Получение различных видов строительных материалов на основе природных и техногенных стекол позволяет полностью утилизировать стеклобой.
Вопрос разработки составов и технологий получения строительных материалов на основе отходов промышленности и быта многие годы, и особенно в последнее время, будоражит умы исследователей, работающих в области строительных материалов. Уже нашли применение вяжущие материалы, бетоны и изделия с использованием различных шлаков, шламов, зол, древесно-стружечных, а также строительных отходов, образующихся при сносе и реконструкции зданий и сооружений. Но исследователи не останавливаются на достигнутом. Ведь актуальность разработки составов и материалов с их использованием диктуется не только экологическими, но и экономическими факторами.
В последние годы наряду с уже известными и традиционными в определенном смысле отходами особый интерес вызывает утилизация несортированного боя искусственных (техногенных) стекол или стеклобоя. Дело в том, что образующийся во время производства брак или бой стекла в большинстве случаев используется этими же заводами повторно. Такое стекло имеет стабильный (в рамках данной технологии) химический состав и находит применение в процессе плавки шихты. Несортированный же бой различных видов стекол (оконного, тарного, оптического и пр.) имеет довольно широкий диапазон химического состава. Плюс возможны посторонние примеси, попадание которых в сырьевую смесь не допустимо, если желательно получить стекло с определенным составом или качеством. Поэтому несортированный стеклобой, в огромных количествах образующийся в отвалах и на свалках, до сих пор не находит должного применения.
Следует отметить, что с экологической точки зрения стекло считается наиболее трудно утилизируемым отходом. Оно не подвергается разрушениям под воздействием воды, атмосферы, солнечной радиации, мороза. Кроме того, стекло - это коррозионностойкий материал, который не разрушается под воздействием подавляющего количества сильных и слабых органических, минеральных и биокислот, солей, а также грибков и бактерий. Поэтому если органические отходы (бумага, пищевые отходы и пр.) полностью разлагаются уже через 1-3 года, полимерные материалы - через 5-20 лет, то стекло, как и сталь, способно сохраняться без особых разрушений десятки и даже сотни лет.
Объемы неиспользованного стеклобоя, по данным Института вторичных ресурсов, составляли на 2000 год более 2,5 млн. тонн. По одному только Красноярскому краю в отвалах скопилось более 1650 тонн. Среди всего многообразия городских отходов стеклобой занимает одно из лидирующих мест, более 20% от общего количества.
Многие ведущие научно-исследовательские центры в России, странах СНГ и за рубежом последние годы ведут активные работы в области утилизации стеклобоя. Так, например, в США, на исследования, проводимые специалистами инженерного факультета и прикладных наук Колумбийского университета (штат Нью-Йорк), связанные с проблемой замены каменного заполнителя в бетоне боем стекла, было выделено $444 млн. (!)
Уже более пятнадцати лет в Московском государственном строительном университете (бывшем МИСИ) на кафедре технологии отделочных и изоляционных материалов (ТОИМ) изобретатели Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, В.Ю. Буров, Б.М. Румянцев ведут разработки составов и технологий для получения различаных видов строительных материалов на основе природных и техногенных стекол. Эти материалы не предусматривают использования традиционных вяжущих веществ (таких как цемент, известь, гипс) или заполнителей и позволяют полностью утилизировать стеклобой.
Энергосберегающая технология изготовления материалов на основе стеклобоя чрезвычайно проста, не требует специального оборудования и позволяет организовать производство на свободных площадях действующих предприятий стройиндустрии без существенных капиталовложений.
После сортировки, дробления, помола и рассеивания на фракции стекло можно считать полностью подготовленным для получения строительных материалов. Фракции стеклобоя более 5 мм используются в бетонах з качестве крупного заполнителя, мелкие фракции (менее 5 мм) - в качестве мелкого заполнителя.песка, а тонкомолотый порошок - как связующее.
Так как стеклобой при затворении водой не проявляет вяжущих свойств, то чтобы началась реакция гидратации, необходимо использовать активизатор в виде соединения щелочного металла. В щелочной среде стеклобой гидратируется с образованием кремниевых кислот, которые при достижении определенных значений кислотности среды начинают превращаться в гель. А гель, уплотняясь, омоноличивает крупные и мелкие фракции заполнителя. В итоге получается плотный, прочный и долговечный силикатный конгломерат -стеклобетон.
Отверждение материалов, изготовленных на основе стеклобоя, может происходить как в нормальных температурно-влажностных условиях при 20е С, так и при температурах 40-50° С в воздушно-сухих условиях, а для придания им специальных заданных свойств - в условиях тепловлажностной обработки при 85 ± 5е С или при повышенных температурах 300-400° С.
На составы вяжущих композиций, бетонных смесей, а также способ получения поризован-ных бетонов получены авторские свидетельства и патенты (а. с. 1073208, 1112724, заявка на пат. 2001135106).
Материалы на основе стеклобоя отвечают соответствующим требованиям действующих ГОСТов. Более того, они не уступают по своим общестроительным и функциональным свойствам современным аналогичным материалам на основе традиционных вяжущих. А по ряду показателей, таких как биостойкость, теплопроводность, кислотостойкость, даже превосходят их.
Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП материалов о принципах экотуризма, туристических маршрутах, обзор и анализ предложений вы можете найти там, где вам максимально удобноЧто такое стеклобетон?
Традиционно в качестве основного строительного материала используется бетон. Мы привыкли к этому, и не всегда, задумав новый проект, изучаем современные разработки. Бетон – привычен и доступен. Но бывают ситуации, при которых стоит обратить свое внимание на новинки строительной промышленности. К ним по праву относится стеклобетон (стеклонаполненный композит), отличительная черта которого – повышенная сопротивляемость растяжению. Это делает бетонные сооружения на порядок прочнее. Но, чтобы разобраться, какой вариант стеклобетона следует выбрать, ознакомьтесь с отличительными чертами каждого вида.
Разновидности
В зависимости от того, в каком виде состав модифицируется стеклом, стеклобетон бывает следующих видов:
- бетон, армированный стеклом;
- состав с добавлением жидкого стекла;
Стеклобетон – очень гибкий, упругий и высокопрочный материал, который, оставаясь бетоном, является, тем не менее, необычно легким
- стеклобетон с фиброй;
- полупрозрачный массив с оптоволокном;
- состав со стеклянным боем;
- раствор, где стекло использовано как связующий элемент.
Преимущества
В связи с использованием специальных наполнителей, стеклобетон превосходит традиционный бетон. Главные преимущества:
- Уменьшенная масса, так как основные наполнители – цемент, стекловолокно, песок, смешаны в равных пропорциях.
- Увеличенная прочность, так как стеклонаполненный композит отличается повышенной устойчивостью к деформациям, а параметры ударной стойкости пятнадцатикратно превышают характеристики бетонного раствора.
- Расширенная область использования и широкая номенклатура изготавливаемых из бетона со стеклянным наполнителем изделий.
- Значительное количество возможных добавок, разносторонне влияющих на характеристики.
Стеклоармированный состав
Бетон, армированный стекловолокном, по сути, сходен с железобетоном. В нем применяется , вместо металлической. Исходя из этого отличия, ясно прорисовываются преимущества:
- увеличенная теплоизоляция;
Альтернатива бетону - стеклобетон, обладающий большей прочностью, морозостойкостью и теплопроводностью
- небольшой вес. Применение композитобетона существенно снижает нагрузку на фундамент;
- при отрицательных температурах не замерзает, что позволяет облегчить зимой строительные работы;
- доступная стоимость.
Бетон с жидким стеклом
При ведении строительства в регионах с низкими грунтовыми водами, рекомендуется применять для заливки фундаментов состав с добавлением жидкого стекла. Антисептические свойства силикатного стекла позволяют применять при возведении колодцев, бассейнов и других искусственных водоемов. Высокие показатели термостойкости делают возможным применение при устройстве печей, каминов.
Используется жидкое стекло в двух вариантах:
- Наиболее оперативный метод – развести стекло водой, и уже готовый раствор смешать с бетоном. Если вводится неразведенное стекло, это вызывает появление трещин на верхнем слое.
- При втором варианте стекло используется как грунтовка. Его наносят на готовый блок. Если же сверху нанести еще один тонкий слой цемента со стеклом, то изделие будет надежно защищено от влаги.
При приготовлении такой бетонной смеси, учитывайте, что она достаточно быстро твердеет. Готовьте раствор небольшими порциями, чтобы успеть его безотходно использовать.
Общее для всех стеклобетонов свойство – это бетон, в который как составная часть добавлено стекло в разных видах
Композит с фиброй
Фибра – это волокно, устойчивое к воздействию щелочи. Добавка в бетон повышает прочностные характеристики и обеспечивает декоративные свойства.
В зависимости от вида и количества добавок свойства стеклофибробетона изменяются, но неизменными остаются:
- устойчивость к влаге;
- повышенная ударная прочность;
- морозоустойчивость;
- небольшой вес;
- устойчивость к воздействию химических реагентов.
Бетонный состав с оптическими волокнами (литракон)
Основными ингредиентами, наполнителями массива являются оптические волокна, изготовленные из стекла, имеющего увеличенную длину. При формировании состава волокна хаотически армируют блок, а после очистки торцов беспрепятственно пропускают свет. Возможность массива пропускать свет зависит от концентрации волокон, степени цветопередачи материала.
Свойства стеклофибробетона.
Стеклофибробетон (СФБ) – является разновидностью фибробетона и изготавливается из цементно-песчаного раствора и армирующих его отрезков стекловолокна (фибр), равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей. СФБ применяется в тонкостенных элементах и конструкциях зданий и сооружений, для которых существенно важным является: снижение собственного веса, повышение трещиностойкости, обеспечение водонепроницаемости бетона и его долговечности (в том числе в агрессивных средах), повышение ударной вязкости и сопротивления истиранию, а также повышение архитектурной выразительности и экологической чистоты. СФБ рекомендуется для изготовления конструкций, в которых могут быть наиболее эффективно использованы следующие его технические преимущества по сравнению с бетоном и железобетоном:
- Повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость, морозостойкость и атмосферостойкость;
- Возможность использования более эффективных конструктивных решений, чем при обычном армировании, например, применение тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой арматуры и др.;
- Возможность снижения или полного исключения расхода стальной арматуры;
- Снижение трудозатрат и энергозатрат на арматурные работы, повышение степени механизации и автоматизации при производстве фибробетонных конструкций, например, сборных тонкостенных оболочек, складок, ребристых плит покрытий, монолитных и сборных полов промышленных и общественных зданий, конструкций несъемной опалубки и др.
- На изгиб;
- На сжатие при эксцентриситетах приложения продольной силы, например, в элементах пространственных перекрытий;
- Преимущественно на ударные нагрузки, истирание и атмосферные воздействия.
Свойства СФБ в марочном возрасте.
| Плотность по ГОСТ 12730.1-78 | 1700-1900 кг/м3 |
| Ударная вязкость (по Шарпи) | 110-250 Дж/м2 |
| Прочность при сжатии по ГОСТ 10180-90 | 490-840 кг/см2 |
| Предел прочности на растяжение при изгибе по ГОСТ 10180-90 | 210-320 кг/см2 |
| Модуль упругости по ГОСТ 10180-90 | (1.0-2.5) 104 МПа |
| Прочность на осевое растяжение по ГОСТ 10180-90: условный предел упругости / предел прочности | 28-70 кг/см2 / 70-112 кг/см2 |
| Относительное удлинение при разрушении | (600-1200) 10-5 или 0.6-1.2% |
| Сопротивление срезу: между слоями / поперек слоев | 35-54 кг/см2 / 70-102 кг/см2 |
| Коэффициент температурного расширения | (8-12) 10-6 ºС-1 |
| Теплопроводность по ГОСТ 7076-90 | 0.52-0.75 Вт/см2 ºС |
| Водопоглощение по весу по ГОСТ 12730.3-78 | 11-16% |
| Водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5-78 | W6-W12 |
| Морозостойкость по ГОСТ 10060.0-95 | F150-F300 |
| Сгораемость по ГОСТ 12.1.044-89 | Несгораемый материал, скорость распространения огня 0 |
| Огнестойкость по ГОСТ 30247.1-94 | Выше огнестойкости бетона (лучше сохраняет прочностные свойства при пожаре 1000..1100 ºС) |
Сырьё для стеклофибробетона.
Исходными материалами для производства СФБ являются: цемент, песок, вода, щелочестойкое стекловолокно и химические добавки. Для получения каких-либо особых свойств СФБ вместе с этими основными материалами могут также использоваться полимеры, пигменты и другие химические добавки.
Цемент: Для производства СФБ используется портландцемент марки не ниже М400. Выбор конкретного вида портландцемента – обычного (без добавок), быстротвердеющего, цветного — диктуется назначением СФБ-изделия. Используемый цемент должен соответствовать общепринятым строительным нормам. В России портландцемент должен соответствовать ГОСТ 31108-2003 (настоящий стандарт идентичен стандарту EN 197-1:2000, разработанным Европейским комитетом по стандартизации). Портландцемент по ГОСТ 10178-85 тоже используется при производстве СФБ, поскольку ГОСТ 31108-2003 не отменяет ГОСТ 10178-85, который можно применять во всех случаях, когда это технически и экономически целесообразно.
Песок: Выбор заполнителя (песок), имеет очень большое значение для производства качественного СФБ. Песок должен быть предварительно просеян и промыт. Попадание отдельных частиц более 3 мм не допускается (при эксплуатации оборудования для производства СФБ работа без сита не допускается). Для ручного пневмонабрызга СФБ модуль крупности не должен превышать 2,5 мм (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-93 по зерновому составу, наличию примесей и загрязнений (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Кварцевые пески наиболее широко применяются в производстве СФБ. Кварцевый песок должен отвечать требованиям ГОСТ 22551-77. В составе кварцевого песка фракция менее 150 мкм не должна превышать 10% (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Просушенный песок позволяет облегчить контроль за приготовлением смеси (это относится к водоцементному соотношению) и обычно уже приобретается сухим и далее хранится в сухом состоянии либо в мешках, либо в бункерах.
Стекловолокно: Для фибрового армирования СФБ-конструкций применяется фибра в виде отрезков стекловолокна длиной от 10 мм до 37 мм (длина фибры принимается в зависимости от размеров и армирования конструкций согласно ВСН 56-97), изготавливаемая путем рубки ровинга из щелочестойкого стекловолокна – это стекловолокно с добавками оксида циркония ZrO 2 . Можно использовать следующее стекловолокно, например, компаний Fibre Technologies International Ltd. (Бристоль, Англия), L’Industrielle De Prefabrication (Прист, Франция), Cem-Fil (Чикаго, США), NEG (Nippon Electric Glass, Токио, Япония), ARC-15 или ARC-30 (Китай) и другие. Стеклянный ровинг должен соответствовать ГОСТ 17139-2003. Стеклоровинг при хранении и в процессе проведения работ не должен подвергаться увлажнению. Бухту влажного стеклоровинга перед началом использования необходимо просушить при температуре 50-60°С в течение 0.5-1.5 часов до весовой влажности не более 1%.
Вода: Для производства СФБ используется вода по ГОСТ 23732-79. В условиях крайних температур могут быть необходимы подогрев, или, наоборот, охлаждение воды.
Химические добавки: широко применяются при изготовлении СФБ с целью воздействия на производственный процесс и улучшения ряда конечных свойств изделий. Пластификатор следует использовать для поддержания подвижности смеси при снижении водоцементного отношения. С помощью добавок можно также ускорять, замедлять или снижать водоотделение, регулировать водостойкость материала, снижать расслаивание смеси. Подбор наиболее подходящей добавки зависит и от некоторых местных факторов, в частности, используемых цемента и песка, а также климатических условий. Химические добавки должны удовлетворять ГОСТ 24211-2003. Химические добавки классифицируются по группам:
- Суперпластификаторы – это высокоэффективные разжижители бетонных и растворных смесей, который позволяют в несколько раз повысить их подвижность, не вызывая при этом снижения прочности бетона или раствора. При введении суперпластификаторов значительно снижается содержание воды в цементно-песчаной смеси;
- Воздухововлекающие добавки – повышают морозостойкость СФБ и долговечность, увеличивают подвижность, солестойкость;
- Противоморозные добавки – обеспечивают сохранение в цементно-песчаных смесях жидкой фазы необходимой для твердения цементного теста;
- Ускорители схватывания – вводятся при температурах ниже +10ºС, для сокращения режима тепловой обработки, ускорения схватывания и твердения СФБ;
- Замедлители схватывания – вводятся для увеличения времени загустевания в условиях сухого и жаркого климата;
- Гидрофобизаторы – придают СФБ гидрофобные свойства, сильнее проявляется водоотталкивающий эффект.
Пигменты: могут применяться для окрашивания либо белого, либо серого цементов. С целью получения равномерного цвета и постоянной окраски поверхности пигменты применяются для лицевого (т.н. пленочного) слоя, который затем подвергается дополнительной обработке, обычно с помощью пескоструйной обработки или полирования.
Формы для изделий из стеклофибробетона.
Формы могут быть изготовлены из целого ряда материалов, которые должны обеспечивать требуемую оборачиваемость, выдерживать размерную точность и качество отделки поверхности. Материалом для форм могут служить сталь, фанера, стеклопластик, резина, полиуретан, силикон, а также в отдельных случаях и сам СФБ. Формы могут быть изготовлены из целого ряда материалов, которые должны обеспечивать требуемую оборачиваемость формы, выдерживать точность и качество отделки поверхности изделий. Наиболее распространенными материалами для форм являются:
- Формы из полиуретана (ПУ). Одни из самых популярных форм для производства СФБ-изделий. Благодаря гибким формам из полиуретана компенсируется начальная усадка стеклофибробетона. Изделия могут быть распалублены без повреждения как самих форм, так и непосредственно изделий. Преимуществами гибких форм являются их высокая оборачиваемость и долговечность, быстрота расформовки СФБ-изделий, а также улучшенное качество поверхности отформованных изделий и меньший процент брака. Полиуретановые формы позволяют получать СФБ-изделия с «отрицательными» углами. Полиуретановые формы обладают способностью сохранять заданные размеры и изначальную геометрию, выдерживать все нагрузки, вызываемые ежедневным процессом формования, распалубки изделий, а также перемещениями самой формы. Полиуретан производится путем смешивания соответствующих полиуретановых компонентов А и Б. Обычно компоненты А и Б для полиуретановых форм имеют простое соотношение компонентов при смешивании (1:1). Простая процедура переработки двух компонентов (перемешивание компонентов производится с помощью ручного миксера). Имеется возможность переработки при комнатной температуре. Полиуретановые формы отличает длительный срок эксплуатации (большое число циклов оборачиваемости), высокая влагоустойчивость, оптимальное сочетание эластичности с прочностными характеристиками с высокой прочностью на разрыв, химическая стойкость к щелочной среде цементно-песчаных смесей и абразивостойкость, а также высокое качество воспроизведения мельчайших деталей модели с минимальной усадкой. Для получения поверхности СФБ-изделий, соответствующих профилю формы, последние необходимо смазывать специальными составами. Для этого подготавливают консистентную разделительную смазку. Например, вазелино-стеариновую, расплавляя стеарин и технический вазелин на водяной бане с последующим добавлением солярового масла, перемешиванием и остыванием смазки, после чего она готова к употреблению. Еще для смазки рекомендуется применять: стеарино-парафиновую пасту (состав в процентах-% по массе: парафин — 19, стеариновая кислота — 15, крахмал — 1, росин — 65); водомасляные эмульсионные смазки на основе эмульсола ЭКС; водоэмульсионные смазки ОЭ-2 или ЭСО; машинное или трансформаторное масло. Разрешается применять и другие смазки, обеспечивающие сохранение высококачественной поверхности материала, например, превосходно себя в этом качестве зарекомендовала смазка — веретенное масло. Консистенция смазки должна обеспечивать возможность ее механизированного нанесения СФБ на поверхность форм. Все виды смазок должны соответствовать ГОСТ 26191-84.
- Стеклопластик. Формы из стеклопластика обладают большой долговечностью, чем полиуретановые формы, позволяют передать любую текстуру изделия. К недостаткам форм из стеклопластика можно отнести невозможность их использования для производства декоративных изделий с текстурой, содержащей отрицательные углы;
- Сталь. Используется в тех случаях, когда требуется многократное повторное использование формы при производстве, в большей части, стандартных СФБ-изделий. Например, массивные панели без сложной текстуры (облицовка, элементы несъемной опалубки), несложные изделия поточного типа;
- Дерево. Это самый простейший материал для форм. Естественно, качество поверхности такой формы необходимо отслеживать и постоянно контролировать. К недостаткам форм из древесины можно отнести недолговечное сохранение своей правильной геометрии при многократном использовании (циклы термокамеры с повышенной влажностью в купе с сушкой могут деревянную форму «повести»). Конечно, с помощью специальных обрабатывающих составов можно защитить форму – и это тоже нужно иметь в виду;
- Резина (каучук, силиконы). Это универсальные формы. Похожи на формы из полиуретана. Отличительной особенностью таких форма является необходимость использования жесткой основы – «обвязки» для фиксации. Лучше всего было бы сказать, что резиновые формы используются как вкладыши в жесткую основу. Жесткой основой резиновых форм может служить деревянная обвязка, стеклопластиковая основа, реже — металлическая основа. Формовочные резины могут быть в виде достаточно упругих листов или блоков, в пастообразном виде, в жидком виде. Диапазон материалов, которые могут использоваться в качестве прототипа — очень разнообразен: металлы, воск, стекло, дерево, пластмассы, модельная глина и любые другие материалы. Резины подразделяются на твердые и мягкие. Твердые резины хороши для изготовления плоских изделий. Мягкие резины позволяют изготавливать очень объемные, сложные и филигранные изделия, извлекать их из формы без повреждений. Однако, слишком мягкие резины не в состоянии противостоять давлению СФБ-смеси, что может привести к деформации самого СФБ-изделия. В таких случаях, для получения качественного изделия, резиновую форму закрепляют в жестком металлическом корпусе. Чем выше удлинение материала, тем легче растянуть резиновую форму для извлечения СФБ-изделия без повреждений. Для качественных жестких резин — эта величина около 200%, для мягких — от 300% до 850%.
- Другие материалы для форм. Вышеприведенный перечень не является исчерпывающим, и многие другие материалы, включая полипропилен, строительный гипс, а также и сам СФБ, могут успешно применяться для изготовления форм.
Организация производственного участка.
Производство СФБ предпочтительнее организовывать в цехе, а не на открытой площадке, поскольку температура должна быть не ниже +10 о С. Оптимальный температурный режим — в пределах от +15 о С до +30 о С. Размеры цеха зависят от объема выпуска СФБ-изделий, минимально рекомендуемая площадь цеха должна составлять не менее 100 м 2 .
Для организации одного поста СФБ-производства требуются:
- электроэнергия мощностью не менее 4 кВт (без учета потребления мощности компрессором), 3 фазы, заземление;
- вода;
- сжатый воздух (1500-2000 л/мин, давление 6-9 bar);
- Оборудование для стеклофибробетона «ДУГА® С» ;.
- Дополнительное оборудование и приспособления (подъёмники, весы, шпатели, валики для прикатки смеси).
Если применяется выдерживание СФБ-изделий во влажной среде, в цехе следует предусмотреть участок для хранения СФБ-изделий в течение одной недели. При этом важно, чтобы на данном участке обеспечивался контроль температуры и уровня влажности. Наличие участка термовлажностной обработки на СФБ-производстве является желательным, но необязательным. Участок термовлажностной обработки только что произведенных СФБ-изделий позволит уменьшить время оборачиваемости форм, а также повысит характеристики СФБ-изделий.
СФБ-изделия имеют небольшую толщину, а значит — значительно меньший вес по сравнению с аналогичными изделиями из обычного бетона (если рассматривать одинаковые показатели прочности на сжатие и изгиб), они все же являются слишком тяжелыми для их перемещения вручную, поэтому следует предусмотреть возможность использования соответствующих подъемных механизмов.
Приготовление цементно-песчаных растворов для дисперсно-армированных СФБ осуществляют в лопастных растворосмесителях принудительного действия, например, таких как СО-46Б и другие. Для приготовления и хранения рабочих растворов добавок используются емкости.
Отношение заполнителя (песка) к цементу принимается равным единице с возможностью дальнейшей корректировки и зависит, в общем случае, от типа СФБ-изделия, его габаритов, условий применения СФБ-изделий и прочее. Расчет водоцементного соотношения и его корректировка осуществляются в соответствии с ВСН 56-97. Водоцементное отношение (без применения пластифицирующих добавок) обычно находится в пределах 0.40 – 0.45. С использованием пластифицирующих добавок водоцементное соотношение изменяется до 0.28 – 0.32.
После того как выбраны исходные сырьевые материалы, подбирается состав смеси с учетом следующих рекомендаций:
- Водоцементное отношение. Оно должно быть как можно более низким, но при этом смесь должна оставаться достаточно подвижной для ее подачи растворонасосом и последующего пневмонабрызга. Водоцементное отношение цементного-песчаного раствора, применяемого для изготовления СФБ, должно отвечать оптимальной вязкости (подвижность П4-П5), соответствующей осадке стандартного конуса по ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытания». В общем случае, водоцементное соотношение имеет сложную зависимость и зависит от активной марки цемента, коэффициента нормальной густоты цементного теста, коэффициента водопотребности песка и расчетного коэффициента стеклофибробетона на сжатие.
- Соотношение песка и цемента. Соотношение 1:1 является наиболее широко применяемым в настоящее время. Корректировка соотношения осуществляется в соответствии с ВСН 56-97.
- Содержание стекловолокна или коэффициент армирования. Это процентное отношение веса стекловолокна к весу всего композита — СФБ, то есть с учетом массы самого стекловолокна. Для ручного пневмонабрызга это отношение обычно составляет от 3 до 6%, иногда и выше. Расчет коэффициента армирования осуществляется в соответствии с ВСН 56-97.
Рассмотрим рецептуру, которая получила название «классической» как за наиболее часто используемую. «Классической» рецептурой является следующий состав на один условный замес, количество стекловолокна 5%:
* — дозировка зависит от концентрации, поэтому для одного и того же количества используемого цемента может быть различным. Дозировка указывается производителем добавки.
Вес всего раствора составляет = 50+50+16+0.5=116.5 кг, тогда содержание 5% стекловолокна – это 6 кг.
Для получения однородной смеси необходимо произвести точное взвешивание исходных материалов и строго следовать основным требованиям при работе со смесителем. Перед тем как приступить к приготовлению смеси следует точно взвесить необходимые количества песка и цемента с помощью весов (см. раздел «Дополнительные приспособления»). Дозировка воды и жидкой добавки может быть произведена по весу, объему или, что предпочтительнее, с помощью специального дозирующего автоматического устройства.
Подробные рекомендации по нанесению стеклофибробетона, подготовке, использованию, распалубке и промывке форм, техническому обслуживанию и консервации оборудования указаны в паспорте на комплекс для стеклофибробетона «ДУГА® С» и технологической инструкции по работе со стеклофибробетоном из комплекта документации на оборудование.
GD Star Rating
a WordPress rating system
Альтернатива бетону - стеклобетон, обладающий большей прочностью, морозостойкостью и теплопроводностью. На рынке присутствует шесть видов стеклобетона, и о них пойдёт речь в этой статье.
Каждый дом – это уникальное сооружение со свойственными только ему характеристиками. Даже если используется типовой проект, при строительстве приходится учитывать такие факторы, как особенности грунта, глубина его промерзания, влажность почв и воздуха, преобладающий ветер и сила ветра. Учитывать – это значит вносить соответствующие коррективы в проект.
Например, повышенная сейсмоопасность региона потребует увеличения общего метража и диаметра арматуры, уменьшение шага её вязки; при повышенной влажности грунта необходимо увеличение слоя бетона вокруг арматуры – чтобы замедлить её коррозию, и т. д. Иногда такие вопросы можно решить заменой расчетного материала на иной, с более удобными и выгодными в данной ситуации характеристиками, или удешевить строительство за счет равнопрочностной замены материалов на более дешевые.
В описанных выше случаях, например, альтернативой удорожанию фундамента за счет увеличения количества материала может стать применение стеклобетона.
Однако стеклобетон – это очень большая группа строительных материалов, обладающих различными свойствами, поэтому стоит разобраться с классификацией и свойствами разных видов стеклобетона, их сильными и слабыми сторонами, прежде чем остановиться на каком-то конкретном виде.
Общее для всех стеклобетонов свойство – это бетон, в который как составная часть добавлено стекло в разных видах. Функция этой добавки и определяет свойства полученного материала.
Классификация стеклобетона:
- Стеклоармированный бетон (композитобетон);
- Бетон с добавлением жидкого стекла;
- Стеклонаполненный бетон с фиброй (стеклофибробетон);
- Стеклооптикобетон (полупрозрачный с оптическим волокном);
- Стеклонаполненный бетон со стеклянным боем;
- Стеклобетон со стеклом в виде связующего вещества.
Свойства стеклобетонов
Стеклоармированный бетон (композитобетон)
По сути, это аналог железобетона, технологическое различие состоит лишь в замене металлического арматурного прутка на стекловолоконный (композитный). Однако этот тип бетона именно из-за замены арматуры отличается рядом свойств.
Нужно учесть, что именно вызывает необходимость армирования бетона: это его малая прочность на растяжение, изгиб, сжатие. Этот его недостаток и устраняет армирование.
Сейчас на смену дорогому (во всех смыслах) металлическому арматурному прутку приходят менее дорогие композитные материалы на основе пластика, стекла или базальтового волокна. Наиболее востребована стеклопластиковая арматура, она хоть и уступает немного в прочности базальтовой, но зато значительно дешевле.
- Малый вес арматуры: стеклопластиковая арматура в 5 раз легче стальной одинакового с ней диаметра, а при равнопрочностном диаметре – почти в 10 раз.
- Стеклопластиковая и базальтовая арматура выпускаются в виде жгута, свернутого в бухты по 100 м (вес бухты от 7 до 10 кг), диаметр бухты около метра, что позволяет перевозить её в багажнике легковушки, то есть очень удобна в перевозке и безотходной нарезке, в отличие от металлического прутка – более тяжелого и требующего длинномерного грузового транспорта.
- Стеклопластиковая и базальтовая арматура в 2,5-3 раза прочнее на растяжение, чем стальная того же диаметра, что позволяет заменять стальную арматуру на стекловолоконную с меньшим диаметром без потери прочности (это и называется равнопрочностной заменой).
- Стеклопластиковая и базальтовая арматура имеют в 100 раз меньшую, чем металл, теплопроводность и поэтому не являются мостиком холода (теплопроводность стеклоарматуры – 0,48 Вт/м2, теплопроводность металлоарматуры – 56 Вт/м2).
Стеклокомпозитная арматура не подвержена коррозии и устойчива к агрессивным средам (хотя желательно избегать сильнощелочных сред). Это значит, что она не изменяет своего диаметра, даже если находится во влажной среде. А металлическая арматура, как известно, при плохой гидроизоляции бетона может корродировать до своего полного разрушения. При этом подвергшаяся коррозии металлическая арматура за счет оксидов увеличивается в объеме (почти в 10 раз) и сама способна разорвать бетонный блок.
Вследствие этого можно безопасно уменьшать толщину защитного слоя бетона блоков, армированных стеклопластиком. Ведь большая толщина защитного слоя была обусловлена необходимостью защитить стальную арматуру от влаги, пропитывающей верхний слой бетона, и тем самым предотвратить возможную коррозию. Снижение толщины защитного слоя вместе с малым весом самой арматуры дает значительное уменьшение веса конструкции без снижения ее прочности.
А это, во-первых, снижение цены конструкции из стеклобетона; во-вторых, снижение веса всего здания; в третьих, уменьшение нагрузки на фундамент – и дополнительная экономия на размере фундамента.
Стеклоармированный бетон получается более прочным, теплым и дешевым.
Бетон с добавлением жидкого стекла
Жидкое силикатное натриевое (реже калийное) стекло добавляют в бетон с целью повышения устойчивости к воздействию влаги и высоких температур и обладает антисептическими свойствами, поэтому его рекомендуют использовать при заливке фундаментов на болотистых грунтах и в гидросооружениях (колодцы, водопады, бассейны), а для повышения термостойкости – при устройстве каминов, котлов и банных печей. Фактически здесь стекло выступает в роли связующего.
Существуют 2 способа использования жидкого стекла для улучшения свойств бетона:
- Стеклом, разбавленным водой до нужной пропорции, затворяется сухая смесь. На 10 литров готового водостойкого бетона вводят 1 литр жидкого стекла. Вода, использованная для разведения жидкого стекла, не учитывается и не влияет на объем воды, необходимый для замеса бетона, так как полностью расходуется на химические реакции стекла и бетона для образования соединений, препятствующих промоканию верхнего слоя бетона.
Добавление неразведенного стекла (или даже его раствора в нужном разведении) в уже готовую смесь ухудшает свойства бетона, ведет к растрескиванию и повышению хрупкости.
- Нанесение жидкого стекла в виде грунтовки (гидроизоляции) на поверхность готового бетонного блока. Однако лучше после такой грунтовки нанести еще один слой цементной смеси с содержанием жидкого стекла. Этим способом можно защищать от влаги и обычные бетонные изделия (главное, наносить грунтовочный и штукатурящий слой не позднее чем через сутки после заливки либо обкалывать и смачивать предварительно поверхность, иначе сцепление слоёв будет слабым).
Добавление жидкого стекла увеличивает скорость отвержения готовой бетонной смеси (она затвердевает за 4-5 минут), и тем быстрее, чем концентрированнее был раствор стекла. Поэтому готовят такой бетон маленькими порциями, а стекло обязательно разбавляют водой.
Стеклонаполненный бетон с фиброй (стеклофибробетон)
Бетон, армированный щелочестойким стекловолокном (фиброй), называется стеклофибробетоном. Это строительный универсальный материал, позволяющий изготавливать и монолитные блоки, и листовой материал (стеклоцементный лист, фактически технологический аналог шифера), продающийся сейчас под торговой маркой «Японские стеновые панели».
Свойства и качества материала могут изменяться под действием добавок или изменения количества добавок: акриловых полимеров, быстросхватывающегося цемента, красителей и др. Стеклофибробетон - гидростойкий, легкий и очень прочный материал, обладающий ценными декоративными свойствами.
Материал состоит из мелкозернистого бетона-матрицы, наполненного песком (не более 50 %) и отрезками стеклянного волокна (фиброй). По прочности на сжатие такой бетон прочнее обычного вдвое, по прочности на изгиб и растяжение в среднем в 4-5 раз (до 20 раз), ударная прочность выше в 15 раз.
Повышена также химическая стойкость и морозостойкость. Однако наполнение бетона фиброй достаточно сложный процесс, так как фибра должна распределиться равномерно. Вводят её в сухую смесь. Наполнение фиброй повышает жесткость смеси, она менее пластична, хуже уплотняется, требует обязательного виброуплотнения в большом слое. Листовые материалы изготавливаются методом набрызга и напыления.
Стеклооптикобетон (Литракон)
Изготавливается на основе бетона-матрицы и особым образом ориентированных длинных стеклянных (в том числе оптических) волокон.
Оптические волокна пронизывают блок насквозь, армирующие расположены между ними хаотично. В итоге шлифовки торцы оптических волокон освобождаются от цементного молочка и могут проводить свет практически без потерь.
От количества и расположения оптических волокон зависят уровень прозрачности и цветопередачи материала. При этом толщина блока может быть при необходимости увеличена до десятка метров – столько, сколько позволяет оптическое волокно, а оно может быть, естественно, любой длины.
Материал пока очень дорогой, порядка $1000 за квадратный метр, однако ведутся разработки по его удешевлению. Имеет стеклоарматуру. Материал может быть имитирован в домашних условиях, если имеется оптическое волокно и терпение, но не как строительный, а скорее как декоративный.
Стеклонаполненный бетон со стеклянным боем
Этот вид бетона позволяет экономить на наполняющих материалах, заменяя песок и щебень на стеклянный бой и замкнутые стеклянные ёмкости (трубки, ампулы, шарики). Причем щебень может быть заменен на стекло на 20–100 %, без потери прочности и со значительным снижением веса готового блока.
Стеклобетон со стеклом в виде связующего вещества
Как правило, этот вид бетона для промышленного производства: он и изготавливается на предприятиях и используется на них, ибо обладает высокой кислотоупорностью и относительно низкой щелочеустойчивостью.
Стекло сортируют, дробят и размалывают, а потом просеивают через грохоты, разделяя на фракции. Частицы более 5 мм используются в качестве крупного заполнителя, менее 5 мм вместо песка, а тонкомолотый порошок как связующее.
Однако, если имеется возможность тонкого помола стекла, этот бетон вполне можно сделать самостоятельно.
Стеклянный порошок при затворении водой сам по себе не проявляет вяжущих свойств, необходим катализатор. В щелочной среде (кальцинированная сода) стеклобой растворяется, образуя кремниевые кислоты, которые вскоре начинают превращаться в гель. Этот гель скрепляет фракции заполнителя и после отверждения (при нормальной или повышенной температуре, это зависит от свойств стекла и наполнителя) получается долговечный и прочный силикатный конгломерат – кислотоупорный стеклобетон.
Возможно изготовление в бетономешалке бетона только на силикатном связующем. Сначала перемешивают 4-5 мин сухие компоненты (песок, щебень, молотый наполнитель и отвердитель (кремнефтористый натрий), затем во вращающуюся бетономешалку заливают жидкое стекло с модифицирующей добавкой. Смесь перемешивается 3-5 мин, до однородности. Жизнеспособность смеси на этом вяжущем будет всего 40-45 мин.
Такой бетон не уступает по своим строительным свойствам материалам из традиционных вяжущих, при этом превосходит их по биостойкости, теплопроводности, кислотостойкости. Это важно, если почвы, на которых устраивается фундамент, имеют кислую реакцию.
Стеклобетон широко применим и, благодаря своим свойствам, очень востребован для производства отделочных панелей, решеток, ограждений, стен, перегородок, перекрытий, декора, сложных архитектурных или прозрачных крыш, труб, шумозащитных барьеров, карнизов, черепицы, облицовки и множества других изделий. Освоив технологию изготовления стеклобетона своими руками, можно значительно сэкономить на строительстве и создать неповторимый дизайн своего дома.
GD Star Rating
a WordPress rating system