ВЛИЯНИЕ ВИДА ОТВЕРСТИЯ В КРЫШКЕ ФОРМЫ И ПЛОЩАДИ ЗАКРЫТОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГАЗОБЕТОНА

ВЛИЯНИЕ ВИДА ОТВЕРСТИЯ В КРЫШКЕ ФОРМЫ И ПЛОЩАДИ ЗАКРЫТОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГАЗОБЕТОНА

Научная статья

Дерябин П.П.^{1, *}, Модина В.Ю.²

^{1, 2} Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Омск, Россия

* Корреспондирующий автор (derjabinsmist[at]rambler.ru)

Аннотация

В настоящее время достаточно актуальным является вопрос по разработке рецептурных и технологических параметров получения нового поколения ячеистых бетонов с более высокими показателями прочности и морозостойкости с сохранением относительно низкой величины средней плотности. На свойства газобетона переменной плотности и прочности по сечению изделий оказывают основное влияние площадь закрытой поверхности крышки и ее вид. В связи с этим наиболее целесообразным явилось установление закономерностей влияния вида крышек формы, имеющими отверстия квадратного или круглого сечения на среднюю плотность и предел прочности при сжатии мелкоштучных изделий из газобетона. Выявлено влияние площади закрытой поверхности крышек на основные свойства газобетона переменной плотности и прочности по сечению изделия.

Ключевые слова: газобетон, средняя плотность, прочность, вид крышек, площадь закрытой поверхности.

INFLUENCE OF THE TYPE OF HOLE IN THE MOLD COVER AND THE AREA OF THE CLOSED SURFACE ON THE BASIC PROPERTIES OF AUTOCLAVED AERATED CONCRETE

Research article

Deryabin P.P.^{1, *}, Modina V.Yu.²

^{1, 2} Siberian State Automobile and Highway University, Omsk, Russia

* Corresponding author (derjabinsmist[at]rambler.ru)

Abstract

Currently, the issue of developing prescription and technological parameters for obtaining a new generation of cellular concrete with higher strength and frost resistance while maintaining a relatively low average density is quite relevant. The properties of aerated concrete of variable density and cross-sectional strength of products are mainly influenced by the area of the closed surface of the cover and its appearance. In this regard, it was most expedient to establish the regularities of the influence of the type of covers of the mold having holes of square or circular cross-section on the average density and compressive strength of small-piece autoclaved aerated concrete products. The study determines the influence of the area of the closed surface of the covers on the basic properties of autoclaved aerated concrete of variable density and cross-sectional strength of the product.

Keywords: autoclaved aerated concrete, average density, strength, type of covers, closed surface area. Введение

Перед учеными и технологами-практиками стоит задача по разработке технологии получения нового поколения ячеистых бетонов с более высокими показателями прочности и морозостойкости с сохранением относительно низкой средней плотности.

Еще в 73 году прошлого века была показана технологическая возможность изготовления ограждающих конструкций из ячеистого бетона переменной плотности, получаемых прикаткой горбушки в период созревания газобетона [1]. К разряду новых можно отнести способ производства газобетонных изделий в закрытой форме. На современном этапе развития производства изделий из газобетона заслуживают внимание работы А.Н. Чернова, В.Ф. Завадского Л.П. Кожевниковой, С.В. Хмелева, В.В. Царькова и других. Исследования, которых в основном базируются на приготовлении газобетонной смеси в форме с полой крышкой (без отверстий) или с небольшими отверстиями в боковых и верхней гранях формы [2], [5], [10].

Сырьевые компоненты и принципы исследования

Для выявления вида и площади закрытой поверхности крышек на основные свойства газобетона приготавливались смеси одинакового базового состава на основе стеклопорошка с насыпной плотностью равной 700 – 750 кг/м³, удельной поверхностью – 380…400 м²/кг, керамзитового песка с насыпной плотностью 900 – 960 кг/м³, удельной поверхностью – 150…200 м²/кг и традиционного кварцевого песка. Формовались образцы в стандартных формах с размером ребра 15 см, которые закрывались различными видами крышек. Первый вид крышек имеет отверстие квадратного сечения расположенное по центру формы. Выбор оптимальной площади закрытой поверхности крышки осуществлялся в диапазоне от 50% до 95% от всей площади верхней поверхности формы с шагом 15%. Второй вид крышек имеет отверстие круглого сечения, также расположенное по центру формы. Во втором случае площадь закрытой поверхности крышки варьировалась в интервале 56 – 98% от всей площади верхней поверхности формы с шагом 14%. Показатель средней плотности бетона определялся в соответствии с ГОСТ 12730.1–2020, а предела прочности на сжатие – ГОСТ 10180–2012. Полученные результаты сравнивались с газобетонными образцами, полученными традиционным способом (без крышки).

Основные результаты

Оптимальная величина площади закрытой поверхности крышки с отверстием квадратного сечения для производства мелкоштучных изделий из газобетона на основе выше указанных видов кремнеземистых компонентов составляет 64 – 66% от всей площади верхней поверхности формы. При этом на основе кварцевого песка средняя плотность составляет 1150 кг/м³, предел прочности при сжатии – 10,4 МПа, на основе керамзитового песка – 1000 кг/м³ и 6,73 МПа, на основе стеклопорошка – 870 кг/м³ и 6,1 МПа. При такой величине площади закрытой поверхности предел прочности при сжатии газобетона на стеклопорошке, кварцевом и керамзитовом песках увеличивается соответственно на 42 – 46%, 45 – 49% и 19 – 23% по сравнению с газобетоном, приготовленным традиционным способом, при этом средняя плотность в среднем увеличивается всего на 15 – 20% (см. рисунок 1).

Рис. 1 – Влияние квадратного сечения крышки на среднюю плотность и предел прочности при сжатии газобетона

При применении крышки с площадью закрытой поверхности равной 50% из-за недостаточного самоуплотнения образцов происходит незначительное увеличение прочности при сжатии от 6% до 16% по сравнению с традиционным газобетоном. При увеличении площади закрытой поверхности крышки до 95% по сравнению с оптимальной, вследствие более эффективного самоуплотнения образцов наблюдается увеличение прочности на 13 – 37%, но при этом происходит значительное увеличение и средней плотности от 25% до 31%, что отрицательно влияет на теплофизические свойства материала.

Характер кривых, полученных после испытания газобетона, изготовленного в закрытой форме с крышкой круглого сечения аналогичен характеру кривых с крышкой квадратного сечения (см. рисунки 1 и 2). Оптимальная величина площади закрытой поверхности крышки с круглым сечением составляет 69 – 71% от всей площади верхней поверхности формы. При этом средняя плотность образцов на кварцевом песке равна 1050 кг/м³, предел прочности при сжатии – 9,3 МПа, на керамзитовом песке – 990 кг/м³ и 8,1 МПа, на стеклопорошке 830 кг/м³ и 6,4 МПа (см. рисунок 2)

Рис. 2 – Влияние круглого сечения крышки на среднюю плотность и предел прочности при сжатии газобетона

При уменьшении площади закрытой поверхности крышки до 56% как и в первом случае происходит незначительное увеличение прочности до 4,2 – 6,3 МПа в зависимости от используемых кремнеземистых компонентов, а при увеличении площади закрытой поверхности до 98% также увеличивается прочность до 10,2 – 13 МПа, но при этой величине происходит значительное увеличение и средней плотности на 26 – 30% по сравнению с оптимальным значением площади.

Заключение

Средняя плотность газобетона, приготовленного с использованием различных видов крышек при оптимальных площадях закрытой поверхности на основе керамзитового песка на 7 – 12%, а на стеклопорошке на 21 – 23% ниже по сравнению с тем же газобетоном, но на основе кварцевого песка (см. рисунки 1 и 2).

Прочность при сжатии газобетона на основе керамзитового песка и стеклопорошка, полученного в закрытой форме с крышкой круглого сечения на 5 – 17% выше по сравнению с газобетоном, изготовленным в форме с крышкой квадратного сечения. Это явление связано с конструктивным решением крышки и несколько большей площадью закрытой поверхности, вследствие чего в момент вызревания и вспучивания смеси в большей степени происходит самоуплотнение образцов по периферии.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Данилов Б.П. Ограждающие конструкции из ячеистого бетона переменной плотности / Б.П. Данилов, А.А. Богданов. – М.: Стройиздат, 1973. – 102 с.
2. Чернов А.Н. Технология ячеистобетонных изделий с уплотненным поверхностным слоем / А.Н. Чернов, Л.П. Кожевникова, С.В. Хмелев и др. // Строительные материалы. – 1983. – № 8. – С. 12 – 13.
3. Чернов А.Н. Автофреттаж в технологии газобетона / А.Н. Чернов // Строительные материалы. – 2003. – № 11. – С. 22 – 23.
4. Чернов А.Н. Ячеистые бетоны / А.Н. Чернов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. – 111 с.
5. Коренькова С.Ф. Принципы формирования структуры ограждающих конструкций с применением наполненных пенобетонов / С.Ф. Коренькова, В.Ю. Сухов, О.А. Веревкин // Строительные материалы. –2000. – № 8. – С. 29 – 32.
6. Завадский В.Ф. Варианты стеновых конструкций с применением эффективных утеплителей / В.Ф. Завадский. – Новосибирск: НГАСУ. – 52 с.
7. Завадский В.Ф. Комплексный подход к решению проблемы теплозащиты стен отапливаемых зданий /В.Ф. Завадский // Строительные материалы. – 1999. – № 2. – С. 7 – 8.
8. Дерябин П.П. Эффективные строительные материалы из ячеистых бетонов / П.П. Дерябин, М.А. Ращупкина. – Омск: СибАДИ, 2020. – 163 с.
9. Гаркина И.А. Эволюция идей о композитных материалах с точки зрения смены парадигмы / И.А. Гаркина, А.М. Данилов, Е.В. Королев // Строительные материалы. – 2018. – № 1 – 2. – С. 60 – 62.
10. Бартенева Е.А. Исследование свойств модифицированного пенобетона / Е.А. Бартенева, Н.А. Машкин // Строительные материалы. – 2017. – № 10. – С. 36 – 40.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Danilov B.P. Ograzhdajushhie konstrukcii iz jacheistogo betona peremennoj plotnosti [Enclosing structures made of cellular concrete of variable density] / B.P. Danilov, A.A. Bogdanov. – M.: Stroyizdat, 1973. – 102 p. [in Russian]
2. Chernov A.N. Tehnologija jacheistobetonnyh izdelij s uplotnennym poverhnostnym sloem [Technology of cellular concrete products with a compacted surface layer] / A.N. Chernov, L.P. Kozhevnikova, S.V. Khmelev et al. // Stroitel'nye materialy [Building materials]. – 1983. – № 8. – P. 12 – 13. [in Russian]
3. Chernov A.N. Avtofrettazh v tehnologii gazobetona [Autofrettage in aerated concrete technology] / A.N. Chernov // Stroitel'nye materialy [Building materials]. – 2003. – № 11. – Р. 22 – 23. [in Russian]
4. Chernov A.N. Jacheistye betony [Cellular concrete] / A.N. Chernov. – Chelyabinsk: YuUrGU Publishing House, 2002. – 111 p. [in Russian]
5. Korenkova S.F. Principy formirovanija struktury ograzhdajushhih konstrukcij s primeneniem napolnennyh penobetonov [Principles of forming the structure of enclosing structures using filled foam concrete] / S.F. Korenkova, V.Yu. Sukhov, A. Verevkin // Stroitel'nye materialy [Building materials]. – 2000. – № 8. – Р. 29 – 32. [in Russian]
6. Zavadsky V.F. Varianty stenovyh konstrukcij s primeneniem jeffektivnyh uteplitelej [Variants of wall structures with the use of effective insulation] / V.F. Zavadsky. – Novosibirsk: NGASU. 2001. – 52 p. [in Russian]
7. Zavadsky V.F. Kompleksnyj podhod k resheniju problemy teplozashhity sten otaplivaemyh zdanij [An integrated approach to solving the problem of thermal protection of walls of heated buildings] / V.F. Zavadsky // Stroitel'nye materialy [Building materials]. – 1999. – № 2. – Р. 7 – 8. [in Russian]
8. Deryabin P.P. Jeffektivnye stroitel'nye materialy iz jacheistyh betonov [Effective building materials from cellular concrete] / P.P. Deryabin, M.A. Raschupkina. – Omsk: SibADI, 2020. – 163 p. [in Russian]
9. Garkina I.A. Jevoljucija idej o kompozitnyh materialah s tochki zrenija smeny paradigmy [Evolution of ideas about composite materials from the point of view of paradigm shift] / I.A. Garkina, A.M. Danilov, E.V. Korolev // Stroitel'nye materialy [Building materials]. – 2018. – № 1 – 2. – P. 60 – 62. [in Russian]
10. Barteneva E.A. Issledovanie svojstv modificirovannogo penobetona [Investigation of the properties of modified foam concrete] / E.A. Barteneva, N.A. Mashkin // Stroitel'nye materialy [Building materials]. – 2017. –№ 10. – Р. 36 – 40. [in Russian]