Использование разрядно-импульсного воздействия в технологии пенобетона

Рассматривается технология повышенияфизико-механических и эксплуатационных свойств пеноматериалов.

Повышение физико-механических иэксплуатационных свойств пеноматериалов достигается снижением толщины иувеличением прочности межпоровых перегородок.

Для повышения прочности и снижениятеплопроводности пенобетонов на цементной основе целесообразно применениеразрядно-импульсного воздействия. Разрядно-импульсное воздействие (РИВ)является средством активизации процесса твердения, изменения морфологииновообразований и повышения ранней и длительной прочности пенобетона.

Установлено, что в результате РИВ нормативнаяпрочность пенобетона со средней плотностью 600 кг/м3 возрастает на20 % и соответствует классу по прочности В2,5. При этом теплопроводностьполученного пенобетона снизилась на 15 %, за счёт увеличения в составе гидратныхновообразований доли низкоосновных гидросиликатов кальция.

Одним из наиболее перспективных строительныхматериалов нашего времени является неавтоклавный пенобетон, который можетиспользоваться как конструкционный, теплоизоляционно-конструкционный итеплоизоляционный материал. Увеличение его использования как в сборном, так и вмонолитном строительстве требует улучшения его физико-механических иэксплуатационных свойств (прочности и теплопроводности), а также сокращениясроков твердения.

Прочность пенобетона определяется прочностьюего межпоровых перегородок, которая, в свою очередь, зависит отфизико-механических свойств цементной матрицы. Повышение прочности этой матрицыпозволяет снизить толщину межпоровых перегородок, уменьшить среднюю плотность пенобетонаи улучшить его теплофизические показатели.

прочность пенобетонаопределяется прочностью его межпоровых перегородок, которая, в свою очередь,зависит от физико-механических свойств цементной матрицы

Эффективным средством решения этой задачи являетсяиспользование РИВ. Сущность метода заключается в создании в дисперсной системемощного электрического разряда, вызывающего развитие электрогидравлическогоэффекта. Импульсный электрический разряд в жидкости — процесс с большойконцентрацией энергии, в результате которого происходит активация жидкой фазы иувеличение числа активных центров на поверхности вяжущего и дополнительное ихвозбуждение. В результате этих явлений ускоряется процесс твердения ивозрастает прочность искусственного камня [1].

Использование РИВ в технологии пенобетоназаключалось в его приложении на цементную дисперсию, после чего она смешиваласьс предварительно приготовленной пеной. Из полученной пенобетонной смесиформовались образцы-кубы с ребром 100 мм, которые твердели 28 сут. в нормальныхусловиях. Составы пенобетонов различной средней плотности приведены в табл. 1.

Средняя плотность, кг/м3	Расход материалов на 1 м3 пенобетона						В/Ц
	Ц, кг	П, кг	В в растворе, кг	Пенообразователь, кг	В в пене, кг	Объём пены, л
400	300	50	100	1,5	60	800	0,53
600	360	180	110	1,3	52	690	0,46
800	460	260	140	1,2	46	633	0,44

Таблица1. Расходматериалов для пенобетонов D400–800

Эффективность применения РИВ на вяжущие системы, как и других внешнихтехнологических воздействий, определяется их приложением в оптимальные сроки,определяемые структурным состоянием этих систем.

Коагуляционнаяструктура твердеющих систем является наиболее эффективно управляемой матрицей,так как контакты в ней являются обратимыми и обеспечивают термодинамическуюустойчивость этих систем. Очевидно, что РИВнаиболее эффективно на такой стадии существования коагуляционной структуры,когда жидкая фаза в ней является непрерывной. При этом степень восприимчивостицементных паст к РИВ зависит отводоцементного отношения.

Проведённыеисследования показали, что увеличение В/Ц с 0,3 до 0,5 приводит к возрастаниюпрочности цементного камня в марочном возрасте по сравнению с контрольными с 30до 56 %. Повышение эффекта воздействия с увеличением В/Ц объясняется тем, что вэтом случае увеличивается содержание основной токопроводящей фазы-воды, чтоспособствует улучшению условий разряда и гомогенизации смеси при осуществлении РИВ. Как уже указывалось выше,эффективность РИВ напрямую определяется как активацией и созданием новыхактивных центров поверхности твёрдой фазы, так и активацией жидкой фазы впасте. Так как одним из основных эффектов РИВ является комплексная активацияжидкой фазы, при увеличении её количества естественно ожидать закономерногороста достигаемого эффекта.

увеличениеВ/Ц с 0,3 до 0,5 приводит к возрастанию прочности цементного камня в марочномвозрасте по сравнению с контрольными с 30 до 56 %

Кроме этого, эффективность РИВ определяетсямоментом его приложения и числом импульсов. Проведённые исследования показали, чтонаибольший прирост прочности цементного камня имеет место при осуществлении РИВв течение первых 10–20 мин с момента затворения, а энергия, введённая в вяжущуюсистему (число импульсов) соответствует кажущейся энергии активации процессаструктурообразования [1].

Физико-механические характеристики пенобетонов,изготовленных с использованием РИВ с учётом указанных условий, приведены в табл. 2.

Марка по плотности	Пенобетон после РИВ		Контрольный пенобетон		Прирост показателя
	Rсж, МПа	Класс по прочности	Rсж, МПа	Класс по прочности	?Rсж, %
400	1,38	В1	1,12	В0,75	23,2
600	3,25	В2,5	2,63	В2	23,6
800	4,23	В3	3,51	В2,5	20,5

Таблица2.Прочностные показатели пенобетонов D400–800

Как следует изприведённых данных, РИВ повышает прочность пенобетона для всех исследованныхмарок по плотности (D400–800) на один класс за счёт повышения прочности цементно-песчанойматрицы материала. Кроме физико-механических свойств, в результате РИВулучшаются и теплофизические характеристики пенобетонов: снижается коэффициенттеплопроводности (табл. 3).

Марка по плотности	Пенобетон после РИВ	Контрольный пенобетон	Снижение показателя
	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м•K)	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м•K)
400	0,08	0,09	12,2
600	0,10	0,11	13
800	0,17	0,20	15

Таблица3.Теплопроводность образцов пенобетона D400–800

Снижениетеплопроводности пенобетона обусловлено несколькими факторами. Во-первых, врезультате разрядно-импульсного воздействия в вяжущей системе возникает разветвлённаяструктура с большим числом перекрытий. Это обусловливает образованиемелкозернистой структуры цементного камня, в которой тепловой поток прираспространении встречает больше препятствий, что и способствует снижениютеплопроводности. Во-вторых, как показал рентгеноструктурный анализ, в цементномкамне, подвергнутом разрядно-импульсному воздействию, вследствие интенсификацииполимеризации кремнекислородных анионов образуется больше низкоосновныхгидросиликатов кальция. Как показано в работе [2], увеличение в составеновообразований доли низкоосновных гидросиликатов кальция способствует снижениютеплопроводности цементного камня и пенобетона в целом.

Таким образом, проведённые исследованияпоказали, что применение разрядно-импульсного воздействия в технологиипенобетона способствует повышению его прочности на один класс и снижениюкоэффициента теплопроводности на 13–15 %.

Литература:

1. Кузнецов А. Н., Гаркави М. С. Влияниеразрядно-импульсного воздействия на структурообразование и прочность цементногокамня и бетона // Цемент и егоприменение. — 2005. — № 6. — С. 44–45.

2. Чернаков В. А. Закономерности измененияосновных тепло- и механофизических свойств пеноматериалов в зависимости откомпозиционной цементной основы: Автореферат диссертации. — СПб., 2004.