WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |

Теплоизоляционные экологически безопасные материалы для ограждающих конструкций зданий

http://www.stroinauka.ru/biblio.asp?d=12&dc=26&dpc=0&dr=5647

Часть 1

Рассматриваются основные свойства и области применения в строительстве материалов на минеральной основе, использование которых обеспечивает надежность и повышенные теплозащитные свойства наружных стен без увеличения их толщины.

Проблема энергосбережения в строительстве остается актуальной. Ее решение в большой мере сосредоточено на повышении теплозащитных свойств ограждающих конструкций, несмотря на то, что теплопотери через них при базовом уровне теплосопротивление не превышают 28..30% и 20% с учетом рекуперации тепла от сбросов горячей воды и вентилируемого воздуха. Нормативное повышение уровня теплозащитных свойств наружных стен в три раза и более привело к повсеместному возведению слоистых стен с внутренним или наружным расположением малотеплопроводных утеплителей из пенополистирольных или минераловатных плит, но это не решает проблему в целом. Такая конструкция стен, с учетом природной изменчивости свойств утеплителей в период эксплуатации, их повышенной толщины и множества креплений, снижающих конструктивную и теплотехническую однородность стен до 0,6...0,7 и менее, потенциально не может быть и не является долговечной [1]. Это означает, что теплозащитные свойства наружных стен постепенно снижаются, а теплопотери через них увеличиваются, что недостаточно учитывается при проектировании [1]. Несмотря на это, сохраняется необходимый минимум теплосопротивления стен, обеспечивающий безопасные санитарногигиенические условия для жизни и здоровья людей, так как определяемый по формуле (1) СНиП 11379 он в 2...3 и более раз меньше энергосберегающего, определяемого по СНиП 23022003, исходя из количества градусосуток отопительного периода (ГСОП). В частности, для Москвы и Московской области соотношение необходимого и энергосберегающего уровней теплозащитных свойств наружных стен составляет 1:3,5. Дополнительное теплосопротивление наружных стен функционально не связано с обеспечением безопасных санитарногигиенических условий для жизнедеятельности людей и поэтому, согласно закону «О техническом регулировании» [2], не является обязательным. Таким образом, энергосберегающая составляющая теплосопротивления наружных стен имеет рекомендательный характер и регулируется рынком.

Разделение теплосопротивления наружных стен на обязательное и рекомендательное открывает большие возможности использования в строительстве традиционных строительных материалов, возрождения их массового производства, упрощения и повышения надежности ограждающих конструкций, снижения их стоимости. Сравнительно невысокие потери тепла и минимальнонеобходимого теплосопротивления через наружные стены из условий безопасности для жизни и здоровья людей, позволяет делать стены однослойными из кирпича, легких бетонов, на пористых наполнителях и поробетона, как и до введения Изменений № З к СНиП 11379.

Однако до разработки и введения в 2010 г. в действие предусмотренных законом [2] «Технических регламентов» требования к энергосбережению остаются также обязательными. Одновременное обеспечение повышенных теплозащитных свойств и надежности наружных стен без увеличения их толщины требует применения легких и недорогих материалов на минеральной основе со сравнительно невысоким сроком окупаемости их производства и использования, не превышающим 10 лет. Такими материалами на сегодняшний день являются: газо и пенобетоны, полистиролбетон, а также пустотелые крупноформатные керамические материалы из пористой керамики, производство которых освоено отечественными кирпичными заводами («Победа/Кнауф», Голицынским, Норским, Железногорским). Пониженная теплопроводность такой стеновой керамики позволяет возводить из них однослойные наружные стены толщиной 0,64 м с приведенным сопротивлением теплопередаче 3,2 м2°С/Вт, т.е. такой же, как из полнотелого кирпича до введения новых норм СНиП 11379. Гарантированные прочность, долговечность и функциональная надежность таких стен, несмотря на их более высокую стоимость и срок окупаемости, обеспечивает им безремонтный срок службы от 80 до 100 лет. Экономия на ремонте позволит компенсировать начальное удорожание кирпичных стен и снизить срок их окупаемости.

Пенобетон неавтоклавного твердения достаточно широко применяется в малоэтажном индивидуальном и сельском строительстве и частично при возведении ненесущих стен в монолитном капитальном строительстве. При пониженной средней плотности 500...600 кг/м3 из него можно делать однослойные и двухслойные наружные стены с облицовкой кирпичом, удовлетворяющие современным нормам теплозащиты. Возможно использование его также в качестве теплоизоляционного материала в слоистых стенах, перекрытиях и покрытиях при монолитной укладке.

Однако его технологический и технический уровни уступают газобетону и полистиролбетону, особенно малой плотности 500 кг/м3. Он медленно твердеет, оседает и расслаивается при формовании, особенно при монолитной укладке, требует длительной выдержки перед распалубкой и, несмотря на это, имеет невысокую прочность, являющуюся причиной повреждения углов и ребер сборных изделий. Срок достижения его проектной прочности значительно превышает 28 суток. Готовые изделия имеют повышенную влажность и усадку, снижающие трещиностойкость. Медленное обезвоживание удлиняет сроки достижения пенобетоном равновесной влажности, что вызывает дополнительный расход тепловой энергии, необходимой для компенсации сверхрасчетных теплопотерь в период достижения пенобетоном равновесной влажности, особенно при монолитном строительстве. Наблюдается нестабильность показателей плотности, прочности и других свойств пенобетона.

Эти недостатки пенобетона, отмечаемые многими исследователями [36], во многом обусловлены экранирующим действием поверхностноактивных веществ (ПАВ), адсорбирующихся на активных центрах частиц вяжущего, песка и других компонентов, а также продуктах гидратации вяжущих, что затрудняет и замедляет возникновение фазных контактов между ними. Слабое взаимодействие гидрофобизированных минеральных частиц между собой, водой и гидрофильным коагелем оболочек воздушных пузырьков пены снижает устойчивость пеномассы, вызывает её осадку и расслоение. На эти негативные обстоятельства технологии пенобетона указывал еще П.А. Ребиндер [7, 8]. Для повышения устойчивости пеномассы, ускорения твердения, снижения усадки и увеличения прочности пенобетона, особенно при снижении средней плотности, в исходные смеси вводят волокна различной природы, ускорители твердения, пластификаторы для снижения В/Т и полимерные эмульсии. Технология при этом усложняется и требует строгого контроля.

Более рациональным и продуктивным является совмещение отдельно приготовленной пены с сухими компонентами бетона, так называемый способ «сухой минерализации пены» при перемешивании [9]. Это позволяет сократить продолжительность выдержки пенобетона перед распалубкой, снизить влажность, повысить прочность. Но устранить недостатки, обусловленные нестабильной несущей способностью пены, «отравляющим» действием ПАВ и стабилизаторов пены в большей мере не удается.

Преодоление «отравляющего» действия ПАВ в технологии пенобетона представляет актуальную проблему, которая требует более глубокого изучения физикохимических процессов, происходящих на границе раздела твердой, жидкой и газообразной фаз пеномассы с целью разработки эффективных пенообразователей, лишенных известных недостатков и способов формирования микро и макроструктуры пенобетона с заданными свойствами.

Наиболее перспективным способом формирования такой структуры пенобетона является разработанный в 1971 г. на кафедре строительных материалов МИСИ (МГСУ) так называемый пенофлотационный способ, основанный на теории и практике пенной флотации, совмещающий процессы поризации, перемешивания и активации исходной смеси, содержащей флотореагенты (собиратели, пенообразователи и регуляторы) в быстроходном смесителе типа флотомашины [8]. Эффективность этого способа проявляется в существенном снижении расхода пенообразователя и водопотребности смеси, повышении устойчивости и скорости твердения пеномассы, в улучшении всех свойств пенобетона, которые при автоклавном его твердении оказываются аналогичными свойствам автоклавного газобетона средней плотности 500...700 кг/м3.

Пенофлотационный способ хорошо зарекомендовал себя при изготовлении неавтоклавного пенобетона. Совмещение перемешивания и поризации исходных смесей в едином процессе, в частности, широко используется в научнопроизводственной деятельности НИИЖБ в области ячеистых бетонов [10, 11]. Достижение положительных результатов при производстве неавтоклавного пенобетона этим способом в заводских и построечных условиях в разных регионах России подтверждают его преимущество перед традиционной технологией производства пенобетона, основанной, как известно, на раздельном приготовлении пены и строительного раствора и последующем их смешивании. Однако полностью нейтрализовать тормозящее действие пенообразователей на процессы структурообразования пеномассы не удается, это требует введения в аэрируемые смеси стабилизаторов и ускорителей твердения, особенно при снижении средней плотности неавтоклавного пенобетона менее 400...500 кг/м3.

По прочности, жесткости и однородности неавтоклавный пенобетон в разном исполнении уступает автоклавному поробетону, что предопределяет его использование в малоэтажном строительстве, ненесущих конструкциях, вынуждает увеличивать среднюю плотность до 800...900 кг/м3 для повышения прочности и снижения усадки и ползучести.

Полистиролбетон имеет определенные технологические преимущества перед пенобетоном и газобетоном. Формирование его ячеистой структуры осуществляется готовыми порами полидисперсными вспененными гранулами полистирола размером 0,б....20 мм при насыпной их плотности 10...35 кг/м3. Промежутки между ними заполняются поризованным цементным тестом при В/Ц=0,65...0,35, объединяющим гранулы пенополистирола в единое целое полистиролбетон средней плотности 150...500 кг/м3. Таким образом, последний представляет собой двухфазную систему, состоящую из вспененных гранул пенополистирола и цементной матрицы. Примечательно, что при её небольшой прочности полистиролбетон средней плотности 200500 кг/м3 достигает прочности неавтоклавного пено и газобетона, имеющего значение плотности и прочности матрицы в несколько раз большее. При прочности цементной матрицы, например, 1....2,5 МПа и плотности 320...450 кг/м3 прочность полистиролбетона средней плотности 200 кг/м3 составляет 0,35...0,5 МПа, а при прочности матрицы 7,4....15,7 МПа и плотности 820...1160 кг/м3 прочность полистиролбетона средней плотности 500 кг/м3  достигает 2,3...3,44 МПа [12]. Это говорит о преобладающей конструктивной роли гранул пенополистирола в создании прочности полистиролбетона, закономерно проявляющейся при изменении насыпной и средней плотности пенополистирольных гранул, их размеров, прочности и межзерновой пустотности. Влияние перечисленных свойств гранул настолько велико, что плотность и прочность полистиролбетона могут изменяться в 24 раза независимо от прочности и плотности цементной матрицы. В связи с этим ГОСТ Р 5126399 устанавливает три уровня качества полистиролбетона, которые зависят от качества пенополистирольных гранул. Для получения высококачественных гранул требуется исходный фракционированный бисерный полистирол постоянного химического состава и степени полимеризации, обеспечивающий получение в оптимальных условиях вспенивания пенополистирольных гранул постоянных размеров, структуры и плотности, что практически недостижимо при масштабном производстве полистиролбетона в регионах. Имеются технологические ограничения по длительности предварительной выдержки и температуре твердения отформованных изделий из полистиролбетона, обусловленные деструктивными процессами расширения пенополистирольных гранул при повышении температуры более 40 oС на стадии формования и 70...75oС при тепловой обработке. Теплоизоляционный монолитный полистиролбетон средней плотности 150...250 кг/м3, заливаемый в ограниченные конструкционными слоями пазухи наружных стен, дает осадку и имеет повышенную влажность, которая медленно снижается в период эксплуатации, что ухудшает теплозащитные свойства ограждающих конструкций и вызывает перерасход тепловой энергии. Аналогичными недостатками обладает заливочный полистиролбетон средней плотности 350...400 кг/м3 в трехслойных панелях наружных стен и плитах покрытий, изготавливаемых в едином технологическом процессе. Это снижает эффективность в целом прогрессивного конструктивнотехнологического решения проблемы сцепления слоев разнородных материалов и повышения долговечности указанных изделий.

Дальнейшее совершенствование этого решения возможно путем замены полистиролбетона аэрированным пенобетоном, обладающим высокой устойчивостью пеномассы.

Pages:     || 2 |




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.