Строительство и архитектура /4

Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Мирюк О.А. , д.т.н.

Рудненский индустриальный институт, Казахстан

Структура ячеистых магнезиальных композиций

Структура бетона на различных уровнях – главная характеристика этого композиционного материала. Особую значимость имеет характер структурообразования для бетонов поризованного строения.

Цель работы – исследование структуры и свойств магнезиальных ячеистых материалов.

Формовочные смеси для изготовления опытной лабораторной партии готовили на основе материалов: каустический магнезит, тонкомолотый техногенный наполнитель – компонент смешанного вяжущего; кристаллический MgCl₂; пеноконцентрат; регенерированные гранулы пенополистирола.

При изготовлении композиций использованы оптимальные составы формовочных масс, реализованы наиболее эффективные технологические приемы изготовления изделий [1].

Формовочные смеси готовили по способу вспенивания суспензии при скорости вращения вала с лопастями 900 об/мин. Для приготовления магнезиального композиционного материала I (таблица 1) сырьевые компоненты смешивали в последовательности: в емкость для смешивания вливали раствор хлорида магния плотностью, добавляли необходимое количество пеноконцентрата «Унипор», затем засыпали смешанное вяжущее. Полученную суспензию вспенивали. Пенобетонную смесь заливали в формы.

Формование блоков вариатропного строения осуществляли с использованием двух пеномасс I и II , отличающихся вещественным составом, количеством пор и плотностью. Формовочные массы заливали в форму последовательно согласно заданной структуре блока при соотношении слоев по ширине: поверхностный несущий – 40%, центральный – 43%, поверхностный наружный –17%.

Таблица 1 – Свойства ячеистых композиционных материалов

Показатели	Композиционные материалы
Показатели	I	II	вариатропный
Расход сырьевых компонентов, на 1 м³:
– магнезит каустический, кг	135	58	101,84
– техногенный наполнитель, кг	135	58	101,84
– раствор хлорида магния, л	270	116	203,78
– пеноконцентрат «Унипор», л	5,4	2,3	4,0
– гранулы пенополистирола, л	–	11,6	4,99
Диаметр расплыва пеномассы, мм	110	65	–
Средняя плотность, кг/м³	485	150	342
Предел прочности при сжатии, МПа, в возрасте:
– 2 сут	2,5	0,2	1,8
– 28 сут	4,2	0,5	2,8
Теплопроводность, Вт /(м∙⁰С)	0,12	0,05	0,082

Режим твердения композиций: в форме при температуре 30 – 35⁰С в течение 8 ч, после распалубки – температурные условия 18 – 22⁰С .

Внешний осмотр затвердевших композитов свидетельствует об отсутствии осадки, равномерно распределенной замкнутой пористости с диаметром ячеек в среднем 0,1 – 0,5 мм.

Сравнительная оценка снимков, полученных при исследовании ячеистых материалов на основе магнезиального вяжущего и портландцемента методом электронной микроскопии (рисунки 1 – 5), позволяет отметить следующее. Микроструктура ячеистых бетонов различного состава в принципе схожа. Различия в строении исследуемых материалов определяются в основном методами формирования пористой структуры, а также состоянием материала межпоровых перегородок.

Для магнезиальных бетонов характерна правильная шаровидная форма ячеек, наличие кристаллического компонента в межпоровых перегородках.

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\II магн шлак ПК 525\rii - ii - 6.bmp$ $D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\II магн шлак ПК 525\rii - ii - 9.bmp$

Рисунок 1 – Микроструктура магнезиального ячеистого композита I

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\XI вариатр ППс Пк - ПЕРЕ\rii - xi - 22.bmp$ $D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\XI вариатр ППс Пк - ПЕРЕ\rii - xi - 13.bmp$

Рисунок 2 – Микроструктура вариатропного магнезиального бетона

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\X Ц ПК 413\rii - x - 4.bmp$ $D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\X Ц ПК 413\rii - x - 8.bmp$

Рисунок 3 – Микроструктура ячеистого бетона из портландцемента

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\I магн шлакПЕРЕ 693\rii - i - 14.bmp$ $D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\III магн шлак ППС 500\rii - iii - 7.bmp$

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\I магн шлакПЕРЕ 693\rii - i - 18.bmp$ $D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\III магн шлак ППС 500\rii - iii - 8.bmp$

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\VIII магн шлак ПЕРЕ ПК ПОДОГР 275\rii - viii - 9.bmp$

Рисунок 4 − Магнезиальная матрица ячеистых бетонов

$D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\X Ц ПК 413\rii - x - 12.bmp$ $D:\АНАЛИЗ физ хим )\ЮКГУ ЭМ 2014.07\2\РИИ-2014\X Ц ПК 413\rii - x - 17.bmp$

Рисунок 5 − Портландцементная матрица ячеистых бетонов

Вариатропный магнезиальный бетон характеризуется прочным сцеплением с пенополистирольными гранулами, плавным переходом зон с различной пористостью.

Выводы. Испытания опытной партии свидетельствуют о высокой эффективности бесцементных ячеистых композиционных материалов на основе смешанного магнезиального вяжущего.

Преимущества магнезиальных ячеистых бетонов − менее дефектное строение, повышенная пористость при наибольших показателях прочности − достигаются благодаря кристаллической основе затвердевшего камня, состоящего в основном из волокнистых гидрооксихлоридов магния (рисунок 4).

Физико-механические характеристики бесцементных магнезиальных ячеистых композиций не уступают показателям портландцементных ячеистобетонных изделий.

Результаты исследований положены в основу решений при проектировании технологии производства изделий из магнезиальных ячеистых бетонов.

Литература:

1. Мирюк О.А. Твердение и поризация магнезиальных композиций // SCIENCE AND WORLD. International scientific Journal. № 2 (6). 2014. Vol. I. Р. 170 – 174.