Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А. , д.т.н.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Полистиролбетон на основе магнезиальной композиции

Полистиролбетон представляет собой двухфазную систему, состоящую из вспененных гранул пенополистирола и цементной матрицы. Полистиролбетон на клинкерном вяжущем имеет недостатки: высокая стоимость портландцемента; затянутые сроки схватывания формовочной массы; усадочные явления при твердении цементной матрицы, приводящие к трещинообразованию. Поэтому целесообразна замена цемента на бесклинкерные вяжущие [1, 2].

Магнезиальное вяжущее обладает высокой адгезией к органическим заполнителям. Представляет интерес исследовать композиции на основе магнезиального вяжущего, поризованных заполнителей и волокнистых частиц.

Цель работы – исследование полистиролбетона комбинированной структуры на основе магнезиального вяжущего и частиц различного строения.

Для получения комбинированной структуры формовочную массу готовили из смешанного магнезиального вяжущего, гранул пенополистирола, зольной микросферы и древесных опилок фракции 0,315 – 0,63 мм.

Результаты испытаний показали, что использование полых микросфер способствует формированию структуры полистиролбетона с улучшенными теплозащитными и прочностными свойствами благодаря малой насыпной массе, низкой теплопроводности (0,1 Вт/м·°С) и сферической форме частиц. Сочетание «зольная микросфера – гранулы пенополистирола» обеспечивает снижение плотность материала до 10% при повышении прочностных показателей до 15%. Сочетание «древесные опилки – гранулы пенополистирола» позволяет снизить плотность материала до 15% при сохранении прочностных показателей. Наличие мелких поризованных частиц повышает однородность формовочной массы, способствует равномерному распределению обмазки теста вяжущего вокруг гранул пенополистирола.

Композиции комбинированной структуры характеризуются плотностью 400 – 600 кг/м³ и прочностью при сжатии 3 – 6 МПа.

Предложены составы магнезиальных композиций на смешанном вяжущем и комбинации поризованных заполнителей «пенополистирол – древесные частицы – зольная микросфера». Оптимизация соотношения частиц и размеров каждого из заполнителя позволяет получить комбинированную структуру максимально «упакованную» порами различного строения с минимальным расходом каустического магнезита, характеризующуюся средней плотностью 350 – 650 кг/м³ и прочностью при сжатии 1 – 7 МПа.

Определен рациональный способ приготовления формовочной массы, предусматривающий первоначальное смешение вяжущего с раствором хлористого магния; последующее введение микросферы, древесных опилок фракции 0,63 – 0,315 мм; последующее перемешивание и добавление пенополистирольных гранул. Способ обеспечит повышенную прочность, равномерное распределение составляющих в объеме материала (рисунок 1).

Рисунок 1 – Микроструктура полистиролбетона комбинированной структуры

Для структуры полистирольного композита нередко наблюдается расслоение формовочной массы, отслоение гранул в затвердевшем материале. Это обусловлено, главным образом, различием состояний и плотности связующего и пенополистирольных гранул.

Исследована возможность поризации теста вяжущего с помощью пенообразователя. Исследуемые полистиролбетонные формовочные массы подвергались вспениванию. В качестве пеноконцентрата использован пенообразователь на белковой основе «Унипор». Соотношение между вяжущим веществом и заполнителем составило 65 : 35. Формовочную массу готовили в порядке: в раствор хлористого магния вводили отмеренное количество пенообразователя, затем всыпают вяжущее, далее заполнители. Микроструктура полистиролбетона на с различной степенью поризации приведена на рисунке 2. Поризация полистиролбетона с использованием пенообразователя обеспечивает формирование мелких равномерно распределенных ячеек размером 0,2 – 0,5 мм.

Рисунок 2 – Влияние пенообразователя на структуру полистиролбетона

Магнезиальные композиции комбинированной структуры на основе органоминерального поризованного волокнисто-зернистого заполнителя рекомендованы для изготовления стеновых теплоизоляционных блоков (рисунок 3). Технология предусматривает: подготовку многокомпонентной формовочной смеси подвижной консистенции, заполнение ее форм, тепловую обработку и последующую распалубку изделий. Подготовка однородной нерасслаиваемой смеси предусматривает поэтапное введение в магнезиально-хлоридную суспензию составляющих заполнителя в порядке возрастания размера частиц: микросфера, древесных опилок фракции 0,63 – 0,315 мм; гранулы пенополистирола диаметром 3 – 5 мм. Для регулирования подвижности формовочной массы и создания высокопористого строения композиций возможно введение пенообразующей или воздухововлекающей добавки.

Рисунок 3 – Схема производства магнезиальных полистиролбетонных блоков

Литература:

1. Чиненков Ю.В., Ярмаковский В.Н. Модифицированные полистиролбетоны в ограждающих конструкциях зданий и инженерных сооружений // Строительные материалы. 2004. № 4. С. 13 – 17.

2. Беляков В.А., Носков А.С. Конструкции из полистиролбетона для строительства жилых зданий // Жилищное строительство. 2008. № 5. С. 24 – 25