Загрузил samariddin_84

Полистиролбетон

реклама
Технология изготовления полистиролбетона
Легкий бетон с заполнителем из пенополистирола - известный под
названием полистиролбетон, представляет собой легкий бетон с минеральным
вяжущим,
поры
которого
образованы
частицами
вспененного
пенополистирола, используемого в качестве заполнителя. Исключительно
малая
объемная
плотность
частиц
вспененного
пластика
позволяет
производить легкий бетон с объемной массой, диапазон которой может быть
выбран в соответствии с требованиями конкретной области применения, и при
этом бетон имеет соответственно широкий диапазон характеристик.
Легкий бетон с заполнителем из пенополистирола (полистиролбетон),
теплоизоляционные штукатурки на основе пенополистиролбетона известны в
течение длительного времени. В то время, как полистиролбетон известен не
менее 25 лет на нашем рынке, а на западном - более 40 лет, до настоящего
времени ожидания, относительно объема использования полистиролбетона
оправдались
только
в
некоторых
областях
применения.
Однако
в
промышленности строительных материалов наблюдается рост интереса
к полистиролбетону, указывающий на некоторые изменения в этом
отношении, вызванные главным образом следующими причинами:

полистиролбетон стал
серьезной
альтернативой
пенобетона
и
газобетона, из-за более широкой области применения, простоты изготовления
и значительно лучших характеристик материала

требования по теплоизоляции зданий становятся значительно более
жесткими, вследствие этого стало необходимым функциональное разделение
строительных материалов на теплоизоляционные и несущую нагрузку, и эти
материалы должны соответствующим образом сочетаться в элементах зданий.
В этом отношении интересные решения предлагает использование легкого
бетона с заполнителем из пенополистирола (полистиролбетона).
В настоящей статье рассматривается текущее состояние технологий
производства полистиролбетона, уделяя должное внимание использованию
переработанного полистирола, а также недавно разработанных систем на
основе полистиролбетона.
Описание полистиролбетона
Легкий бетон с пенополистирольным заполнителем входит в группу
чрезвычайно легких бетонов, которые производятся с использование
пористых
заполнителей, обычно
имеющих
малую
прочность
Решающим фактором для прочностных свойств является
зерен.
структура
затвердевшей цементной пасты, окружающей частицы заполнителей из
вспененного пластика, и влияющий на массу бетона. Кроме того, важна форма
и
размер
зерен,
а
также
структура
поверхности
используемых
пенополистирольных заполнителей. В отличие от минеральных заполнителей,
дозировка пенополистирольных заполнителей задается не по массе, а по
объему. Таким образом, имеется возможность точно задать объем пор и,
благодаря этому, объемную массу полистиролбетона, и производить
полистиролбетон, имеющим структуру с закрытыми порами. Посредством
выбора объемной массы бетона можно воздействовать на характеристики
полистиролбетона,
чтобы
они
лучше
соответствовали
конкретным
требованиям. В свете сегодняшних требований представляет интерес
полистиролбетон, объемная масса которого находиться в нижнем диапазоне
(< 600 кг/м3). В этом случае сочетание <теплоизолирующего материала> и
<бетона>
в
одном
материале
предлагает
строителям
оптимальную
комбинацию несущих свойств, звукоизоляции, термоизоляции и огнезащиты.
Уже несколько лет после изобретения пенополистиролбетона, названного
Styropor (1951), компания BASF провела первые ориентировочные испытания
по использованию пенополистирола в качестве заполнителя для производства
полистиролбетона (стиропорбетона). Так как высокая стоимость данного
сырья первоначально не позволила рентабельно использовать его в качестве
легкого заполнителя, в конце 1967 года начались новые исследования, и их
интенсивность стала постепенно увеличиваться. К этому времени легкие
заполнители из пенополистирола стали интересной альтернативой легким
минеральным заполнителям, и даже не смотря на их цену, стал наблюдаться
растущий интерес к новым строительным изделиям из полистиролбетона.
Чтобы создать необходимые предпосылки для их выхода на рынок, компания
BASF предприняла следующие меры:

разработка
рецептур
различных
полистиролбетонных
смесей,
позволяющих воспроизводить их на практике

подтверждение всех важных характеристик строительного материала
испытаниями, проведенными официальными организациями

разработка и распространение способов приготовления и укладки

выполнение и оценка практических испытаний с целью подтверждения
успешности применения

помощь и технические консультации для производителей материалов в
отношении разработки производственных систем.
Все эти меры пройдены в нашей стране и есть все предпосылки для
активного применения полистиролбетона. В отличие от легких бетонов с
минеральными
заполнителями,
пенобетонов,
газобетонов,
в
случае
полистиролбетона имеется возможность производства легкого бетона с
объемной
массой
менее
200
кг/м3,
и
соответственно
хорошими
теплоизоляционными характеристиками. Вследствие этого дальнейшее
развитие сконцентрировано на производстве полистиролбетона, попадающего
в этот низший диапазон объемных масс, и в частности на улучшение свойств
легкого
бетона
с
пенополистирольным
заполнителем,
технологии
производства и на разработке строительных систем с применением
полистиролбетона. В качестве заполнителя полистиролбетона используется
пенополистирол с объемной плотностью 10-25 кг/м3, которая не оказывает
влияния на конечную прочность легкого бетона. Размер зерен вспененных
частиц пенополистирола находиться в диапазоне 0,5-3,5 мм, что позволяет
получать мелкопористый скелет бетона и используется сырьевой материал с
размером частиц от 0,2 до 1,0 мм. Легкий пенополистирольный заполнитель
обладает следующими характерными свойствами:

чрезвычайно малая объемная масса

хорошая теплоизоляция вспененных частиц, благодаря которой
практически отсутствует поглощение воды

сферическая форма, являющаяся предпочтительной с точки зрения
статических нагрузок.
Однако, в диапазоне очень низких объемных плотностей гидрофобные
свойства легких пенополистирольных заполнителей с закрытыми порами
могут оказывать неблагоприятное влияние, так как малая прочность сцепления
между цементным тестом и поверхностью частиц может привести к
расслаиванию полистиролбетона во время приготовления и укладки. В первые
годы практического применения, этому эффекту противодействовали
введением добавок, улучшающих прочность сцепления. По этому пути идут
ряд производителей, в основном пытаясь увеличить продажи добавок, так как
западные
производители
и
некоторые
отечественные,
применяют
специальные марки пенополистирола с крупнопористой поверхностью частиц
или специальные устройства, позволяющие без возражений укладывать бетон,
не имеющий таких добавок.
Отходы пенополистирола в качестве легкого заполнителя
В Германии в настоящее время для изготовления упаковочных
материалов ежегодно используется около 40 000 тонн сырья для производства
пенополистирола, из которого получается пенополистирол в объеме до 2
млн.м3. Эти упаковочные материалы содержат 98% воздуха, не содержат ни в
каких количествах фторхлоруглеводов, и могут подвергаться переработке для
того, чтобы вновь послужить какой либо разумной цели. В наше стране тоже
достаточное количество отходов, а с развитием промышленности и ростом
производства изделий остро встает вопрос переработки упаковки. В этой связи
были разработаны системы для вторичной переработки пенополистирола,
позволяющие обеспечить полную утилизацию использованных упаковочных
материалов, получаемых от промышленных, торговых предприятий и от
частных потребителей. В настоящей статье мы рассматриваем только
применение отходов полистирола в легких бетонах. Мелкозернистый
<измельченный материал>, изготавливаемый из отходов производства
пенополистирольной
упаковки,
пригоден
для
использования
при
производстве строительных материалов: в качестве порообразующего
вещества при производстве блоков, панелей, и в качестве легкого заполнителя
для
производства
легкого
бетона
(полистиролбетона).
Для использования измельченного пенополистирола в качестве легкого
заполнителя требуется выполнение определенных требований с целью
предотвращения снижения качества бетона. В том, что касается размеров и
формы
зерен,
различия
между
<измельченным
материалом>
и
свежеиспеченными частицами пенополистирола должны быть настолько
малы, насколько это возможно:

большая часть зерен должна иметь круглую форму

большая часть зерен должна иметь размеры, находящиеся в диапазоне
от 0,5 мм до 4,0 мм

в измельченном материале должны отсутствовать очень мелкие
частицы.
Эти требования к качеству могут быть удовлетворены при соблюдении
следующих условий:

использованием соответствующих дробилок с отделением частиц
пенополистирола в тачках, в которых они сплавились между собой, так что
первоначальная сферическая форма зерен в очень большой степени
сохраняется

размер
частиц
гранул
пенополистирола,
используемого
для
производства упаковочных материалов, обычно соответствует размеру,
требующемуся
для
легкого
пенополистирольного
заполнителя,
изготовленного из <свежего материала>, это достижимо при помощи
использования соответствующих сит в дробилке. В настоящее время такой
подготовленный
<измельченный
материал>
предлагается
некоторыми
западными производителями упаковочных материалов по цене от 12 до 25
евро,
что
намного
ниже
уровня
цен
за
свежевспененный
легкий
пенополистирольный заполнитель.
На российском рынке тоже присутствует <измельченный материал>, к
сожалению редко удовлетворяющий вышеперечисленным требованиям.
Полученные в результате 28-дневных испытаний значения прочности при
сжатии и при изгибе, в каждом случае представляют собой средние значения
для трех образцов. Испытания на прочность при сжатии проводились на кубах
с длиной ребра 20 см, а испытания на прочность при изгибе - на брусках
70*15*15
см.
Прочность
при
сжатии
образцов
полистиролбетона,
изготовленных с использованием пенополистирола из <измельченного
материала> - прежде всего в нижней части диапазона объемных масс
полистиролбетона примерно на 40 % ниже, чем у полистиролбетона,
изготовленного
с
использованием
частиц
свежего
вспененного
пенополистирола. Прочность на растяжение при изгибе обоих вариантов
полистиролбетона в пределах указанного диапазона объемных масс находится
примерно
на
одном
уровне.
Использование
пенополистирола
из
<измельченного материала>, по сравнению со вспененным пенополистиролом
не влияет на теплопроводность, так как она в первую очередь зависит от
объемной массы полистиролбетона. Использование пенополистирола из
<измельченного материала> не оказывает отрицательного влияния на
требования к качеству, такие, как поглощение воды, морозостойкость,
огнестойкость и т. п.
Технология производства полистиролбетона
Этот раздел относится к специальным выводам по технологии
производства полистиролбетона от 200 до 600 кг/м3 (сухая объемная масса),
обладающего хорошими теплоизоляционными свойствами и имеющего
малую массу.
В отличие от легкого бетона с пенополистирольным заполнителем,
имеющего плотность более 600 кг/м3, в данном случае требуется рассмотреть
некоторые специальные особенности, которые оказывают существенное
влияние
на
однородность
смеси,
удобоукладываемость
и
подачу
полистиролбетона, а также на тенденцию к трещинообразованию и от усадки
и расслоения.
Решающее влияние на свойства свежего полистиролбетона оказывает то,
что очень большую часть его объема составляют частицы пенополистирола. В
диапазоне объемной массы меньше 600 кг/м3 количество цементного раствора
недостаточно, для того чтобы полностью заполнить объем <пазух> легкого
заполнителя. Без внесения соответствующих добавок полистиролбетон в
этом диапазоне объемной плотности можно укладывать и уплотнять только с
большим трудом из-за его в основном несвязного характера.
Добавление большого количества воды будет вести к уменьшению
прочности при сжатии и усилению тенденции к трещинообразованию от
усадки и расслоению.
Чтобы
узнать,
как
можно
улучшить
удобоукладываемость
и
уплотняемость полистиролбетона, производились испытания с внесением
различных добавок. В результате оказалось, что наибольшие преимущества
обеспечивают добавки, содержащие воздухововлекающие компоненты, а
также компоненты для стабилизации и разжижжения полистиролбетонной
смеси. При помощи создания очень маленьких сферических воздушных
пузырей (с диаметром до 0,3 мм) объем цементного раствора увеличивается и
уменьшается различие в плотности между цементным раствором и легким
пенополистиролбетонным заполнением. Смесь приобретает пластичную
вязкую
консистенцию.
пенополистирольного
виброуплотнения
значительно
и
Благодаря
этому
заполнителя
даже
предотвращается
удобоукладываемость
улучшается.
Особое
в
случае
свежего
положение
всплытие
интенсивного
полистиролбетона
занимают
белковые
пенообразователи, используемые при механическом производстве воздушных
пен. Они характеризуются очень стабильной структурой пены. Подвижность
и великолепная адгезия этих воздушных пен оказывает исключительно
благоприятное воздействие на удобоукладываемость полистиролбетона даже
в случае относительно малых водоцементных отношений.
Эластичные пенополистирольные заполнители и относительно высокая
пропорция воздушных пузырей не могут противодействовать усадке
затвердевшего цементного теста. Однако влияние излишне большой усадки во
время схватывания и тенденцию к образованию трещин можно уменьшить,
поддерживая полистиролбетон влажным в течение достаточно длительного
времени. На практике очень эффективным оказалось добавление в смесь
совместимых с цементом армирующих волокон. Армирующие волокна в
затвердевшем скелете из цементного теста в полистролбетоне принимают на
себя напряжения, возникающие при растягивающей усадке и изменения
температуры во время схватывания и твердения полистиролбетона, уменьшая
тем самым тенденцию к образованию трещин, и значительно увеличивая
прочность на растяжение при изгибе. Пена добавляется в смеситель во время
приготовления
смеси,
приготовления
полистиролбетона
принудительным
для
чего
перемешиванием.
используется
пригодны
пеногенератор.
обычные
Гравитационные
смесители
Для
с
бетоносмесители
пригодны только условно. Для получения качественной смеси компоненты
закладываются в определенной последовательности. Время перемешивания
должно
составлять
примерно
2
минуты.
Объемная
дозировка
пенополистирольного гравия может изменяться в определенных пределах в
зависимости от того, используется свежий вспененный материал или
<измельченный материал>.
«Рецепт» для приготовления 1 м3 полистиролбетона D400:
цемента – 330 кг;
воды – 150 л;
гранул полистирола – 1 м3;
пенообразователя – 1 кг.
Приготовление полистиролбетона своими руками
Блоки из этого материала разделяют по маркам. В зависимости от
назначения смеси меняется соотношение компонентов и соответственно
марка. Для утепления достаточно изготовить раствор марки D 200-300, для
возведения стен – D 350-450, для несущих конструкций – D 500.
Пропорции для приготовления утеплителя (D 200-300):
AD

Цемент – 160 кг;

Гранулы полистирола – 30 кг;

Вода – 100 л;

Пластификатор – 1 кг.
Пропорции для изготовления блоков (D 350-450):

Цемент – Цемент – 190 кг;

Гранулы полистирола – 10 кг;

Песок – 110 кг;

Пластификатор – 10 кг;

Вода – 115 л.
Пропорции для несущих конструкций (D 500):

Цемент – 215 кг;

Полистирол – 11 кг;

Песок – 180 кг;

Пластификатор – 5 кг;

Вода – 130 л.
Количество воды можно корректировать, если смесь получилась сухой
или
жидкой.
Правильный
состав должен быть однородной
густой
консистенции, не крошится и не рваться, но и не растекаться слишком сильно.
Скачать