ВСМ в технологии пенобетонов

Благодаря принятию программы «Об энергосбережении» и новых национальных норм по теплозащите зданий, регламентирующих теплофизические характеристики ограждающих конструкций зданий, в строительстве стали повсеместно применяться эффективные теплоизоляционные строительные материалы. Неавтоклавный ячеистый бетон был известен давно, и оставаясь продукцией мелких предприятий или частных лиц, ограничивающий область его применения преимущественно в малоэтажном, индивидуально строительстве, но в последние годы неавтоклавный пенобетон приобретает высокую популярность в промышленном и гражданском строительстве. Это обусловлено целым рядом достоинств: сочетание прочности с прекрасной теплозащитой, мобильностью производства и низкой энергоемкостью в изготовлении. Но наряду с достоинствами, неавтоклавному пенобетону свойственны некоторые недостатки. В первую очередь, это трещинообразование, связанное с увеличенным В/Т отношением, идущего на приготовление растворной смеси пенобетона, а также повышенная усадочная деформативность и высокая хрупкость.

Результаты исследования ведущих научных коллективов страны позволяют повысить качественные показатели неавтоклавного пенобетона. Одна из рекомендаций – это дисперсное армирование неавтоклавного пенобетона волокнами, органического и неорганического происхождения.

Это способствует улучшение потребительских и эксплуатационных свойств конструкций из пенобетона.

Результативным микроармирующим компонентом для пенобетонов является синтетическое волокно, что при выборе вида армирующих волокон следует исходить из следующих требований, которым вполне удовлетворяет волокно строительное микроармирующее (ВСМ-Си Айрлайд).

Основными требованиями, предъявляемыми к армирующим волокнам, являются их прочность на растяжение, начальный модуль упругости и химическая стойкость к растворной смеси и активность поверхности волокна к цементной пасте. Прогресс в области создания современных синтетических материалов привел к производству армирующих волокон требуемых и обоснованных физико-химических и механических свойств и способных конкурировать с неорганическими волокнами. Определенного успеха в области разработки и производства добилась челябинская компания "Си Айрлайд".

Прочные органические волокна получают из модифицированных полимеров формированием через фильеры, создавая коаксиальную структуру с последующей ориентационной вытяжкой и последующей технологической фиксацией фибриллированной структуры ядра.

Первое. Модуль упругости волокон ВСМ превышает модуль упругости цементной матрицы пенобетона.

Второе. Волокна являются химически стойкими и не разрушаются в щелочной среде бетона в силу особенностей конструкции волокна.

Третье. Активные центры привитых функциональных групп исполняют активную роль в процессах гидратации и твердения цемента: в результате сорбции поглощает из жидкой фазы гидрат окиси кальция, выделяющегося при гидратации алита; адсорбирует и удерживает на своей поверхности слой гидросиликатов кальция и других новообразований.

Эти процессы ведут к ускорению процесса гидратации цемента. Исследованиями установлено практически полное отсутствие пиков портландита в составах с добавкой ВСМ. Распределенные в объеме растворной смеси волокна армируют цементный камень межпоровых перегородок и улучшают его механические характеристики. Большая удельная поверхность химического волокна определяет его высокую адсорбционную активность. Основная роль химического волокна заключается в том, что он воспринимает растягивающие напряжения и придает цементному камню некоторую эластичность. ВСМ является не только армирующим элементом, но и одновременно изменяет физико-химические процессы, ускоряет твердение цементного раствора. Действие волокна строительного микроармирующего объясняется значительным улучшением микроструктуры гидратированных цементных зерен вблизи поверхности волокна. Формируется менее пористый переходной слой, в бетонах с ВСМ, состоящий из плотного геля вместо не плотных кристаллов портландита и эттрингита в контрольных образцах. Основным фактором действия ВСМ является реакция взаимодействия активных центров, привитых функциональных групп и гидроксида кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов. Установлено, что введение ВСМ в состав цементного камня не изменяет общую пористость, но влияет на количество гелевых пор. Исследования по влиянию ВСМ на прочность показали, что влияние ВСМ обусловлено, главным образом, физическим эффектом, связанным с улучшением упаковки зерен вяжущего и наполнителя в структуре цементного камня.

Армирование волокнами значительно уменьшает или полностью исключает появление и развитие усадочных трещин в процессе твердения и последующей эксплуатации материала. В растворной цементной среде присутствие волоконного армирующего компонента уменьшает пластическую деформационную усадку.

Стабилизирует водоудерживающие свойства, исключает седиментацию минеральных составляющих и оптимизирует равновесную поровою структуру, за счёт создания упругого многомерного каркаса внутри цементного теста.

Структура ячеистого фибробетона может рассматриваться как система, состоящая из двух компонентов – цементно-песчаной матрицы и apмирующих волокон. Непрерывным структурообразующим компонентом является хрупкая матрица. Введение армирующих волокон сообщает матрице пластические свойства. Многочисленные исследования показали, что изменение пористой структуры межпоровых перегородок ведёт к повышению прочностных свойств пенобетонов и установили, что плотность межпоровых перегородок в фибропенобетоне существенно выше, чем в обычном.

Введение дисперсного компонента способствует формированию вбетоне оптимальной пористости, повышает прочность и устойчивость ячеистобетонной поровой структуры в начальный период времени. Значительная часть возникающих в процессе твердения растягивающих напряжений также воспринимается синтетическими волокнами. Кроме того, фиброволокно блокирует раскрывающиеся трещины в деформируемом материале, снижая вероятность их перерастания в макротрещины и сдвигая реализацию разрушения в область более высоких деформаций.

Добавка ВСМ в количестве от 0,5- 1,5% приводит к уплотнению структуры. Поэтому уменьшается как величина кристаллов портландита, так и степень их ориентации относительно зерен наполнителяи и развитой поверхности волокна, что обуславливает упрочнение этой зоны бетона. Пуццолановые реакции, как фактор химического воздействия, инициируют повышение прочности и долговечности бетона. В процессе твердения влияние ВСМ на свойства бетона имеет как физический, так и химический характер поверхности волокна. Вследствие физического и химического воздействия происходит благоприятное изменение микроструктуры цементного камня связанное с уменьшением пористости в зоне капиллярных пор.

Микроармирующие волокна не изменяют, технологический регламент приготовления состава пенобетонной смеси, и перемешивание осуществляют до образования гомогенного коллоидного раствора. Раствор состоит из портландцемента, наполнителя и дисперсного волокна. В процессе гидратации, активные центры поверхности волокна вступают в реакцию с продуктами гидратацииклинкерных минералов и воды. Образуя коагуляционно-кристаллизационный объем, создавая армированную структуру межпоровых перегородок пенобетона.

Свойства пенобетона могут быть существенно улучшены при использовании синтетических волокон "Си Айрлайд": прочность при испытаниях на изгиб возрастает до 40%, при сжатии увеличивается на 25 %, показатель трещиностойкости увеличивается в 2 раза – по сравнению с неармированным пенобетоном. Величина усадочных деформаций значительно снижается в 2,5 и более раз при дисперсном армировании.

18.07.2009

Источник: http://www.fibra-airlaid.ru