкіндік береді, бұның өзі аталған материалдың физика-механикалық және пайдалану қасиеттерін арттыруға ықпал жасайды.

Шетелдік өндірістік практика және ғылыми-зерттеу жұмыстарының нәтижелері автоклавсыз газды бетон өндірісінде жаңа технологиялық жетістіктерге қол жеткізуге, сол арқылы сапалы да тиімді бұйымдар мен конструкциялар жасауға қол жеткізу мүмкіндігі бар.

Өндірістік тәжірибелерді сараптау газды бетон бұйымдарының сапалық көрсеткіштерін нормативтік талаптар деңгейіне көтеру және осыған сәйкес өндіріс технологиясын жасау үшін әлі де көптеген зерттеу жұмыстарын жүргізу керек екенін көрсетіп отыр.

Әдебиеттер:

1 Ахметов А.Р., Копжасаров Б.Т., Назаров Г.Ж. Безавтоклавный газо-золобетон для малоэтажного строительства // В сб. науч. тр. КазХТИ.-1993.- №1.-С.144-145.

2 Федынин Н.И. Технология неавтоклавного ячеистого золобетона по-вышенной прочности и долговечности // Строительные материалы.-1990.-№11.- С.8-11.

3 Чарыев А.Ч., Чистов Ю.Д., Волженский А.В., Ларгина О.И. При-менение неавтоклавного газобетона из барханного песка //БиЖ/Б.-1988.-№7.-С.24-26.

4 Муромский К.Н. Производство и применение неавтоклавного ячеис-того бетона // Бетон и железобетон.-1993.-№12.-С.16-17.

Заявка на участия в конференции

Фамилия Имя Отчество

Фамилия Имя Отчество

Руководители Қ.А.Бисенов, т.ғ.д., проф., Ғ.О.Қаршыға, т.ғ.к., Р.О.Қаршығаев, магистр, Ғ.М. Қорғанбаева, магистрант.

Организация, должность ученая степень звания Кызылординский

государственный университет имени Коркыт Ата, к.т.н.,доцент, преподаватель.

Адрес (автора/руководитель) г.Кызылорда,ул. Саулет 24/12 уч.

Телефон (автора/руководитель) 8-7242 21 13 89

Тема доклада: АВТОКЛАВСЫЗ ГАЗДЫ БЕТОНДЫ ДАЯРЛАУҒА ЖЕРГІЛІКТІ ШИКІЗАТТЫ ҚОЛДАНУДЫҢ ҒЫЛЫМИ ПРАКТИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

Секция Строительно-архитектурное

Подсекция Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Дата 14.12.2014г.