Использование гипсосодержащих материалов в монолитном домостроении

УДК 693.5

В.А. ВОЙТОВИЧ, канд. техн. наук, Т.А. ГАВРИКОВА, инженер,

А.А, ЯВОРСКИЙ, канд. техн. наук, Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет

№ состава

Содержание компонентов, %

Гипс Г-6

Цемент М500

Микрокремнезем

86,25

12,5

1,25

91,75

7,5

0,75

Для сохранения преимуществ сельской жизни, которые во многом привлекательны для человека, большая доля жилья должна стро­иться в виде индивидуальных домов усадебного типа. Учитывая крайне низкий уровень жизни на селе, про­блема дешевого, доступного и в то же время качественного жилья чрезвычайно актуальна. Снижения стоимости жилья можно достигнуть путем применения дешевого мест­ного сырья. Для отдельных регио­нов России, где налажена льнопере-работка, в частности Ковернинско-го района Нижегородской области, перспективной является использо­вание костры в качестве заполните­ля в монолитном легком бетоне.

Костра — это частички одревес­невшей части стебля прядильных растений (конопли, льна, кенафа), которые отделяются после обработ­ки на пенькомяльных машинах. Ко­стра лубяных культур — широко распространенные отходы, которые могут быть использованы в качестве заполнителя для конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоля­ционного материала типа арболита. Насыпная плотность костры нахо­дится в пределах от 70 до 120 кг/м³. Размеры частиц по длине - от 10 до 70, по ширине - от 2 до 2,5, по тол­щине -0,5 мм [1].

В конце 90-х гг. авторами сов­местно с Ковернинским райагрост-роем были проведены комплексные исследования [2] по применению ко­стры в малоэтажном строительстве. С

учетом специфических требований, предъявляемых к бетонной смеси в монолитном домостроении, был рас­считан оптимальный состав костро-бетона, ускоренно набирающего прочность, как в раннем, так и в бо­лее зрелом возрасте, с приемлемой удобоукладываемостью и однородно­стью. Изучены и отработаны режимы бетонирования конструкций в круп­нощитовой опалубке. Внедрение ре­зультатов позволило ускорить темпы возведения зданий и получить значи­тельный экономический эффект при строительстве жилого микрорайона в Ковернинском районе. Утилизация костры позволила освободить плодо­родные земли, занимаемые под скла­дирование, исключить их сжигание, производившееся ранее.

Эксплуатация одноэтажных двухквартирных жилых домов из монолитного костробетона успеш­но продолжается и по сей день. Проведенные авторами через 5 и 10 лет после завершения строительства испытания отобранных из тела кон­струкций образцов показали ста­бильность основных физико-меха­нических характеристик материала. Костра позволила получить эколо­гически чистый продукт, не выде­ляющий токсинов в нормальных условиях эксплуатации. При горе­нии этот материал выделяет гораздо меньшее количество токсинов, чем пенополистирол.

Существенный недостаток кост­робетона на основе цементного вяжущего заключается в том, что

Таблица 1

набор марочной прочности проис­ходит в течение 90 сут и более, т. е. гораздо медленнее, чем у обычных бетонов. Поэтому важнейшей зада­чей яв ляется интенсификация сро­ков твердения костробетона.

Отечественная и зарубежная практика свидетельствует, что гипс и вяжущие на его основе по праву относятся к числу наиболее эффек­тивных строительных материалов [3]. По теплозащитным, звукоизо­лирующим свойствам, огнестойко­сти они превосходят материалы на основе портландцемента, а по деко­ративным, комфортным и экологи­ческим показателям подобны дре­весине: создают благоприятный микроклимат в помещениях за счет повышенной воздухопроницаемос­ти, способности поглощать избы­точную влагу и постепенно отдавать ее, когда в помещении сухо.

Рис. 1. Влияние микрокремнезема на прочность ВГВ

Еще в годы послевоенного строи­тельства научной школой А.В. Вол-женского были разработаны гипсо-цементно-пуццолановые вяжущие [4], позволившие преодолеть серьез­ный недостаток гипса - низкую во­достойкость и большую деформатив-ность. Применение гипсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ) для производства бетонов с повышенны­ми прочностными характеристиками в раннем возрасте является перспек­тивным и в настоящее время. Однако в монолитном строительстве приго­товление и переработка смесей на гипсовых вяжущих по сравнению с цементными более сложна.

Авторами было исследовано влия­ние на прочность гипсового вяжуще­го микрокремнезема, количество ко­торого (табл. 1) было принято по су­ществующим рекомендациям [5,6].

Микрокремнезем, называемый также кремнеземной пылью, пред­ставляет собой попутный продукт, образующийся в электропечах при выплавке ферросилиция и его спла­вов в результате восстановления углеродом кварца высокой чистоты. В работе использовали микрокрем­незем, приобретенный нами у ОАО «Кузнецкие ферросплавы».

Для исследований были от­формованы образцы-кубы разме­ром 2x2x2 см и испытаны на сжатие в возрасте 2 ч; 1; 3; 7; 14; 28 и 90 сут. Из полученных результатов видно (рис. 1), что наиболее эффек­тивно использование состава № 3 с максимальным содержанием гипса, так как он обладает наибольшей прочностью практически во всех возрастах.

Наряду с этим изучены техноло­гические свойства смесей, приго­товленных на основе полученного вяжущего и костры. Поскольку гип­совые вяжущие быстро схватывают­ся, то рассматривались два способа избежать схватывания гипса на ста­дии укладки смеси в конструкции.

В одних случаях может произво­диться приготовление гипсового те­ста ограниченного объема, позволя­ющего осуществлять немедленную укладку его в опалубку до момента начала схватывания.

0                  0,05                  0,1              0,15

Количество лимонной кислоты,

% от массы вяжущего

Рис. 2. Влияние лимонной кислоты на сроки схватывания ВГВ

В других случаях требуется уве­личивать живучесть смеси путем ис­пользования замедлителей схваты­вания. Нами был изучен эффект за­медления сроков схватывания и влияние на динамику твердения гипсовой смеси лимонной кислоты (ЛК), а также добавок Акремон-1, Акремон-2, Конкревит-6 (К-6), производимых ООО «Оргсинтез» (Санкт-Петербург), не применяв­шихся ранее в целях замедления схватывания. Авторы благодарят эту организацию за предоставлен­ные материалы.

Было определено количество ЛК, наиболее эффективное для постав­ленных целей: возможности укладки и уплотнения смеси и в то же время обеспечения ранних прочностных показателей, необходимых для ско­рейшей распалубки (рис. 2, 3).

Как видно из представленных₁ результатов, введение К-6 в водо­стойкое гипсовое вяжущее (ВГВ)повысило удобоукладываемость смеси, улучшило качество поверх­ности образцов, а также на 20% по­высило прочность (табл. 2).

Современные требования по теплозащите ограждающих конст­рукций зданий ставят перед иссле­дователями задачи, связанные с уменьшением плотности материа­лов наружных стен и снижением их коэффициента теплопроводности. Поэтому в настоящее время нами изучается влияние воздухововлека-ющих добавок на основные физи­ко-технические характеристики ма­териала на основе костры и ВГВ.

Применение композиционных вяжущих в монолитном строитель­стве позволит получать качествен­ную поверхность стен, не требую­щую трудоемких штукатурных ра­бот и готовую к дальнейшей отдел­ке. Проведенные нами исследова­ния позволяют сделать заключение о том, что легкий бетон (костробе-тон) на основе ВГВ отличается от аналогичного бетона на гипсовом вяжущем более высокой водостой­костью и потеря прочности этого материала в водонасыщенном со­стоянии невелика (коэффициент размягчения составляет 0,55—0,65).

Исследование технологичности возведения монолитных малоэтаж­ных зданий из костробетона свидетельствуют о технико-экономичес­кой эффективности применения бескрановых технологий, базирую­щихся на использовании легких разборно-переставных опалубок из алюминиевых сплавов или несъем­ных опалубочных элементов из ар­болита и других материалов [7].

Использование в монолитном домостроении быстротвердеющих бетонов на основе КГВ позволит строить качественное, экологичное и дешевое жилье в кратчайшие сро­ки и с минимальными трудозатрата­ми; значительно повысить эффек­тивность малоэтажного строитель­ства в сельской местности с приме­нением местных вторичных матери­альных ресурсов.

Список литературы

1. Клименко М.И. Легкие бетоны на
органических заполнителях. Са­
ратов: Изд-во Саратовского уни­
верситета. 1977. 156 с.

2. Яворский А.А., Федорова (Гаври-
кова) Т.А. Применение методов
математического планирования
эксперимента для оптимизации
технологии возведения моно­
литных зданий из костробетона
// Тез. докл. науч.-техн. конф.
проф.-препод, состава, аспи­
рантов и студентов. НАСА. 1995.
С. 72.

3. Гипсовые материалы и изделия
(производство и применение).
Справочник / Под общей ред.
А.В. Ферронской. М.: Издатель­
ство АСВ. 2004. 488 с.

4. Волженский А. В. Минеральные
вяжущие вещества. М.: Строй-
издат. 1986. 464 с.

5. Ферронская А.В., Коровяков В.Ф.
Эксплуатационные свойства бе­
тонов на композиционном гип­
совом вяжущем // Строит, мате­
риалы. 1998. № 6. С. 34-36.

6. Ферронская А.В., Коровяков В.Ф.
Строительные материалы на осно­
ве местного сырья и техногенных
отходов для предприятий среднего
и малого бизнеса // Строит, мате­
риалы. 2001. № 2. С. 25.

7. Гаврикова Т.А. К выбору опти­
мальной технологии бетониро­
вания малоэтажных зданий //
Техн. науки: Сб. тр. аспирантов
и магистрантов: Н. Новгород,
ННГАСУ. 2003. С. 182-185.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману