ДИСПЕРСНОЕ АРМИРОВАНИЕ ГАЗОБЕТОНА

DISPERSION REINFORCEMENT OF AERATED CONCRETE

Nikita Oshchepkov

Student, Department of Construction Materials, Mechanization and Geotechnics, Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov,

Russia, Izhevsk

Alexander Kalashnikov

Student, Department of Construction Materials, Mechanization and Geotechnics, Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov,

Russia, Izhevsk

Anastasia Gordina

Supervisor of studies, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Construction Materials, Mechanization and Geotechnics, Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov,

Russia, Izhevsk

АННОТАЦИЯ

Исследована возможность получения дисперсно-армированного цементного газобетона неавтоклавного твердения, отличающегося улучшенными физико-механическими свойствами в сравнении с традиционными составами. В качестве дисперсной арматуры использована хризотиловая и полимерная фибры. В качестве газообразующей добавки была использована алюминиевая суспензия, состоящая из алюминиевой пудры ПАП-1 и сульфанола. Экспериментальным путем были установлены оптимальные концентрации армирующих добавок в составе газобетона естественного твердения. При введении полимерной фибры в количестве 1% от массы цементного вяжущего наблюдалось снижение средней плотности материала с незначительным снижением показателей прочности. Использование хризотиловых волокон в количестве 1-1,5% от массы вяжущего в качестве дисперсной арматуры позволило повысить прочностные характеристики материала. Разработанный материал может найти применение в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала.

ABSTRACT

The possibility of obtaining dispersion-reinforced cement gas concrete non-autoclave curing, characterized by improved physical and mechanical properties in comparison with traditional compositions has been investigated. Chrysotile and polymer fibers are used as disperse reinforcement. Aluminum suspension consisting of aluminum powder PAP-1 and sulfanol was used as a gas-forming additive. The optimum concentrations of reinforcing additives in the composition of naturally-cured gas concrete were established experimentally. With the introduction of polymer fiber in the amount of 1% of the weight of cement binder, a decrease in the average density of the material with a slight decrease in strength indicators was observed. The use of chrysotile fibers in the amount of 1-1,5% of the weight of the binder as dispersed reinforcement allowed to increase the strength characteristics of the material. The developed material can find application as a structural and heat-insulating material.

Ключевые слова: цементный газобетон; фибра на основе хризотил-асбеста; полимерная фибра; плотность; прочность.

Keywords: cement aerated concrete; chrysotile asbestos fiber; polymer fiber; density; strength.

В современном строительстве одним из наиболее энергоэффективных материалов является ячеистый бетон. Газобетон широко используется в промышленном и гражданском строительстве в виде панелей или стеновых блоков, а также и в монолитном строительстве, что обусловлено экономической эффективностью возводимых объектов и высокими физико-техническими показателями изделий.

Неавтоклавные газобетоны имеют достаточно низкую сопротивляемость растягивающим напряжениям, характеризуются повышенной хрупкостью и высокими усадочными деформациями при твердении. Дисперсное армирование материала позволяет минимизировать, а в отдельных случаях и полностью устранить указанные недостатки [1-4]. Для газобетона неавтоклавного твердения в качестве эффективной дисперсной минеральной арматуры применяют базальтовое волокно ввиду формирования прочной физико-химической связи волокон с щелочно-активированной матрицей вяжущего. Дисперсное армирование материала способствует повышению механических свойств и снижению усадочных деформаций [1,3].

В исследовании представлены результаты исследования влияния дисперсной фибры на физико-механические свойства газобетона. В работе использованы следующие материалы: портландцемент ЦEM I 42,5 Н, соответствующий ГОСТ 31108-2020 и в качестве мелкого заполнителя, был использован полифракционный кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiO2 не менее 96%, отвечающий требованиям ГОСТ 6139-2020. В качестве армирующей добавки использовались полимерная фибра «Полиарм» и дисперсия хризотиловых волокон. Хризотил сорта 7-370 Баженовского месторождения, соответствующий требованиям ГОСТ 12871-2013 «Хризотил. Общие технические условия».

Водная суспензия была получена с помощью кавитационного диспергатора, для равномерного распределения волокон в смесь дополнительно вводился пластификатор С-3. В качестве газообразующей добавки использовалась алюминиевая суспензия из алюминиевой пудры и сульфанола

Для изучения физическо-механических характеристик газобетона изготавливались образцы-кубы с номинальным размером 100 мм, которые выдерживались 7 суток в нормальных условиях. Распалубка образцов проводилась через 24±2 часа.

На основе результатов проведенных испытаний была построена зависимость предела прочности и средней плотности от содержания полимерной фибры в составе неавтоклавного газобетона, приведенная на рисунке 1.

Рисунок 1. Влияние содержания полимерной фибры на прочностные характеристики и плотность неавтоклавного газобетона

Анализ испытаний показал, что оптимальное содержание дисперсной добавки в составе газобетонной смеси в количестве 1 % позволяет сократить плотность материала с незначительным снижением прочностных показателей. С повышением концентрации полимерной фибры значительно снижается удобоукладываемость фибробетонной смеси. При введении армирующей добавки в количестве 1,5 -3% происходит снижение прочностных показателей или повышение плотности неавтоклавного газобетона. Подобное поведение физико-технических параметров обусловлено нарушением сцепления контактной зоны за счет комкования фибры и избыточного воздухововлечения, вызывая усадочные деформации газобетона, которые увеличивают среднюю плотность ячеистой структуры.

Исследование влияние дисперсии на основе хризотила позволило установить положительное влияние добавки на механические свойства газобетона.

Рисунок 2. Влияние содержания базальтовых волокон в цементной матрице на прочностные характеристики и плотность неавтоклавного газобетона

Оптимальными являются составы неавтоклавного газобетона с содержанием базальтовых волокон в интервале 1-1,5%. Рост прочности можно объяснить тем, что базальтовая фибра способствует улучшению структурообразования цементной матрицы, поскольку дисперсные частицы выступают в качестве центров кристаллизации, формируя по поверхности волокон кристаллы новообразований гидросиликатов кальция. Дисперсные волокна базальтовой фибры осуществляют армирование смежных перегородок в ячеистой структуре газобетона, которые позволяют также увеличить предел прочности на сжатие и изгиб.

Изучено влияние дисперсных добавок на физико-механические характеристики неавтоклавного фиброгазобетона. Так при армировании неавтоклавного газобетона полимерными волокнами в количестве 1% от массы цементного вяжущего наблюдается снижение средней плотности на 28% по сравнению с контрольными образцами, а при введении хризотиловых волокон наблюдается уменьшение плотности на 6%. Разработанный материал может найти применение в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала.

Список литературы:

1. Агзамов, Ф. А. Дисперсное армирование облегченных цементов / Ф. А. Агзамов, С. Ф. Комлева, А. А. Бекбаев // Нефтяная провинция. – 2018. –  № 3. – С. 127–141.
2. Белов, В. В. Малоусадочный газобетон с базальтовой фиброй из промышленных отходов / В. В. Белов, Али Рушди Ахмед Али // Инновации и инвестиции. – 2020. – № 8. – С. 176–180/
3. Парфёнова, Л. М. Легкие бетоны, дисперсно-армированные отходами щелочестойкой стеклосетки / Л. М. Парфёнова, В. А. Хватынец // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. F, Строительство. Прикладные науки – 2018. – № 8. – С. 88–92.
4. Тугарина, А.О. Фиброгазозолобетон с использованием продуктов растительных полимеров [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. юрид. наук (05.23.05) / Тугарина Анна Олеговна; Строительные материалы и изделия. – Санкт-Петербург, 2009. – 17 с.