Хільченко О.П., Горєв М.С.

Криворізький національний університет, Україна

Властивості штучного пористого заповнювача та теплофізичні характеристики бетону на його основі

Для отримання бетонів з певними теплофізичними характеристиками необхідно дослідити властивості, структуру і фазовий склад його заповнювачів.

Такі дослідження мають важливе значення, зважаючи на специфіку заповнювачів для виготовлення бетонів, так як вони відрізняються за структурою від інших близьких за формою, структурою та технологією виготовлення заповнювачів.

Дослідженню піддавали заповнювачі отримані як в лабораторних, так і в промислових умовах.

Зразки отриманих пористих заповнювачів темно-коричневого кольору, що мало відрізняються один від одного, мають великопористу структуру з кавернами. Пори в основному округлої форми, розміром 250 – 1000 мкм|. Поверхня заповнювача частково оплавлена і відрізняється від внутрішніх шарів меншою пористістю. Відсутність щільною кірки, яка не спеклася на поверхні нового заповнювача, як і очікувалося, вестиме до підвищеного зчеплення з цементним каменем, що, зрештою, приведе до підвищення міцності бетону.

Особливістю структури нового заповнювача є характер утворення порожнин. Цей процес відбувається за рахунок спучення піропластичного розплаву, із збільшенням первинного об'єму і за рахунок виділення СО₂ з об'єму гранул, без зміни об'єму.

Рентгенографічний аналіз гранул, обпалених при температурі 1000⁰С показав значне зменшення ліній β-кварцу, появу ліній муліту, корунду, альбіту, нефеліну і мінералів цеолітової структури.

Термографічне дослідження порошків, обпалених при температурі 1050⁰С сировинних гранул, показали наявність слабких ендотермічних ефектів з температурами максимумами 58, 249, 590 і 800⁰С. Всі чотири слабких ендоеффекти, ймовірно, пов'язані з поліморфними перетвореннями незначної частини кремнезему від його загальної кількості у фазові різновиди кварцу послідовно з пониженням температури ендоефектів:

α – тридиміт → α – кварц → β- кварц → β- кристобаліт → γ-тридиміт.

Втрати маси при прожарюванні до 800⁰С склали 0,25 %, що знаходиться в межах помилки експерименту. Можливо такі втрати маси зв'язані і з адсорбованою після випалення водою, чому може відповідати і слабкий ендоэфект при температурі максимуму 580⁰С.

Результати випробувань фізико-механічних властивостей штучного пористого заповнювача наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Фізико-механічні властивості пористого заповнювача з

техногенної сировини

Показники	Одиниці вимір.	Фракція, мм
		5-10	10-20	20-40
Об'ємна щільність зерен	г/см^3	1,93	1,90	1,89
Водопоглинання за 1 годину	%	5,20	6,50	8,80
Міцність заповнювача при стисненні в циліндрі	МПа	6,50	5,80	4,96
Морозостійкість	цикл	>100	>100	>100

Теплофізичні характеристики конструкційно-теплоізоляційного легкого бетону оптимального складу (коефіцієнт теплопровідності і градієнт приросту його на 1% вологості) визначались на зразках – пластинках розміром 25х25х5 см згідно з нормативною методикою.

Аналіз результатів випробувань зразків показує наступне:

- середня величина коефіцієнта теплопровідності бетону в сухому стані склала λ=0,276 Вт/м К при середній щільності його в сухому стані 800 кг/м³ - це нижче, ніж значення зазначене у нормативних документах для керамзитобетону(0,315 Вт/м К ) на 19,5%;

- градієнт приросту λ на 1% вологості складає ∆λ=0,0145; ця величина також нижче зазначеної в нормативних документах на 12,5%;

Таблиця 1

Теплопровідність легкого бетону оптимального складу

№ зразків	Р,г	J^сухб, кг/м^3	ωб,%	λ ,Вт/м К
1	4065	1241	8,9	0,36±0,01
2	3849	1175	3,2	0,32±0,01
3	3731	1139	0	0,25±0,01
4	4403	1259	14,4	0,35±0,01
5	3977	1165	3,3	0,33±0,01
6	3850	1155	0	0,28±0,01
7	4010	1243	8,8	0,42±0,01
8	3807	1180	3,3	0,34±0,01
9	3685	1045	0	0,30±0,01

Умовні позначення:

Р – вага дослідного бетонного зразка – пластини 25х25х5 см;

J^сух_б – щільність бетону в сухому стані;

ω_б – вологість бетонного зразка на момент випробувань;

λ – коефіцієнт теплопровідності бетону при вказаній вологості.

Менші значення коефіцієнтів теплопровідності легких бетонів, в порівнянні з керамзитовим гравієм рівної щільності можуть бути обумовлені, по-перше більш дрібнопористою структурою цементного каменю, а по-друге, фазовим складом пористих заповнювачів із відходів гірничо-металургійних підприємств.

Література:

1. Вторичные материальные ресурсы горной металлургии: В 2-х т. Т.2 шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос (образование и использование ): Справочник / В.Г. Барышников, Г.И. Пашков и др. – М.: Экономика, 1986. – 344 с.

2. Онацкий С.П. Производство керамзита. М.: Стройиздат. 1987.

3. Кривенко Е.В., Пушкарьова К.К., Кочевих М.О. Заповнювачі для бетону: Підручник. –К.: ФАДА ЛТД, 2001. – 399 с.