Основные свойства пенобетона

Консультация

Сотрудники компании  готовы ответить на интересующие вас вопросы, которые вы можете задать по телефону
8(930)830-29-69

Главная » Блоки » Пенобетонные блоки » Основные свойства пенобетона

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Изготовление пеноблоков при помощи форм →
 
Изготовление блоков из бетона →
 
Строительство из пористого бетона →
 
Вся правда о газобетоне →
 
Использование пенобетона. Типы пенобетонных блоков →
 

ВСЕ СТАТЬИ

Пенобетон – это один из видов пористого бетона. Его характеристики и область использования схожи с газобетоном. Пенобетон изготовляют с помощью распределения пузырьков воздуха по всему массиву пенистого бетона. Пену получают, используя пеногенератор и бароустановку. Главное отличие пенобетона от газобетона в том, что пенобетон изготовляют путем смешивания приготовленного раствора бетона с пеной, а газобетон изготовляют путем химических реакций. В данной статье мы рассмотрим основные свойства пенобетона в сравнении с другими строительными материалами.

Тип пенобетона	Маркировка средней плотности	Пенобетон, изготовленный не в автоклаве
		Марка прочности на сжатие	Маркировка устойчивости к низким температурам
Теплоизоляционный	D400	B 0.75	не нормируется
	D500	B 1	не нормируется
Конструкционно-теплоизоляционный	D600	B 2.5	F15-F35
	D700	B 3.5	F15-F50
	D800	B 5	F15-F75
	D1000	B 7.5	F15-F50
Конструкционный	D1100	B 10
	D1200	B 12. 5

Типы бетонов подразделяются на классы исходя из прочности на сжатие. Существуют такие классы: от В 0.5 до В 60. Эта маркировка дает нам представление о величине точной прочности при сжатии материала. При изготовлении пенистого бетона нам потребуется также знать прочность, определяемую маркой (вариация от М 5 до М 600 и больше). Формула для перевода класса материала в марку такова: класс делим на величину 0.77, итог умножаем на десять, округление последнего числа до 5.

Попробуем на конкретном примере. Дано: нужно перевести класс В 600 в марку М 26. Посмотрев на приведенную выше таблицу, определяем, что пенобетону маркировки М 600 соответствует усредненный класс прочности на сжатие В 2, воспользуемся формулой для расчета: 2 делим на 0.77, умножаем на десять, получаем величину двадцать шесть, это и есть марка пенобетона, М 26. Марка пенобетона рассказывает нам о прочности пенобетона, обозначается заглавной буквой М и числовым значением. Число дает нам информацию о той величине нагрузки, которую материал вынесет на один квадратный сантиметр. Под морозостойкостью имеется ввиду возможность пенобетона не менять свои характеристики при неоднократном перепаде температур (замораживание – оттаивание). Эта способность выдерживать перепады температур маркируется заглавной буквой F. Число, следующее за буквой, обозначает количество разморозок, которое способен выдержать данный тип бетона.

Положительные свойства пенобетона:

1. Устойчивость к деформации.
   
   Здания из пенобетона крайне долговечны, не подвержены деформации, со временем становятся только прочнее, имеют схожие с камнем свойства. Могут быть использованы даже при строительстве зданий с сравнительно небольшим объемным весом, так как пенобетон обладает высокой прочностью при сжатии. Увеличивает термическую резистентность стен.
2. Теплоизоляционность.
   
   Использование пенобетонных блоков в строительстве зданий значительно снижает расходы на отопление этих зданий, так как стены почти не пропускают тепло.
3. Оптимальный микроклимат.
   
   Дома из пенобетонных блоков называют «дышащими» домами, в них тепло зимой и прохладно летом, стены впитывают излишнюю влагу, тем самым регулируя влажность воздуха в помещениях.
4. Простота установки.
   
   Блоки из пенобетона легкие и большие по размеру, что делает монтаж зданий из данного материала простым и удобным. Блоки устанавливаются быстро, по сравнению, например, с кирпичом. Блоки из пенобетона легко подвергаются резке, соответственно, установка проводки (розеток, выключателей и т.д.) не потребует больших усилий. Геометрия готовых зданий из пенобетонных блоков точная и четкая, максимальное отклонение от нормы составляет не более одного миллиметра.
5. Шумоизоляция
   Пенобетонные блоки отлично поглощают звуки и соответствуют действующим ГОСТам.
6. Отсутствие выделения вредных веществ
   
   Здания из пенобетонных блоков не выделяют в атмосферу вредных веществ, по существующим коэффициентам экологичности стоят на втором месте после дерева (коэффициент, к примеру, кирпича – десять пунктов, пенобетона – 2).
7. Красота
   
   Пенобетонные блоки легко поддаются резке, что позволяет оформить фигурные блоки, арки, закругленные углы и так далее.
8. Низкие расходы
   
   Как уже было сказано выше, геометрия пенобетонных блоков крайне точна, что делает возможным соединение блоков с помощью клея и отказ от так называемых мостиков холода. За счет этого обработка стен внутри и снаружи штукатуркой не требует большого количества слоев. Вес пенобетона меньше веса привычного нам бетона от десяти до девяноста процентов. Это также снижает нагрузку на фундамент здания, соответственно, дает возможность экономии на нем.
9. Низкая горючесть
   
   Пенобетонные блоки проходили все необходимые исследования и испытания, которые показали, что пенобетонные блоки соответствуют первой степени огнестойкости. Таким образом, применение пенобетонных блоков разрешено в огнестойких конструкциях. Тяжелый бетон при сильном нагреве, к примеру, с помощью паяльной лампы, деформируется и может взорваться, такого не происходит с ячеистым бетоном. Можно сделать вывод, что арматура меньшее время находится под нагревом. Исследования показали, что пенобетон толщиной сто пятьдесят миллиметров не горит четыре часа.
10. Удобство в перевозках
    
    Пенобетон легок, удобен в упаковке, всё это вкупе позволяет строителям транспортировать данный материал без особых проблем, использовать как железную дорогу, так и автотранспорт.
11. Широкая сфера применения
    
    Сфера применения пенобетонных блоков во многом зависит от типа пенобетона (различие по плотности). Пенобетонные блоки высокой плотности применяют при строительстве фундаментов и межэтажных перекрытий. Пенобетон средней плотности используют в строительстве перегородок, перекрытий, утепления и шумоизоляции полов, кровли.

Сравнительный анализ пенобетонных блоков и других строительных материалов.

При сравнении пенобетона с другими строительными материалами не нужно забывать о неоспоримых преимуществах этого материала: огнестойкость, экологичность, способность пропускать воздух, легкость монтажа, низкая цена материала и небольшое количество и доступность ингредиентов для изготовления. Ниже дана таблица, анализирующая способность пенобетона проводить тепло в сравнении с другими строительными материалами. Нужно упомянуть, что пенобетонные блоки могут быть соединены с помощью клея, без использования мостиков холода.

Преимущества пенобетона как строительного материала

Нас часто спрашивают в чём заключаются преимущества пенобетона перед другими видами ячеистых строительных материалов на основе цемента. Как говорится наверно только ленивый не писал об этом. Ну и как дань моде в этой небольшой статье мы так же попытаемся сжато ответить на этот вопрос.

Преимущества пенобетона: энергосбережение

Пенобетон произведённый по баротехнологии, собственно говоря так же как и автоклавный пено или газобетоном, даёт возможность резко снизить затраты на термоизоляцию стен и крыш жилых и нежилых сооружений. Так же применение этого материала позволяет значительно сократить сроки строительства. Суммы строительных и других затрат при его монтаже значительно уменьшаются. По этой причине преимущества пенобетона перед другими строительными и отделочными материалами становятся весьма очевидны. Достигается это за счёт экономии электроэнергии. Которая затрачивается на изготовление пенобетона. Уменьшения числа занятых в его производстве рабочих. А так же низкой стоимости его составляющих и отсутствием сложного и дорогого строительного и производственного оборудования.

Но основные преимущества пенобетона в плане энергосбережения раскрываются при эксплуатации зданий построенных с его применением. Благодаря термоизоляционным свойствам этого материала происходит значительное сокращение расходов на отопление или охлаждение здания. В условиях современного мира это имеет большое и важное значение.

Безопасность пенобетона

Пенобетон не является горючим материалом. Он обладает высокой огнестойкостью что подтверждено многочисленными испытаниями и тестами.. Это делает его крайне востребованным. А порой единственно необходимым и достаточным строительным материалом при возведении огнестойких и противопожарных объектов. При воздействии интенсивных высоких температур или даже огня на поверхность пенобетона он не расщепляется, не разрушается и не взрывается, как это происходит с обычным строительным бетоном.

На специально проводимых испытаниях в Австралии, внешняя сторона стены здания сделанная из пенобетона толщиной 150 мм была подвергнута нагреванию до 1200 °C. При этом внутренняя поверхность этой стены нагрелась всего лишь до 46 °C после 5 часов интенсивных испытаний. Это является значительным показателем термостойкости. Пенобетон абсолютно не токсичен не ядовит и не имеет вредных выделений. Эти полезные свойства относятся к нагреву и перепаду температур свойственных другим изолирующим материалам выполненным из пластика или минеральной ваты. Пенобетоны стандартизированы. Для пенобетона существуют ГОСТы и другие стандарты позволяющие применять этот материал при строительстве объектов различного назначения. Таким образом преимущества пенобетона как термоизолятора безусловно неоспоримы.

Термоизоляция из пенобетона

Пенобетон обладает ячеистой структурой. Ячеистая структура которая создаётся во время перемешивания смеси в ёмкости смесителя при производстве пенобетона. Воздушные полости являются основой ячеистой структуры. Наличие воздушных полостей представляющих по сути пузырьки воздуха делают этот материал прекрасным термоизолятором. Это значит, что в большинстве случаев применение дополнительной изоляции полов и стен для защиты от жары или холода не требуется.

Акустические свойства пенобетона

Акустические свойства пенобетона таковы, что звук поглощается не отражаясь от его поверхности. Это отличает его от стен из товарного бетона, кирпича и других строительных материалов. Особенно эффективно пенобетоном поглощаются шумы на низких и высоких звуковых частотах. Поэтому он часто используется как звукоизоляционный слой в конструкциях из бетона или кирпича. С помощью пенобетона добиваются увеличения звукоизоляции перекрытий в различных домах и коммерческих зданиях.

Долговечность пенобетона

Пенобетон, отличаетсяе от минеральной ваты и различных материалов типа пенопласта тем, с течением времени улучшает свойственные ему термоизоляционные и механические характеристики. Это связано с его продолжительным внутренним созреванием.

Конечно же преимущества пенобетона не заканчиваются описанными в этой статье. И раскрыть все плюсы этого материала поможет практическое применение пенобетона в частном строительстве и большой промышленной застройке.

Производство современных строительных материалов – это не обязательно большие производственные цеха, высокие трубы и облака загрязняющих веществ. И оборудование для этого производства тоже не обязательно должно выпускаться гигантами машиностроительной индустрии… Не уменьшая достоинств других стройматериалов, хотелось бы обратить внимание на пенобетон. Разработанный ещё в начале 30-х годов прошлого века , сейчас этот материал переживает второе рождение.

Наши технические наработки, немногочисленность штатного персонала и почти полное отсутствие накладных расходов делают стоимость нашего оборудования на 30-40% ниже, чем стоимость аналогичных учтановок для пенобктона продающихся сегодня на рынке строительной техники. Количество деталей и средств автоматизации сведенок минимуму, поэтому в установке нет узлов, создающих опасность сколько-нибудь частого выхода из строя. Будем рады ответить на все ваши вопросы и предложения.

Механические характеристики легкого пенобетона

На этой странице

РезюмеВведениеРезультаты и обсуждениеВыводыКонфликты интересовБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

Пенобетон демонстрирует отличные физические характеристики, такие как малый собственный вес, относительно высокая прочность и превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства. Это позволяет минимизировать расход заполнителя, а за счет замены части цемента летучей золой способствует реализации принципов утилизации отходов. В течение многих лет применение пенобетона ограничивалось засыпкой подпорных стен, утеплением фундаментов и звукоизоляцией черепицы. Однако в последние несколько лет пенобетон стал перспективным материалом конструкционного назначения. Проведена серия испытаний по изучению механических свойств пенобетонных смесей без золы-уноса и с содержанием золы-уноса. Кроме того, исследовано влияние 25 циклов замораживания и оттаивания на прочность на сжатие. Кажущаяся плотность затвердевшего пенобетона сильно коррелирует с содержанием пены в смеси. Увеличение плотности пенобетона приводит к снижению прочности на изгиб. При одинаковой плотности прочность на сжатие, полученная для смесей, содержащих летучую золу, примерно на 20% ниже по сравнению с образцами без летучей золы. Образцы, подвергшиеся 25 циклам замораживания-оттаивания, демонстрируют примерно на 15 % более низкую прочность на сжатие по сравнению с необработанными образцами.

1. Введение

Пенобетон известен как легкий или ячеистый бетон. Его обычно определяют как вяжущий материал с не менее 20% (по объему) механически увлекаемой пены в растворной смеси, где воздушные поры захватываются в матрице с помощью подходящего пенообразователя [1]. Он демонстрирует отличные физические характеристики, такие как малый собственный вес, относительно высокая прочность и превосходные тепло- и звукоизоляционные свойства. Это позволяет минимизировать расход заполнителя, а за счет замены части цемента золой-уносом способствует реализации принципов утилизации отходов [2]. При правильном подборе и дозировке компонентов и пенообразователя достигается широкий диапазон плотностей (300–1600 кг/м ³ ) может использоваться для различных конструкционных целей, изоляции или заполнения [2].

Пенобетон известен уже почти столетие и был запатентован в 1923 году [3]. Первое комплексное исследование пенобетона было проведено в 1950-х и 1960-х годах Валоре [3, 4]. После этого исследования более подробная оценка состава, свойств и областей применения ячеистого бетона была сделана Руднаи [5], а также Шортом и Киннибургом [6] в 1919 году.63. В конце 1970-х – начале 1980-х годов были разработаны новые смеси, что привело к расширению коммерческого использования пенобетона в строительных конструкциях [7, 8].

В течение многих лет применение пенобетона ограничивалось засыпкой подпорных стен, утеплением фундаментов, звукоизоляцией [8]. Однако в последние годы пенобетон стал перспективным материалом и конструкционного назначения [7, 9], например, для стабилизации слабых грунтов [10, 11], базового слоя многослойных растворов для фундаментных плит [12]. , промышленные полы [13], а также инженерные сооружения для автомагистралей и метро [14, 15].

В связи с растущими экологическими проблемами крайне важно исследовать экологичные материалы для более широкого спектра применений, чтобы предложить возможные альтернативы традиционным материалам.

Пенобетон, являясь альтернативой обычному бетону, соответствует критериям принципов устойчивости строительных конструкций [16–18]. Общие принципы, основанные на концепции устойчивого развития применительно к жизненному циклу зданий и других строительных сооружений, определены в ISO 1539.2:2008. Во-первых, пенобетон расходует относительно небольшое количество сырья по отношению к количеству затвердевшего состояния. Во-вторых, при его производстве могут использоваться переработанные материалы, такие как летучая зола. Таким образом, пенобетон способствует утилизации отходов тепловых электростанций. В-третьих, пенобетон можно перерабатывать и использовать вместо песка в изоляционных материалах. Кроме того, производство пенобетона нетоксично, а продукт не выделяет ядовитых газов при воздействии огня. Наконец, это рентабельно не только на этапе строительства, но и на протяжении всего срока эксплуатации и обслуживания сооружения.

Помимо вклада в утилизацию отходов тепловых электростанций, добавление золы-уноса улучшает удобоукладываемость свежей пенобетонной смеси и положительно влияет на усадку при высыхании [2, 19]. С одной стороны, единственным недостатком этой минеральной добавки является более низкая ранняя прочность раствора по сравнению со смесью без золы-уноса [20]. С другой стороны, доказано улучшение длительной прочности [19, 21].

Несмотря на благоприятные и многообещающие прочностные и физические свойства, пенобетон по-прежнему используется в ограниченном масштабе, особенно в строительных целях. В основном это связано с недостатком знаний о его механических свойствах и небольшим количеством исследований его поведения при разрушении [22–28].

Основной целью данной работы является исследование механических характеристик пенобетона различной плотности (400–1400 кг/м ³ ). Была проведена серия испытаний для проверки прочности на сжатие, модуля упругости, прочности на изгиб и характеристик деградации материала после циклов замораживания-оттаивания.

2. Экспериментальная программа

2.1. Подготовка образцов и состав бетонной смеси

Материалами, использованными в данном исследовании, были портландцемент, зольная пыль, вода и пенообразователь. Составы смеси представлены в табл. 1. Портландцемент промышленный ЦЕМ I 42,5 Р [29].], согласно PN-EN 197-1:2011. Ее химический состав и физические свойства, измеренные в соответствии с ПН-ЕН 196-6:2011 и ПН-ЕН 196-6:2011-4, приведены в таблицах 2 и 3. Во всех экспериментах использовалась водопроводная вода. Прочность цемента на сжатие определяли по ПН-ЕН 196-1:2016-07 (табл. 3).

Для улучшения удобоукладываемости и уменьшения усадки в некоторых смесях использовалась летучая зола. Используемая зола соответствовала требованиям PN-EN 450-1:2012. Химический состав приведен в таблице 4.

Для производства пены использовался коммерческий пенообразователь. Жидкий агент сжимали воздухом под давлением примерно 5 бар, чтобы получить стабильную пену с плотностью примерно 50 кг/м ³ . Готовили цементные массы с 2 ÷ 10 л жидкого пенообразователя на 100 кг цемента.

Были использованы два различных типа бетонных смесей (один без летучей золы, а другой с летучей золой). Всего было изготовлено 10 смесей по пять образцов на одну бетонную смесь (табл. 1). Для всех смесей использовалось постоянное соотношение (включает воду и жидкий пенообразователь; c – содержание цемента). Он был основан на результатах Jones и McCarthy [7] и Xianjun et al. [30]. Целевые плотности затвердевшего пенобетона, которые должны быть получены в этом исследовании, составляли от 400 до 1400  кг/м ³ .

Весь процесс производства пенобетона должен тщательно учитывать плотность смеси, производительность пенообразования и другие факторы для получения высококачественного пенобетона. Ключевыми факторами для получения стабильного пенобетона являлись нагнетание пенообразователя при стабильном давлении и постоянная скорость вращения смешения компонентов.

Все образцы после отливки в стальные формы закрывали и хранили в сушильной камере при температуре 20 ± 1°C и влажности 95% в течение 24 часов. Затем образцы извлекали из форм и хранили в условиях окружающей среды (при 20 ± 1°C и влажности 60 ± 10%) в течение 28 или 42 дней перед испытанием.

2.2. Испытания

Пенобетон является относительно новым материалом, и в настоящее время не существует стандартизированных методов испытаний для измерения его физических и механических свойств. Поэтому в данном исследовании были адаптированы процедуры подготовки образцов и методы испытаний, обычно используемые для обычного бетона. Прочность на сжатие, модуль упругости и прочность на изгиб определяли в соответствии с рекомендациями: PN-EN 1239.0-3:2011 + AC:2012, Инструкция НИИ № 194/98, ПН-ЕН 12390-13:2014 и ПН-ЕН 12390-5:2011 соответственно. Плотность измеряли согласно PN-EN 12390-7:2011.

Прочность на сжатие измерялась на стандартных кубах размером 150 × 150 × 150 мм, как указано в PN-EN 12390-3:2011 + AC:2012. Норма нагружения принята согласно PN-EN 772-1:2015 + A1:2015 как для элементов кладки из ячеистого бетона.

Модуль упругости определяли согласно Инструкции НИИ 194/98 и ПН-ЕН 12390-13:2014-02 с цилиндрическими образцами размерами 150 × 300 мм. Скорость нагружения составляла 0,1 ± 0,05 МПа/с в соответствии с PN-EN 679:2008 для блоков кладки из ячеистого бетона. Два тензодатчика электрического сопротивления с измерительной длиной 100 мм были приклеены к двум противоположным сторонам образцов на средней высоте. Для оценки модуля упругости регистрировали характеристику «напряжение-деформация».

Прочность на изгиб была испытана на трехточечном изгибе с балками 100 × 100 × 500 мм в соответствии с PN-EN 12390-5:2011. Номинальное расстояние между опорами составляло 300 мм. Ролики допускали свободное горизонтальное перемещение. Образцы нагружались с постоянной скоростью смещения 0,1 мм/мин как оптимальная величина, определенная экспериментально.

Характеристики деградации при циклах замораживания-оттаивания оценивали на стандартных кубиках размером 150 × 150 × 150 мм. Прочность на сжатие определяли по методике, описанной выше. Испытательная кампания состояла из 25 циклов замораживания и оттаивания. Каждый цикл включал охлаждение образцов до температуры -18°С в течение 2 ч. Затем образцы выдерживали в замороженном виде в течение 8 ч при температуре –18 ± 2°С и оттаивали в воде при температуре +19°С. °C ± 1°C в течение 4 ч. Образцы сравнения хранились погруженными в воду в качестве эталонов.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Кажущаяся плотность

Дозировка пенообразователя сильно влияет на плотность смеси и затвердевшего пенобетона. На рис. 1 представлена ​​зависимость между дозировкой пенообразователя и кажущейся плотностью затвердевшего пенобетона для образцов без золы-уноса (ЗЦ) и других с золой-уносом (ЗЦА). Кажущаяся плотность затвердевшего пенобетона сильно коррелирует с содержанием пены и составом цементного теста и воздушных пустот в свежей смеси. Увеличение содержания пены сопровождается увеличением объема свежего бетона, что приводит к уменьшению плотности затвердевшего пенобетона. Можно заметить, что существуют экспоненциальные зависимости для образцов FC и FCA. Кроме того, результаты, полученные в FC, показывают уровень плотности примерно на 20% выше, чем в FCA. Это можно объяснить тем, что в образцах, содержащих летучую золу, процесс твердения замедлен. Физическая реакция между летучей золой и воздушными порами приводит к увеличению количества воздушных пор, захваченных смесью. Также установлено, что смеси с содержанием пенообразователя более 10 литров на 100 кг цемента дают нестабильную смесь. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 1.9.0003

3.2. Прочность на сжатие

Кубические образцы пенобетона, испытанные на сжатие, имеют механизм разрушения, аналогичный обычному бетону. Для всех образцов наблюдалась типичная коническая картина разрушения после разрушения (рис. 2).

Прочность на сжатие пенобетона без золы (FC) и пенобетона с добавкой золы-уноса (FCA) в зависимости от кажущейся плотности представлена ​​на рисунке 3. Можно заметить, что существуют экспоненциальные зависимости как для FC, так и для FCA ; однако, по-видимому, существует разница между показателями прочности, полученными для образцов FC и FCA. Образцы без золы, по-видимому, демонстрируют более высокую прочность, чем смеси, содержащие золу. Это связано с тем, что процесс твердения замедляется из-за наличия летучей золы [20]. Кроме того, эта разница увеличивается вместе с плотностью. Полученные значения прочности на сжатие соответствуют результатам работ других авторов [31–34]. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 3.9.0003

3.3. Модуль упругости

Цилиндрические образцы пенобетона, испытанные на сжатие, имеют механизм разрушения, аналогичный обычному бетону. Для всех образцов наблюдалась типичная коническая картина разрушения после разрушения (рис. 4). Зависимости напряжения от деформации цилиндрических образцов представлены на рис. 5. На графиках показаны зависимости в диапазоне 0,2 МПа до разрушения согласно ПН-ЕН 12390-13:2014-02.

На рис. 6 показаны зависимости между модулем упругости пенобетона и его плотностью. Можно заметить, что существуют экспоненциальные зависимости для FC и FCA. Образцы без летучей золы, по-видимому, имеют более высокий модуль упругости, чем смеси, содержащие летучую золу [35]. Полученные значения модуля упругости соответствуют результатам работ Олдриджа [8].

3.4. Прочность на изгиб

На рисунке 7 представлена ​​зависимость между плотностью пенобетона и прочностью на изгиб. Испытания проводились на образцах без летучей золы. На рис. 7 приведены также результаты экспериментов, проведенных авторами и опубликованных в [23–28]. Можно отметить снижение предела прочности при изгибе с уменьшением плотности пенобетона. Значения прочности на изгиб соответствуют результатам работ Mydin и Wang [31] и Soleymanzadeh и Mydin [36].

3.5. Характеристики разложения при циклах замораживания-оттаивания

На рис. 8 показаны результаты прочности на сжатие пенобетона после 25 циклов замораживания-оттаивания в зависимости от плотности. В качестве справки результаты для необработанных образцов показаны на рис. 8. Обработка образцов методом замораживания-оттаивания оказывает лишь незначительное влияние на прочность пенобетона на сжатие. Прочность, полученная для образцов, подвергнутых циклам замораживания-оттаивания, показала примерно на 15% более низкие значения. Результаты были аппроксимированы полиномиальными функциями, как показано на рисунке 8.9.0003

4. Выводы

Пенобетон может иметь гораздо более низкую плотность (от 400 до 1400 кг/м ³ ) по сравнению с обычным бетоном. Была проведена серия испытаний для изучения механических параметров пенобетона: прочности на сжатие, прочности на изгиб и модуля упругости. Кроме того, было исследовано влияние 25 циклов замораживания и оттаивания на прочность на сжатие.

Основные выводы, которые можно сделать из этого исследования, следующие: (i) Дозировка пенообразователя влияет на плотность смеси и затвердевшего пенобетона. Плотность пенобетона сильно коррелирует с содержанием пены в смеси. (ii) Прочность на сжатие, модуль упругости и прочность на изгиб уменьшаются с уменьшением плотности пенобетона; для описания этих взаимосвязей были предложены полиномиальные функции. (iii) Прочность на сжатие и модуль упругости пенобетона были немного снижены при добавлении 5% золы-уноса. (iv) Прочность на сжатие пенобетона, подвергнутого замораживанию-оттаиванию. тесты показывают значения только примерно на 15% ниже по сравнению с необработанными образцами.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке продолжающегося исследовательского проекта «Стабилизация слабого грунта путем нанесения слоя пенобетона, контактирующего с грунтом» (LIDER/022/537/L-4/NCBR/2013), финансируемого Национальный центр исследований и разработок в рамках программы ЛИДЕР. Авторы выражают признательность лаборанту Альфреду Кукельке за навыки и приверженность делу, без которого настоящее исследование не могло бы быть успешно завершено.

Ссылки

1. С. Ван Дейк, Пенобетон: взгляд голландца , Британская цементная ассоциация, Блэкуотер, Великобритания, 1992.

2. Р. Рамамурти, Э.К.К. Унханандан Намбияр и Г. Инду Шива Ранджани , «Классификация исследований свойств пенобетона», Cement and Concrete Composites , vol. 31, нет. 6, стр. 388–396, 2009.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

3. Р. К. Валоре, «Ячеистый бетон, часть 1, состав и методы производства», ACI Journal Proceedings , vol. 50, нет. 5, стр. 773–796, 1954.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

4. Р. К. Валоре, «Физические свойства ячеистого бетона, часть 2», ACI Journal Proceedings , vol. 50, нет. 6, стр. 817–836, 1954.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Г. Руднаи, Легкие бетоны , Академикиадо, Будапешт, Венгрия, 1963.

6. A. Short and W. Kinniburgh, Lightweight Concrete , Asia Publishing House, Delhi, India, 1963. Журнал исследований бетона , том. 57, нет. 1, стр. 21–31, 2005 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. Д. Олдридж, «Введение в пенобетон: что, почему, как?» в Использование пенобетона в строительстве: Материалы международной конференции, Данди, Шотландия, Великобритания , K. Ravindra, D.Moray, and M.Aikaterini, Eds., vol. 5, стр. 1–14, июль 2005 г.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

8. Р. К. Дхир, М. Д. Ньюлендс и А. Маккарти, Использование пенобетона в строительстве , Томас Телфорд, Лондон, Великобритания 2005.

9. М. Друса, Л. Федорович, М. Кадела, В. Шерфель, «Применение геотехнических моделей в описании композитного пенобетона, используемого в контактном слое с грунтом», в Материалы 10-й Словацкой геотехнической конференции по геотехническим проблемам инженерных сооружений , Братислава, Словакия, май 2011 г. Эла и Л. Беднарски, «Моделирование поведения пенобетона для слоистых конструкций, взаимодействующих с грунтом», в Технические заметки Катовицкой технологической школы , том. 6, стр. 73–81, Катовицкая технологическая школа, Катовице, Польша, 2014 г.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

10. Хулимка Ю., Кноппик-Врубель А., Крживон Р., Рудишин Р. Возможности конструкционного использования пенобетона на примере плитного фундамента. Proceedings of the 9th Central European Congress on Concrete Engineering , стр. 67–74, Вроцлав, Польша, июнь 2013 г. овски, «Пенобетон. слой как подконструкция промышленного бетонного пола» Procedia Engineering , vol. 161, стр. 468–476, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

11. М. Р. Джонс и А. Маккарти, «Поведение и оценка пенобетона для строительных применений», в Использование пенобетона в строительстве: материалы международной конференции, Данди, Шотландия, Великобритания , К. Равиндра , D. Moray и M. Aikaterini, Eds., vol. 5, стр. 61–88, июль 2005 г.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

12. В. Тянь, Л. Ли, С. Чжао, М. Чжоу и Н. Вамг, «Применение пенобетона в дорожном строительстве», в Трудах Международной конференции по транспортному машиностроению, ASCE , стр. 2114–2120, июль 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

13. К. К. Б. Сирам и К. Арджун Радж, «Бетон + зеленый = пенобетон», International Journal of Civil Engineering and Technology , об. 2013. Т. 4. С. 179–184.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

14. А. С. Мун и В. Варгезе, «Устойчивое строительство с использованием пенобетона как зеленого строительного материала», Международный журнал современных тенденций в области инженерии и исследований , том. 2, pp. 13–16, 2014.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

15. A. S. Moon, V. Varghese, and S.S. Waghmare, «Пенобетон как зеленый строительный материал», International Journal of Research in Инженерия и технологии , том. 2, pp. 25–32, 2015.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

16. П. Чиндапрасирт, С. Хомвуттивонг и В. Сирививатнанон, «Влияние крупности золы-уноса на прочность, усадку при высыхании и стойкость к сульфатам» смешанного цементного раствора», Исследования цемента и бетона , том. 34, нет. 7, стр. 1087–1092, 2004.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

17. П. Чиндапрасирт и С. Рукзон, «Прочность, пористость и коррозионная стойкость трехкомпонентной смеси портландцемента, золы рисовой шелухи и раствора летучей золы», Строительство и строительные материалы , том. 22, нет. 8, стр. 1601–1606, 2008.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

18. Э. П. Кирсли и П. Дж. Уэйнрайт, «Влияние высокого содержания летучей золы на прочность пенобетона на сжатие», Cement and Concrete Research , vol. 31, нет. 1, стр. 106–112, 2001.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. Н. А. Рахман, З. М. Джайни, Н. Н. Захир, «Энергия разрушения пенобетона с помощью испытаний на трехточечный изгиб на образцах балок с надрезом», Журнал инженерных и прикладных наук , том. 2015. Т. 10. С. 6562–6570. зубчатые балки // Материалы 7-й Научно-технической конференции по проблемам материалов в строительстве МАТБУД’2015. 2015. Т. 108. С. 349–354.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

20. М. Козловски, М. Кадела и М. Гвуздз-Ласонь, «Численный анализ разрушения пенобетонной балки с использованием метода XFEM», Applied Mechanics and Materials , vol. 837, стр. 183–186, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

21. М. Кадела, А. Чинцио и М. Козловски, «Анализ деградации балки из пенобетона с надрезом», Applied Mechanics and Materials , vol. 797, стр. 96–100, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

22. А. Чинцио, М. Козловски, М. Кадела и Д. Дудек, «Численный анализ деградации пенобетонной балки», в Материалы 13-й Международной конференции по новым тенденциям в статике и динамике зданий , Словацкий технологический университет , Братислава, Словакия, октябрь 2015 г. пенобетон с насечками балки», в Материалы 13-й Международной конференции по новым тенденциям в статике и динамике зданий, Словацкий технологический университет , Братислава, Словакия, октябрь 2015 г. М. Кадела , «Экспериментальное и численное исследование разрушения пенобетона на основе испытания балок на трехточечный изгиб с начальным надрезом», в Трудах Международной конференции по машиностроению, гражданскому строительству и материаловедению , Барселона, Испания, август 2015 г.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

23. Технический паспорт CEM I 42.5 R, http://www.gorazdze.pl.

24. T. Xianjun, C. Weizhong, H. Yingge и W. Xu, «Экспериментальное исследование сверхлегкого (<300 кг/м3) пенобетона», Достижения в области материаловедения и инженерии , vol. 2014 г., идентификатор статьи 514759, 7 страниц, 2014 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

25. Мыдин М.А.О., Ван Ю.К. Механические свойства пенобетона при воздействии высоких температур // Строительство и строительные материалы . Вып. 26, нет. 1, стр. 638–654, 2012 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

26. К. Джитчайапхум, Т. Синсири и П. Чиндапрасирт, «Ячеистый легкий бетон, содержащий пуццолановые материалы», Procedia Engineering , vol. 14. С. 1157–1164, 2011.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

27. М. А. Сиппл, «Высокопрочный самоуплотняющийся пенобетон. исходный тезис», 2009 г., https://www.researchgate.net/publication/265483433_Structural_Strength_Self-Compacting_Foam_ConcreteACME, [email protected]

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

28. 900 02 А. К. Марунмале и А. К. Аттар, «Проектирование, разработка и испытание стены из ячеистого легкого бетона (CLC), построенной на связке крысоловки», Current Trends in Technology and Sciences , том. 2014. Т. 3. С. 331–336. Хрупкие матричные композиты 11-Материалы 11-го Международного симпозиума по хрупким матричным композитам BMC 2015, Институт фундаментальных технологических исследований PAS , стр. 489–496, Варшава, Польша, сентябрь 2015 г., ISBN: 978-838968796-8.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

29. С. Солейманзаде и М. А. О. Мыдин, «Влияние высоких температур на прочность на изгиб пенобетона, содержащего летучую золу и полипропиленовое волокно», International Journal of Engineering , vol. 26, нет. 2, стр. 117–126, 2013 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

Copyright

Copyright © 2018 Марцин Козловски и Марта Кадела. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Прочность пенобетона | Энциклопедия MDPI

Пенобетон представляет собой тип бетона, который производится путем блокировки воздушных пустот в растворе с помощью подходящего пенообразователя и классифицируется как легкий бетон. Обладает малым собственным весом, минимальным расходом заполнителя (не используется крупный заполнитель), высокой текучестью, контролируемой низкой прочностью и теплоизоляцией. На свойства пенобетона влияет способ производства и используемые материалы. В отличие от других пористых легких бетонов, сборные пены с пенообразователями добавляются к свежему цементному тесту и раствору. Воздушные поры, приносимые пенами, составляют 10–90% от объема закаленного тела. Эта пористая структура лежит в основе механических свойств, теплопроводности, акустических и прочностных свойств пенобетона. Одним из преимуществ пенобетона является его снижение веса (до 80%) по сравнению с обычным бетоном. Пузырьки воздуха равномерно распределяются в теле пенобетона. Пористая структура может быть нарушена при смешивании, транспортировке и укладке свежего бетона, поэтому он должен иметь неподвижные стенки. Пузырьки воздуха имеют размер примерно от 0,1 до 1 мм. Плотность пенобетона в основном зависит от количества пены и колеблется в пределах от 400 до 1600 кг/м 9 .0011 3 . Его можно использовать для структурных, перегородочных, изоляционных и заполняющих работ с превосходной акустической/тепловой изоляцией, высокой огнестойкостью, более низкими затратами на сырье, более легкой перекачкой и, наконец, отсутствием уплотнения, вибрации или выравнивания.

пенобетон

физико-механические свойства

дизайн смеси

теплопроводность

микроструктура

1. Морозостойкость

ASTM C666 определяет способность бетона нормальной массы сопротивляться циклам быстрого замораживания и оттаивания и приводит к разрушению типа микротрещин и отложений при проводке по пенобетону ^{[1] [2]} . Тикальский и др. ^[1] разработал модифицированную процедуру испытания на замораживание-оттаивание на основе ASTM C666. Прочность на сжатие, начальная глубина проникновения, переменные скорости впитывания оказывают важное влияние на производство морозостойкого пенобетона. Сообщалось, что плотность и проницаемость не являются важными переменными.

Вода, попадающая в бетон, расширяется во время замерзания и создает напряжения. Пористая структура пенобетона обеспечивает хорошую устойчивость к замораживанию и оттаиванию за счет дополнительного пространства, в котором вода может расширяться ^[3] . Пенобетоны обычно обладают хорошей устойчивостью к FT по сравнению с негазобетоном. Шон и др. ^[4] показали в результате своей работы, что пенобетоны с высокой пористостью не всегда обеспечивают более высокое сопротивление ФТ. Было обнаружено, что на сопротивление FT пенобетона влияет больше, чем размер воздушной полости, и сообщалось, что количество воздушных пустот менее 300 мкм играет решающую роль в уменьшении повреждения FT в пенобетоне. В связи с увеличением количества циклов замораживания-оттаивания на поверхности образцов пенобетона увеличиваются потери массы и появляются сколы ^[5] . Тип пены, используемой в пенобетоне, влияет на потерю массы и потери прочности ^[6] . Разница в плотности влияет на сопротивление FT пенобетонов. Сообщалось, что пенобетоны с низкой плотностью испытывают большее расширение и большую потерю массы и прочности. Эта ситуация была связана с более крупной и взаимосвязанной структурой пор пенобетонов низкой плотности. Такая пористая структура позволит большему поглощению воды бетоном, в результате чего пенобетон будет демонстрировать более низкую устойчивость к FT 9.0011 [7] .

2. Устойчивость к повышенным температурам

При воздействии высоких температур пенобетон сильно дает усадку из-за высокой скорости испарения. Однако по сравнению с обычным бетоном пенобетон имеет приемлемое значение FR ^[8] . ТР связана с изменением механических свойств пенобетона при воздействии высоких температур ^[9] . Как правило, предел прочности при сжатии пенобетона увеличивается до 400 °С. Причина в том, что высокая температура стимулирует реакционную способность вяжущих. Однако после этого прочность постепенно снижается ^{[10] [11] [12]} .

При повышении температуры, которой подвергается пенобетон, происходит потеря твердости. Сообщалось, что эта потеря твердости начинается после 90 °C независимо от плотности ^[13] . Сообщалось, что пенобетоны плотностью 950 кг/м ³ выдерживают горение до 3,5 ч, а бетоны плотностью 1200 кг/м ³ — до 2 ч ^[9] . Полые конструкции помогают уменьшить воздействие высокой температуры на пенобетон ^[14] . Пористая структура пенобетона обычно связана с плотностью, и сообщалось, что на нее не влияют высокие температуры. По этой причине потеря прочности при высоких температурах обусловлена ​​изменением химических компонентов пенобетона ^[13] .

Минеральные добавки и заполнители влияют на свойства пенобетона после воздействия высоких температур. Пуццолановые добавки могут обеспечить увеличение прочности при повышении температуры. Прочность на сжатие увеличилась после того, как пенобетон, содержащий РГК и ВМФ, выдержали при температуре 200–400 °С. При температуре выше 400 °С из-за потери воды при кристаллизации происходит изменение концентрации Ca(OH) ₂ , а также изменение морфологии и образование микротрещин вызывают снижение прочности на сжатие ^[11] . Теплостойкость геополимерного пенобетона оценивают по изменению прочности на сжатие и объема после воздействия высоких температур. Чжан и др. ^[10] полностью работал на пенобетоне, произведенном с комбинацией FA и FA-шлака. 100-процентное увеличение прочности на сжатие до 800 °C было обнаружено в геополимерном пенобетоне (GFC) с FA. Однако в ГПК, приготовленных с комбинацией ТВС и шлака, наблюдалось повышение прочности на сжатие до 100 °С, а затем прочность на сжатие снижалась. Потому что он гораздо сильнее разлагается с потерей химически связанной воды, чем гели, богатые кальцием, образованные комбинацией ТВС и шлака.

В пенобетоне появляются трещины при повышении температуры. Сообщалось, что трещины появляются на поверхности пенобетона после 400 °С и увеличиваются с повышением температуры. В то же время трещины, наблюдаемые в пенобетонах высокой плотности, более многочисленны ^[15] . Кроме того, на образование трещин влияют способы охлаждения образцов (воздухом или водой). Было замечено, что медленно охлаждающиеся (на воздухе) образцы имели большую склонность к растрескиванию. Увеличение количества трещин увеличивает потерю прочности ^[11] .

3. Акустические

Наименее изучены акустические свойства пенобетона. На звукоизоляцию пенобетона могут влиять такие факторы, как содержание пены, количество, размер и распределение пор и учет их однородности. По сравнению с обычной бетонной стеной пенобетонные ячеистые стены пропускают звуковую частоту с более высоким значением до 3%, а пенобетон имеет коэффициент звукопоглощения в 10 раз выше, чем плотный бетон ^[8] . Сообщалось, что в пенобетоне, содержащем ФА, звукопоглощение увеличивается в диапазоне частот 800–1600 Гц. Это было связано с изменением свойств пор при добавлении FA. Кроме того, увеличение дозировки пены оказывает меньшее влияние на низких частотах. Сообщается, что среднечастотные пенобетоны (600–1000 Гц) являются более эффективным материалом ^[10] .

Чжуа и др. ^[10] сообщалось, что тонкие образцы ГПЦ толщиной 20–25 мм обладают впечатляющим коэффициентом звукопоглощения (α = 0,7–1,0) в области низких частот 40–150 Гц, а среднее звукопоглощение ГПЦ лучше чем плотный бетон. Мастали и др. ^[16] показали, что щелочно-активные шлаковые пенобетоны, разработанные с содержанием пены 25–35%, в своих исследованиях показали отличные максимальные коэффициенты звукопоглощения (0,8–1) в области средних и высоких частот. Сообщалось, что существует линейная корреляция между плотностью и акустическими свойствами щелочно-активных шлаковых пенобетонов, использованных в исследовании. Другими словами, акустические свойства улучшаются за счет уменьшения плотности.

4. Теплопроводность

Пористость и плотность бетона являются двумя основными параметрами, влияющими на значение теплопроводности ^[17] . Изменение доли пены влияет на плотность в сухом состоянии, изменение плотности в сухом состоянии влияет на теплопроводность ^[18] . По мере увеличения плотности в сухом состоянии теплопроводность увеличивается.

Чжан и др. ^[10] , в своих исследованиях по изучению механических, теплоизоляционных и акустических свойств геополимерного пенобетона установили, что при повышении плотности в сухом состоянии с 585 до 1370 кг/м ³ теплопроводность увеличилась с 0,15 до 0,48 Вт/мК. Количество пористости увеличивается по мере уменьшения плотности в сухом состоянии. Увеличение пористости снижает теплопроводность. Точно так же увеличение В/Ц снижает теплопроводность за счет увеличения пористости ^[19] . Другими словами, теплопроводность увеличивается с увеличением плотности в сухом состоянии. Сообщалось, что GFC обладает лучшими теплоизоляционными свойствами, чем пенобетон на портландцементе (такая же плотность и/или прочность).

Теплопроводность зависит от типа используемого цемента и вспенивающего газа. Чем ниже теплопроводность используемого цемента и пенообразователя, тем ниже теплопроводность пенобетона ^{[18] [20] [21]} . Ли и др. ^[20] изучали влияние вспенивающего газа и типа цемента на теплопроводность пенобетона. Для исследования был приготовлен пенобетон с использованием четырех различных вспенивающих газов (воздух, водород, кислород, углекислый газ) и трех различных видов цемента (ПДК, ПАК, ОПЦ). Теплопроводность пенобетона на основе ПДК выше, чем у других цементов. Теплопроводность пенобетона при использовании вспенивающего газа водорода была самой высокой, а при использовании вспенивающего газа углекислого газа – самой низкой. Это связано с тем, что газообразный диоксид углерода имеет значительно меньшую теплопроводность (0,014 Вт/мК), чем атмосферный (0,025 Вт/мК) и аммиачный газы (0,025 Вт/мК). Поэтому использование пенообразователя углекислого газа является эффективным методом улучшения теплоизоляции ^[22] . Частичная (30%) замена ТВС на цемент позволила снизить теплоту гидратации. Использование легких заполнителей с низкой плотностью частиц среди воздушных пустот, искусственно введенных в матрицу строительного раствора, позволило снизить теплопроводность ^[23] . В исследовании, проведенном Gencel et al. ^[17] , теплопроводность пенобетона уменьшалась с RCA. Это происходит благодаря повышенной пористости при использовании RCA. Увеличение пористости снижает теплопроводность. Точно так же теплопроводность снизилась при использовании геополимера RCA в пенобетоне. Равномерное и увеличенное количество воздушных пустот при использовании RCA могло обеспечить это ^[24] . SF улучшает распределение отверстий, делая поры более однородными и закрытыми круглыми, что повышает эффективность изоляции ^[25] . Использование кокосового волокна снизило теплопроводность пенобетона. Кокосовое волокно имеет низкую теплопроводность благодаря высокой термостойкости. Это можно показать как еще один пример, доказывающий, что материалы с низкой теплопроводностью снижают теплопроводность пенобетона. Кроме того, образование равномерных воздушных пустот в бетоне за счет добавления фибры является еще одним фактором, снижающим теплопроводность ^[26] . Результаты различных исследований теплопроводности приведены в таблице 1 .

Таблица 1. Результаты различных исследований теплопроводности.

Каталожные номера	Цемент и добавки	Вспенивающийся материал	Плотность (кг/м 3 )	Теплопроводность (Вт/мК)
[27]	ПК + ГГБФС	Н 2 О 2	150–300 (сухой)	0,05–0,070
[21]	ПДК	Н 2 О 2	300–1000 (сухой)	0,136–0,347
[19]	ПК + ФА	Белок	975–1132 (оптом)	0,225–0,264
[28]	ПК + ФА	Белок	970–1307 (сухой)	0,24
[29]	ПК + ФА	Синтетика	860–1245 (сухой)	0,021–0,035
[30]	ПК + ФА + СФ	Синтетика	11:00–16:00 (сухой)	0,40–0,57
[31]	ПК	Белок	650–1200 (сухой)	0,23–0,39
[10]	ГФК	—	585–1370	0,15–0,48
[17]	ПК + ФА	Белок	594–605 (вес шт. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт