Промышленность строительных материалов



жүктеу 2.89 Mb.
бет12/14
Дата02.05.2016
өлшемі2.89 Mb.
түріОбзор
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14
:

ДИСПЕРСНОЕ АРМИРОВАНИЕ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ ГРУБЫМИ ВОЛОКНАМИ

Высвобождение дефицитного металла при одновременном уменьшении мас­сы и продлении срока службы строительных конструкций является важной народнохозяйственной задачей. К одному из путей ее решения, над которы­ми работают советские и зарубежные ученые, следует отнести армирование бетонов стекловолокнами. Они незаменимы там, где требуются стойкость к химической и электрохимической коррозии, снижение массы зданий и соору­жений. Ввод стеклянного волокна в цемент приводит к повышению прочности при растяжении, ударной вязкости, трещиностойкости и устойчивости к воздействию микроорганизмов. Недостатком его является снижение прочности во времени вследствие разрушения стеклянных волокон.

Анализ литературных источников показывает, что работы по этой проб­леме ведутся в следующих направлениях:

подбор составов.стекол с повышенной стойкостью к воздействию агрес­сивной среды твердепцего портландцементного камня (73] ;

введение в состав бетонов добавок, локализующих разрушение волокна в цементном камне, т.е. разработка малощелочных цементов (741;

защита моноволокон стойкими поверхностными пленками [75,76^ .

Как правило, для исследований используются непрерывные волокна диа­метром 9-17 и штапельные диаметром 9-25 мкм (рубленые и нерубленые).

Существуют две точки зрения на механизм разрушения стекловолокнио- той арматуры. Одни авторы указывают на химическое взаимодействие волок­на с гидроксидом кальция, который является основным химическим реагентом, разрушающим стеклянное волокно [77]. Сильно развитая поверхность стекло­волокна способствует ускорению процессов разрушения под действием агрес­сивных сред. Другие исследователи считают, что главной причиной разру­шения стекловолокон являются не только химические, но и механичеокие

55




процессы, развивающиеся в цементном камне, в результате чего на волокнах возникают поперечине трещины, снижающие прочность материала [78].

С целью повышения устойчивости композиций на основе портландцемента рекомендуются либо щелочестойкие волокна, либо волокна, поверхность ко­торых защищена специальными покрытиями [79-81]. Исследования по армиро­ванию цементного камня незащищенными ориентированными стеклянными, квар­цевыми, циркониевыми и базальтовыми волокнами показали, что наибольшей устойчивостью к щелочной среде портландцемента обладают базальтовые и циркониевые волокна. Тем не менее, тонкие непрерывные волокна, не защи­щенные специальными покрытиям, в цементной среде разрушаются. -

С целью повышения коррозионной стойкости волокон к агрессивным сре­дам НИЛБВ исследованы базальтовые грубые волокна диаметром 75-450 мкм (БГВ), активная поверхность которых в несколько раз меньше, чем у тон­ких. Технология производства базальтовых грубых волокон исключает исполь­зование сплавов из драгоценных металлов, что позволяет создать многотон­нажное производство и снизить стоимость композиций. Эффективность приме­нения базальтовых грубых волокон дая армирования портландцементных ком­позиций взамен металлической арматуры нашла подтверждение в работах НИИСКа Госстроя УССР, Киевского политехнического института, КИСИ, Гипро- оргсельстроя [82,83].

Исследованиями установлена высокая химическая стойкость ЕГВ в щелоч­ной среде твердеющего портландцемента. Срок службы базальтовых грубых волокон в цементных композициях, определенный по ускоренной методике испы­таний, составляет не менее 50 лет.

В результате исследований создан новый композиционный материал - базальтофибробетон, обладающий повышенными прочностными свойствами (главным образом на растяжение), морозостойкостью, ударной вязкостью, сопротивлением образованию и развитию трещин. При этом частично шя пол­ностью исключается применение металлической арматуры.

НИЛБВ исследовалась щелочестойкость базальтовых грубых волокон к насыщенному раствору Са(0Н)2 и среде,имитирующей жидкую фазу твердеюще­го портландцемента, при кипячении в течение 3 ч (табл.28).

Из табл.28 видно, что потери массы базальтовых грубых волокон при кипячении незначительны и составляют 0,02-0,04$ в Са(Ш)2 и 0,06-0,07$ в жидкой фазе твердеющего портландцемента. Прочность волокон при этом снижается соответственно на 5-10 и 15-30$.

Важной характеристикой композиционных материалов, армированных базальтовыми грубыми волокнами,является модуль упругости волокон.Модуль упругости волокон (Е) определяли ультразвуковым методом и рассчитывали по формуле Е =
р'С*

56




где р - плотность волокна, г/см3;

С - скорость распространения ультразвука, ад/с.

Таблица 28



Волокно из базе

рта месторождения

Показатели

Берестовецкого

Марнеульского

Средний диаметр, мкм

128

126

Исходная прочность, МПа

375

346

Прочность после кипячения, МПа:







в Са(0Н)2

355

311

в жидкой фазе твердеющего

264

260

портландцемента

Потери массы при кипячении, %:







в Са(0Н)2

0,02

0,04

в жидкой фазе твердеющего

0,06

0,07

портландцемента


Для определения плотности взвешивались волокна определенной длины. При этом принималось, что волокно имеет правильную цилиндрическую форму.

Средние значения плотности и скорости распространения ультразвука, а также модуль упругости Е, рассчитанный по формуле, приведены в табл.29

Таблица 29
Волокно из базальта место­рождений

Диаметр,

мм

Длина,

мм

Время,

с

Скорость

распро­

стране­

ния

ультра­звука, м/с

Плот-

НОСТЬд

г/смэ

Модуль упрости,

Берестовецкого

50,0

367.4

64,2

5729

2,71

90500




120,6

341,2

59,4

5744

2,71

91100

Марнеульского

57,4

208,9

47,0

5721

2,67

89100




90,0

296,2

51,7

5729

2,67

89300




130,0

339,5

59,2

5740

2,67

89700




154,0

300,0

52,4

5725

2,67

89200


Как видно из табл.29, модуль упругости базальтовых волокон практи­чески не зависит от их диаметра в пределах 50-155 мкм, причем его зна­чения несколько вше для волокон из базальта Берестовецкого месторожде­ния, что обусловлено большим содержанием оксидов железа.

Таким образом, комплексные исследования базальтовых волокон позво­ляют рекомендовать их для дисперсного армирования цементных вяжущих взамен металла, асбеста, древесины и других дефицитных материалов.

57

НИЛЕВ совместно с НИИСК Госстроя :УССР разработан ряд композиций цементного бетона, дисперсно армированного грубыми базальтовыми волок­нами, одна из которых имеет следупций состав (в мае.%):
портландцемент

  1. песок речной 36, базальтовое грубое волокно 30, вода 10. Сравнитель ные показатели бетонов обычного и армированного базальтовыми волокнами приведены в табл.30.

Таблица 30
Показатели

Бетон

Базальтобетон

Плотность, кг/м3

2400

2100

Прочность, МПа:







при растяжении

3,6

10,0

при сжатии

43

50


Комплексные исследования бетонов, дисперсно армированных грубыми базальтовыми волокнами, (попеременное замораживание и оттаивание, уско­ренные испытания, хранение в воде и др.) во всех случаях фиксируют ста­бильный прирост прочности.

Сравнительно низкая стоимость грубых волокон предопределяет эффек­тивное использование базальтобетонов дая изготовления широкого ассорти­мента высокопрочных и огнестойких конструкций и значительную экономию металлической арматуры.

    1. АРМИРОВАНИЕ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

Выпускаемые в настоящее время акустические гипсовые перфорирован­ные шшты применяются для внутренней облицовки стен и потолков с целью снижения уровня шума в помещениях производственных и общественных зда­ний.

Каркас плит изготовляют из гипса с добавкой в качестве армирующего компонента стеклянного нецрерывного волокна алюмоборосиликатного соста­ва в виде ровинга, рубленного на отрезки длиной 10-12 мм. Удаление за- масливателя (для улучшения адгезии волокна к гипсу) производят посредст вом термообработки материала при температуре 400°С в течение 30 мин.

К недостаткам стеклянного волокна в первую очередь следует отнести необходимость использования для его получения дефицитных боросодержаще­го сырья, соды и др.

НИЛЕВ проведены работы по замене стеклоровинга базальтовым непре­рывным и грубым волокном дая армирования гипсовых плит. Плиты изготовля ли на действующем оборудовании участка гипсовых плит беличского завода "Теплозвукоизояяция" [52] .

58




Армирующий материал в виде рубленных на отрезки длиной 10-15 ш
непрерывных базальтовых волокон вводили в количестве 0,5$ от массы гип­са. Термическую обработку проводили при 400°С в течение 15 мин. Грубые волокна термообработке не подвергали, так как они не содержали замасли- вателя. Поскольку эти волокна обладают хрупкостью,- они дробятся на отрез­ки непосредственно при замешивании раствора. Главным преимуществом ба­зальтовых волокон перед стеклянными является их большая прочность при растяжении как в исходном состоянии, так и после термообработки.

В табл.31 приведены некоторые физико-механические свойства волокон, использованных для армирования гипсового каркаса акустических плит.

Таблица 31
Армирующее волокно

Диаметр,

Прочность пи

растяжении. МПа

мкм

до термооб­работки

после термооб­работки

Непрерывное стеклянное алю­моборосиликатного состава

12

1650

1250

Непрерывное базальтовое

14

1800

1500

Грубое базальтовое

210

200

-


Испытания каркасов гипсовых плит, армированных непрерывным базаль­товым волокном, показали, что замена алюмоборосиликатного волокна ба­зальтовым приводит к увеличению предела прочности при растяжении и сжа­тии соответственно на 28 и 23$ (табл.32).

Таблица 32



Плотность,

Предел

поочн

эсти. МПа

Водо-

Гигро­

Армирующее волокно

кг/м3

при

изгибе

при

рас­

тяже­

нии

при

сжа­

тии

погло-

щерае,

скопич­ность, $

Непрерывное стеклян­ное алюмоборосиликат­ного состава

1440

8,1

1,2

9,0

41

2

Непрерывное базальто вое

1360

7,3

1,5

11,1

34

2

Грубое базальтовое

1270

6,1

1,1

8,7

40

2


Введение грубых базальтовых волокон взамен алюмоборосиликатного волокнапрактически не изменяет свойства каркаса, однако дает возмож­ность снизить стоимость сырья дая производства гипсовых плит на 65$. Применение базальтовых волокон способствует некоторому уменьшению плот­ности и водопоглощения плит, что является существенным фактором при ре­шении проблемы облегчения строительных конструкций.

59

  1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Проблема создания и развития производства новых материалов из база­льтовых волокон свлзана с необходимостью определения научно обоснованных потребностей в сырьевых материалах и возможностей сырьевой базы. •

Разработка широкого ассортимента базальтовых волокон и высокоэффек­тивных теплоизоляционных, звукопоглощаювдх, фильтрационных и армирующих материалов из них, а также выявление в УССР и других республиках распрост­раненной сырьевой базы по существу предопределяют создание новой отрасли народного хозяйства - производства базальтоволокнистых материалов.

НИЛЕВ проведена работа по оценке потребностей УССР в строительной теплозвукоизоляции на период до 1990 г. на основе перспектжшого плани­рования и прогнозирования, а также разработок по данной проблеме АН УССР, Госстроя УССР, Минстройматериалов СССР, ЗНИИ Госплана УССР, Минстройма- териалов УССР, ВНИПИтеплопроекта Минмонтажспецстроя СССР, НИИСП Госстроя УССР, НИИСМИ Минстройматериалов УССР, ИГФ МГ УССР, ряда проектных инсти­тутов и отдельных предприятий.

Несмотря на то, что создано специализированное производство изделий на основе пенополистирола и пенополиуретана, возрос выпуск новых эффек­тивных жестких, полужестких минераловатных шит, теплоизоляционных изде­лий на основе перлита, звукопоглощающих плит акмигран и др. Потребность в них капитального строительства еще достаточно высока как в УССР, так и в целом в СССР. Потребность в высокотемпературных утеплителях удовлет­воряется только на 30-35$, в целом в теплоизоляционных материалах - не более чем на 55-60$. Вследствие этого многие агрегаты, работающие в усло­виях высоких температур, не изолируются, что приводит к большим потерям тепла и топлива. Не осуществляется в полном объеме теплоизоляция вра­щающихся печей, электрофильтров, автоклавов, стекловаренных печей, леров и др. Недостаточная теплоизоляция печей и других тепловых агрегатов в стекольной промышленности приводит к потере до 20$ технологического топ­лива.

Тепловая изоляция агрегатов способствует экономии большого количест­ва дефицитного топлива, а также интенсификации технологических процессов. При изоляции I м2 поверхности оборудования, нагретой до 250°С , плитами из БСТВ толщиной 40 мм теплопотери снижаются на 3000 кДж, расход газа - на 8,4 м^сут. Теплоизоляция сушильных барабанов на цементных предприя­тиях УССР позволяет ежегодно экономить не менее 2,7 млн.м3 газа. При этом производительность оборудования за счет ускорения сушки повышается на 10-15$, а уровень шума снижается до санитарно-гигиенической нормы.


1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет