Ячеистый бетон для ограждающих изделий высотных зданий (стр. 1 )

УДК 666.973.6.017 На правах рукописи

Ахметов Данияр Акбулатович

Ячеистый бетон для ограждающих изделий высотных зданий

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева

Научные консультанты: доктор технических наук,

профессор

доктор технических наук,

профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

доктор технических наук,

доктор технических наук,

профессор

Ведущая организация: Южно-Казахстанский государственный

университет им. М. Ауезова

Защита состоится «1» июля 2010 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 14.03.01 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук в Научно-исследовательском и проектном институте строительных материалов (ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ») 52/6, к. 306.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Научно-исследовательского и проектного института строительных материалов (ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ») 52/6.

Автореферат разослан « ___ » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д. т.н.

А. Куатбаев

ВВЕДЕНИЕ

Общая характеристика диссертации. В Казахстане принята Государственная программа развития промышленности строительных материалов и конструкций на 2005-2014 годы. Сформирован первый отечественный кластер, сох­ранена действующая нормативная база бывшего союза. В связи с интенсивным строительством высотных многофункциональных зданий нового поколения разработан СНиП РК. Значительный рост высотного строительства резко увеличил потребность в материалах и конструкциях. Однако, несмотря на увеличивающиеся с каждым годом объемы производства, спрос по-прежнему превышает предложения. Образовавшийся дефицит покрывается импортом.

В связи с этим в Республике остро стоит вопрос об организации импортозамещающих производств строительных материалов на собственной минерально-сырьевой базе.

Наиболее эффективными материалами для этих целей ученые и производствен­ники многих стран мира считают ячеистые бетоны отличающиеся рядом уникаль­ных свойств. Легкий, теплый и хорошо обрабатываемый ячеистый бетон может способствовать решению строительной проблемы страны, так как из кубометра минерального сырья, за счет вовлечения воздуха, можно получить до 3-4 кубометров высоко-эффективных изделий и конструкций.

Актуальность темы исследования. В современной мировой строительной практике идет динамичный рост производства ячеистого бетона, большую часть которого составляют ограждающие изделия в общем объеме зданий, занимающих 45-60 %.

Проблемой современного строительства высотных зданий является общее удорожание строительства и неудовлетворительные эксплуатационные характеристики многослойных ограждающих изделий: это большой вес и неоднородность изделий по плотности, прочности и теплопроводности, сложность и ненадежность крепления теплоизоляционного слоя, который отличается легкой сгораемостью и недолговечностью.

Кроме того, происходит высокая воздухопроницаемость многослойных стен при ветровой нагрузке из-за зазоров и трещин между изделиями в результате больших отклонении предельных размеров изделий, их усадкой и несплошностями, образованных растворной кладкой, а также зазоры в местах крепления теплоизоляционного слоя к изделию и между плитами наружного защитного слоя.

В связи с высотным строительством во всем мире, в том числе в Казахстане, весьма актуально решение проблемы ограждающих изделий, отвечающих современным возросшим требованиям по теплозащите, пожаробезопасности, санитарным нормам, надежности в эксплуатации и долговечности, нашедшие отражение в технических регламентах, ГОСТ, СНиП и в принятой европейским союзом дирек­тиве по строительным материалам и изделиям.

Это один из важнейших критериев при оценке пригодности высотных зданий к эксплуатации. Ячеистый бетон не горит и не поддерживает горение, не содержит горючих компонентов, при горении не выделяет токсичных веществ, обладает высокими теплоизолирующими качествами, в том числе в условиях пожара сохраняет в течение длительного времени целостность и несущую способность. Материал обладает также высокой теплоаккумулирующей способностью, коэффициент экологичности равен 2, для сравнения у дерева I, керамического кирпича 10, содержание естественных радионуклидов в 10 раз ниже нормы и соответствует самым строгим санитарно-гигиеническим требованиям. Весьма эффективен ячеистый бетон, применяемый в высотных зданиях в сейсмических районах Китая, Японии и Мексики, за счет эффекта пропор­ционального снижения веса зданий в несколько раз и сейсмической нагрузки на фундамент и грунт.

Несмотря на видимые преимущества, имеются нерешенные проблемы. Так, ограничено применение неавтоклавных ячеистых бетонов из-за повышенной послетепловлажностной обработки влажности и усадки изделий, большого расхода цемента. У пенобетонов существенный разброс свойств по плотности и прочности, осадка пенобетонной массы, значительная седиментация твердых составляющих бетона. Одной из важных проблем ограждающих изделий из ячеистых бетонов является повышение прочностных характеристик на изгиб. Актуальным остается вопрос более широкого использования промышленных отходов и некондиционного сырья. Одной из важнейших задач современного высотного строительства является сокращение энергозатрат и энергосбережение с повышением прочностных показателей и долговечности ограждающих изделий и конструкций плотностью 500 кг/м3 и перевод их в разряд конструкционно-теплоизоляционных. Актуальным является решение ряда технологических проблем заводского производства газобетонных изделий и конструкций заданной прочности, плотности и долго­вечности, связанных с совершенствованием пооперационного контроля технологических операций.

Огромные капиталовложения в высотное строительство требуют создание высококачественных и долговечных изделий и конструкций. В противном случае, считает проф. , следующее поколение будет большую часть ресурсов расходовать на преждевременный демонтаж и ремонт зданий, доставшихся им в наследство от нашего поколения, таким образом, мы оставим для них тяжелый груз проблем, если сейчас не решим вопрос качества и долговечности изделий и конструкций. В данное время дефицит строительных материалов привел к тому, что в дело идут материалы низкого качества и долговечности, причем как отечественные, так и импортные.

Цель работы – совершенствование управления технологическими процес­сами, целенап­равленное влияние на получение бетона с комплексом заданных строительно-техничес­ких свойств и долговечностью, для чего необходимо:

- изучить влияние различного минерального сырья, добавок различного назначения, технологических факторов, структуры межпоровой перегородки и развитой микро - и макропористой структуры на физико-технические свойства и долго­вечность ячеистого бетона;

- разработать теоретические предпосылки и получить практические результаты по производству качественных и долговечных ячеистых бетонов;

- установить влияние климата Казахстана на дол­говечность ограждающих изделий из ячеистого бетона и методы их прогнози­рования.

Научная новизна работы. На основе анализа теорий и гипотез прочности и долговечности исскусственных конгломератов и капиллярно-пористых систем, используя современные методы физико-химических и натурных исследований, разработаны теоретические предпосылки и получены практические результаты по производству качественных и долговечных ячеистых бетонов для ограждающих изделий высотных зданий.

При этом:

- теоретически обосновано и экспериментально доказано преимущест-венное влияние периодически меняющейся влажности окружающей среды, на снижение физико-технических свойств и долговечность, причем степень этого влияния напрямую зависит от качественного и количественного соотношения микро - и макропор ячеистого бетона;

- установлено, что долговечность ограждающих изделий из газобетона и пенобетона автоклавного и неавтоклавного твердения зависит от климатических условий эксплуатации;

- экспериментально получена количественная оценка возникающих внутренних напряжений в ячеистых бетонах разной плотности автоклавного и неавтоклавного твердения при добавлении в состав бетона аморфных кремнеземистых компонентов, и разработаны технологические рекомендации, снижающие это влияние на долговечность изделий из ячеистых бетонов;

- установлено, что волластонит (метасиликат кальция) устойчив в щелочной среде и повышенных температурах насыщенного пара при автоклавной обработке и не теряет своих армирующих свойств, существенно повышая прочность на изгиб ячеис­тых бетонов;

- установлено, что разработанная технология ячеистого бетона плотностью D 500 и классом по прочности В3,5, по своим техническим характеристикам соответствует конструкционно-теплоизоляционным бетонам;

- развито новое направление в производстве эффективных видов ячеистого бет­она неавтоклавного твердения, на основе использования серы и золы-унос Экибастуза, обладающих низкой усадкой, влажностью, и теплопроводностью за счет высокой активности кислой золы-унос при ее известковой активации и упрочнения межпоровой перегородки расплавленной серой;

- установлено, что республиканские нормы, предъявляемые к сырью, выше, чем требования ряда зарубежных фирм по химико-минералогическому составу и добавкам, влияющим на качество и долговечность ячеистых бетонов;

- установлено, что качество ячеистых бетонов во многом зависит от однородной по составу извести, сроков хранения и транспортирования, сроки гашения должны находиться в пределах 10-15 мин, позволяющие исключить импортные замедляющие добавки;

- установлено, что качественные показатели однородности по прочности и плотности пенобетонов повышаются, а осадки пенобетонной смеси и седиментационные процессы существенно снижаются при организации одномодального распределения сферической формы макропор, равномерно распределенных по телу бетона.