Теплопроводность газобетона D300, D400, D500, D600; сравнение с кирпичом, деревом, пенобетоном
Химическая реакция при смешивании извести и алюминиевой пудры в цементном растворе происходит с выделением водорода. В процессе автоклавной сушки получают газобетон с равномерно распределенными открытыми ячейками неодинаковой формы. Пористая структура материала определяет его основные физические характеристики: небольшой вес при крупных размерах, паропроницаемость, изоляционные свойства. Низкая теплопроводность газобетона зависит от его плотности. Чем больше воздушных пор в объеме, тем медленнее предается тепловая энергия и дольше сохраняется комфортная атмосфера внутри помещения.
Оглавление:
- Блоки разных марок
- Сравнение кирпича и газобетона
- Теплоизолирующие параметры сооружений
Теплотехнические свойства газоблоков
Ограждающие конструкции являются источником теплопотерь во время отопительного сезона. Поэтому при строительстве и теплоизоляции частных коттеджей используют пористые материалы. Газобетон в зависимости от плотности, которую измеряют в кг/м3, производят различных марок:
- D300–D400 применяют в качестве теплоизоляции;
- D500–D900 используют, как утеплитель и при одноэтажном строительстве;
- D1000–D1200 применяют в несущих конструкциях высотных зданий.
Марка D600 указывает, что в кубометре пористого бетона содержится 600 кг твердых компонентов, которые занимают примерно треть объема. Воздух в ячейках нагревается намного медленнее и является естественным препятствием для передачи тепла. Значит, чем меньше плотность монолита, тем лучше его изоляционные свойства. Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами отличается низкими значениями:
| Наименование | Коэффициент теплопроводности, Вт/м °C | |||
| Плотность, кг/м3 | ||||
| D300 | D400 | D500 | D600 | |
| Газобетон при влажности 0% | 0,072 | 0,096 | 0,112 | 0,141 |
| 5% | 0,088 | 0,117 | 0,147 | 0,183 |
| Пенобетон при влажности 0% | 0,081 | 0,102 | 0,131 | 0,151 |
| 5% | 0,112 | 0,131 | 0,161 | 0,211 |
| Дерево поперек волокон при влажности 0% | 0,084 | 0,116 | 0,146 | 0,151 |
| 5% | 0,147 | 0,181 | 0,183 | 0,218 |
Пеноблоки имеют сходную структуру с газобетоном, но отличаются замкнутыми ячейками и высокой плотностью. Вспененный бетон застывает в формах и имеет неточную геометрию по сравнению с другими стройматериалами. Поэтому как теплоизоляцию чаще используют газосиликатные блоки.
Дерево считается самым экологичным материалом для строительства комфортного, «дышащего» жилища с наиболее благоприятными условиями микроклимата. Но теплопроводность стен такого дома выше газобетонных. Ячеистые блоки обладают паропроницаемостью, огнеупорностью, биостойкостью и при надежной гидроизоляции с успехом заменяют древесину. Тщательнее всего необходимо оградить фундамент и цоколь, чтобы пористая структура не натягивала влагу из грунта. Для этого использую битум и рубероид.
Теплопроводность кирпича и газоблока
Традиционный строительный материал для возведения частных домов – кирпич отличается прочностью, морозостойкостью и долговечностью. Такие показатели возможны при высокой плотности искусственного камня. По сравнению с газоблоком кирпичные стены делают многослойными. Применение «сэндвич» технологии позволяет прокладывать теплоизоляцию между наружной и внутренней кладкой.
| Наименование | Средняя теплопроводность, Вт/м °C |
| Блок из газобетона | 0,08-0,14 |
| Кирпич керамический | 0,36-0,42 |
| – глиняный красный | 0,57 |
| – силикатный | 0,71 |
Энергосберегающая способность
Теплоизолирующие свойства ограждений зависят от их толщины. Чем массивнее стены, тем медленнее будет охлаждаться внутреннее пространство дома. При проектировании толщины ограждения следует учитывать мостики холода – слой цементного раствора между элементами кладки. Блоки монтируют с помощью пазовых замков и специального клея. Такой способ позволяет сократить до минимума тепловые потери. Чтобы сэкономить средства на закупке стройматериалов, необходимо знать характеристики сборных конструкций стандартной толщины:
| Наименование | Толщина наружной стены | ||||
| 12 см | 20 см | 24 см | 30 см | 40 см | |
| Теплопроводность, Вт/м °C | |||||
| Кирпич белый | 7,51 | 4,52 | 3,75 | 3,12 | 2,25 |
| красный | 6,75 | 4,05 | 3,37 | 2,71 | 2,02 |
| Газоблок D600 | 1,16 | 0,72 | 0,58 | 0,46 | 0,35 |
| D500 | 1,01 | 0,61 | 0,52 | 0,42 | 0,31 |
| D400 | 0,82 | 0,51 | 0,41 | 0,32 | 0,25 |
Благодаря низкой теплопроводности в южных районах частные коттеджи строят из газобетона D400 толщиной 20 см, в средней полосе используют пористые элементы D400 с шириной 30 см или D500 – 40 см. В условиях севера возводят многослойные стены из конструкционных и изоляционных блоков. Благодаря хорошим теплотехническим характеристикам газобетоном утепляют дома из кирпича, железобетона, пеноблоков.
Дополнительное утепление стен из газобетона не требуется при устройстве навесного вентилируемого фасада. Обрешетку блоков выполняют при помощи дерева или металлического профиля. Такая конструкция не дает атмосферным осадкам проникать под облицовку, но пропускает воздух и позволяет влаге испаряться с поверхности. В качестве отделочных плит используют виниловый или бетонный сайдинг.
сравнительная характеристика газобетонных блоков d400, d500 и d600
Газобетон представляет собой разновидность ячеистого бетона. Этот строительный материал содержит равномерно распределенные по всему периметру поры, которые не сообщаются между собой. Особенности производства позволяют добиться хорошей теплопроводности газобетона, небольшого веса и итоговой низкой стоимости. Именно по этим причинам материал становится все более популярным.
Преимущества газобетона
Несмотря на то что материал был изобретен в 1924 году, активное использование газобетона в строительстве началось в 80-х годах. На сегодняшний день самой распространенной сферой применения является утепление дома. Благодаря своей низкой теплопроводности и небольшой толщине, газобетон позволяет в несколько раз увеличить энергосбережение и экономит средства владельцев, проживающих в холодных регионах. Общие преимущества материала выглядят следующим образом:
- Теплоизоляционные свойства. Утепленные газобетоном стены удерживают тепло в несколько раз лучше, в сравнении с обычным бетоном. Такой эффект достигается за счет многочисленных пор, которые имеют сферическую форму и не сообщаются между собой. Материал хорошо удерживает тепло, не позволяя ему выходить наружу. Очень низкий коэффициент теплопроводности газосиликатных блоков обусловлен большим количеством пор с воздухом, который известен отличными теплоизоляционными свойствами.
- Небольшой вес. Блоки в несколько раз легче большинства конкурентных материалов. Это существенно облегчает монтаж, перевозку и установку. Благодаря этому удается сократить время строительных работ, сэкономить значительную сумму. Например, для строительства жилого или нежилого помещения нет необходимости создавать прочный и большой фундамент.
- Газобетонные блоки при утеплении здания можно монтировать при помощи клея.
- Паропроницаемость. Этот показатель может быть важен в определенных помещениях, где нужно добиться постоянного уровня влажности, а также поддерживать температуру в узком диапазоне. Коэффициент теплопроводности газоблока зависит от плотности, но параметр практически не влияет на возможность пара выходить наружу.
- Относительно высокая прочность. Важно понимать, что допустимые нагрузки на материал зависят от марки и технологии производства. Одной из самых прочных моделей газобетона является марка D 500. Блоки предназначены для строительства целого дома высотой до 3 этажей. Но при монтаже возникает необходимость дополнительного использования железобетонного армированного пояса или кирпичной кладки. Такие материалы хуже удерживают тепло, поэтому строение может нуждаться в дополнительном утеплении.
- Хорошая шумоизоляция. Показатель зависит от толщины стен и марки газобетона, но материал успешно применяется в жилых домах. Коэффициент шума соответствует требованию ГОСТ.
- Огнеупорность является еще одним преимуществом. Свойства материала позволяют применять газобетон в помещениях с повышенными требованиями пожарной безопасности.
- Экологичность. В процессе производства используются кварцевый песок, цемент и специализированные газообразователи. Отсутствие токсичных веществ гарантирует безопасность для здоровья людей.
- Низкая стоимость. Цена блоков может быть в несколько раз ниже конструкций из бетона или кирпича. Важно понимать, что дополнительная экономия связана с небольшими временными и финансовыми затратами при строительстве.
На сегодняшний день существует несколько видов газосиликатных блоков. При их производстве используются разные технологии, позволяющие получить материалы, которые будут обладать повышенными теплоизоляционными, конструкционными свойствами или отличаться хорошей плотностью и прочностью.
Область применения каждой марки обуславливается техническими требованиями.
Недостатки материала
Как и любой другой строительный материал, газобетон не лишен отрицательных сторон. Первым важным моментом, который стоит учитывать при приобретении блоков, является разделение на виды. Каждая марка предназначена для узкого направления работы. В зависимости от плотности газобетон может быть:
- Теплоизоляционным. Такие изделия характеризуются хорошим удержанием тепла, но крайне низкой плотностью. Использовать блоки при возведении строения недопустимо, т. к. никаких существенных нагрузок стена выдержать не сможет. Зато теплоизоляционные блоки хорошо подходят для наружного утепления зданий.
- Конструкционно-теплоизоляционным. Числовые параметры плотности могут варьироваться от 400 до 800 единиц. Такие блоки используются при возведении небольших стен или перегородок. С увеличением плотности возрастает и коэффициент теплопроводности, следовательно, материал хуже удерживает тепло.
- Конструкционным. Марки такого газобетона являются самыми прочными. Показатель плотности может достигать 900−1200 единиц. Блоки предназначены для возведения перегородок, стен и целых зданий. Способность выдерживать большие нагрузки обусловлена низким содержанием воздушных пор. Но такое свойство влияет на теплопроводность газобетона 500 или 600. Сооружения требуют дополнительного наружного утепления.
Можно выделить еще несколько недостатков, связанных с техническими особенностями:
- высокая хрупкость;
- высокие параметры гигроскопичности, что может отражаться на теплоизоляционных свойствах во влажных регионах;
- низкая морозостойкость, например, распространенная марка D 500 рекомендована для климатических условий, где температура не опускается ниже -18 оС.
Все недостатки являются условными, т. к. при правильном использовании в рекомендуемом температурном режиме материал имеет множество конкурентных преимуществ.
Сравнительный анализ марок
Газобетон не представляет собой универсальный материал. Это можно рассматривать как неудобство, которое требует повышенного внимания при его приобретении, но сочетание нескольких видов позволит добиться отличных эксплуатационных качеств. Например, высокая плотность марки D 600 позволяет без труда возвести небольшое строение, которое будет отличаться высокой прочностью. Дополнительный наружный слой небольшой толщины из марки D 400 решит проблему с влажностью и теплом. Сравнительная таблица позволит лучше оценить параметры всех популярных марок.
Таблица 1 — Коэффициент теплопроводности в зависимости от марки и параметра влажности
| Марка газобетона | D300 | D400 | D500 | D600 |
| Коэффициент теплопроводности при сухом состоянии | 0,072 | 0,096 | 0,12 | 0,14 |
| Уровень теплопроводности при влажности не более 4% | 0,084 | 0,113 | 0,141 | 0,160 |
| Уровень теплопроводности при влажности не более 5% | 0,088 | 0,117 | 0,147 | 0,183 |
Меньшее количество воздушных пор обеспечивает большую плотность и прочность, но существенно повышает показатель теплопроводности. Более высокий числовой параметр указывает на худшую способность материала удерживать тепло. Создать уникальную марку газобетона, которая сочетала бы в себе показатели теплопроводности модели D 300 и плотность марки D 600, невозможно, поэтому единственным вариантом остается сочетать несколько видов для возведения и последующего утепления сооружения.
Способы утепления
Использовать газосиликатные блоки для утепления можно для сооружений из большинства известных материалов. Это обычные бетонные дома, сооружения из кирпича и строения из газобетона с высоким коэффициентом теплопроводности. Но в процессе строительных работ важно учитывать некоторые особенности. Использовать утепление можно для внутренней или наружной стороны строения. Эксперты рекомендуют отдавать предпочтение второму способу по нескольким причинам:
- Первая причина очевидна: внутреннее пространство в помещении существенно уменьшится за счет слоя утеплителя. Толщина необходимого слоя газобетона является небольшой, но 40 сантиметров дополнительного слоя на каждой стене значительно сократят полезную площадь.
- Вторая причина связана с физическими процессами. В холодное время года стены прогреваются очень медленно, а внешняя сторона остывает быстро. В этом случае между слоем утеплителя и основным материалом сооружения будет образовываться конденсат, который при замерзании превращается в лед. Такой процесс негативно отражается не только на температуре, но и на прочности всего строения.
- Третий фактор связан с особенностями структуры газобетона. При отсутствии вентиляции между стеной и слоем утеплителя будет образовываться грибок или плесень. Такой процесс особенно опасен для деревянных строений.
Использование технологии внешнего утепления позволяет достичь улучшения звукоизоляции и защитить основной материал стен от разрушительного действия влаги. Кроме того, газосиликатные блоки на завершающем этапе строительства можно отделать в любом стиле. Это гарантирует отличный внешний вид.
Использование штукатурки
Несмотря на то что стоимость газосиликатных блоков невысока, многие строители хотят добиться еще большей экономии. Решить задачу по утеплению строения при самых низких материальных затратах можно только при использовании пенопласта.
Но такой подход имеет множество недостатков. Пенопласт практически не пропускает воздух, из-за чего вероятность образования плесени или грибка увеличивается в несколько раз. Большинство экспертов, при отсутствии возможности воспользоваться газобетонными блоками, рекомендуют сделать выбор в пользу теплой штукатурки. Первым важным преимуществом является невысокая стоимость материалов и работы. Цена отделки сопоставима с газобетонными блоками, а уровень теплоизоляции, в сравнении с обычной штукатуркой, в 4 раза выше.
Самой популярной является система крепления, которая состоит из 3-ех слоев. Схема работы выглядит следующим образом:
- Первый слой, который рекомендуется укладывать с внешней стороны стены, должен быть изготовлен из материала с очень низким коэффициентом теплопроводности. Лучше всего использовать минеральную вату, т. к. материал крайне легок и обладает отличной паропроницаемостью. Установка производится легко, справиться с работой можно самостоятельно, без опыта в строительно-монтажных работах. Кроме того, большинство производителей гарантирует минимальный срок эксплуатации в течение 70 лет. Для сравнения, пенопласт требует замены через 20−25 лет.
- Второй слой является базовым и выполняется из штукатурно-клеевой смеси. Для обеспечения большей прочности стоит дополнительно укрепить слой армированной стекловолоконной сеткой.
- Основная задача третьего слоя — обеспечение эстетичного внешнего вида. В качестве материала можно выбрать любую декоративную штукатурку, которой существует много: акриловую, силикатную, силоксановую. Если цвет материалов не подходит, можно использовать любые краски.
Хорошие характеристики теплопроводности газобетонных блоков не должны вводить в заблуждение владельцев домов, которые выбрали этот материал в качестве основного при возведении строения. Проживание в условиях средней полосы предполагает обязательное утепление сооружений из газосиликатных блоков. Это связано не только с риском очень низких температур в зимнее время, но и с повышенной влажностью в течение всего года.
Теплопроводность газобетона — АлтайСтройМаш
В условиях постоянного роста количества населения все больше внимания уделяется совершенствованию технологий строительства. Газобетонные блоки отличаются внушительными габаритами, легким монтажом и улучшенными техническими характеристиками. Например, теплопроводность газоблока значительно ниже, чем у кирпича. Это делает материал экономичным при покупке и возведении зданий любого типа за счет сокращения количества сырья при сохранении должного уровня теплопроводности.
Алтайский завод строительного машиностроения проектирует и производит оборудование для производства газобетонных блоков. Станки собираются в России, поставляются на территорию Казахстана, Узбекистана, а также в любую другую точку мира. Помимо того, что газоблок способствует оперативному сооружению зданий, он долговечен, способен переносить до 150 циклов заморозки и разморозки.
Коэффициент теплопроводности газобетона по марке
На производственных линиях компании АлтайСтройМаш выпускаются газоблоки любых марок: D400, D500, D600 и т.д. Каждая марка газобетонных блоков служит определенной цели в работах по возведению зданий:
-
D400 применяется для строительства временных малогабаритных построек жилого типа. Сырье требует дополнительной отделки или облицовки. Цифра «400» говорит о том, что в 1 куб.м. газобетона содержится 400 кг твердого материала; остальное пространство занимают пузырьки воздуха.
-
D500 подходит для построек бытового и сельскохозяйственного назначения. Блоки немного прочнее, чем марка D400, однако еще не способны выдерживать нагрузку тяжелой кровли.
-
Блоки D600 и выше применяются при малоэтажном строительстве, обычно при возведении частных одноуровневых домов.
Пористая структура газобетонных блоков препятствует выдуванию тепла из внутренней части здания. Это позволяет экономить на теплоизоляционных материалах при дальнейших отделочных работах.
Таблица теплопроводности газобетона
|
Уровень влажности, % |
Марка D400 |
Марка D500 |
Марка D600 |
|
0 |
0.096 |
0.112 |
0.141 |
|
|
0.117 |
0.147 |
0.183 |
Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м*°С. Приведенные характеристики отражают низкий уровень выдувания тепла. Показатель достигается ввиду того фактора, что пузырьки воздуха, находящиеся внутри блока, медленно меняют свою температуру.
Теплопроводность газобетона: сравнение с деревом и кирпичом
-
Средневзвешенные показатели теплопроводности для газоблоков составляют 0,08-0,14 Вт/м*°С.
-
Для декоративного керамического кирпича, который используется при внешней облицовке стен здания, уровень теплоотдачи указывается в диапазоне от 0,36 до 0,42 Вт/м*°С.
-
Стены из обычного глиняного кирпича, уложенного в один ряд, соответствуют показателю 0,56 Вт/м*°С.
-
Самый дорогой силикатный кирпич также служит декоративным целям и не сохраняет тепло в здании из-за показателя в 0,71 Вт/м*°С.
-
Теплопроводность древесины зависит от сорта дерева и влажности окружающей среды. Ее характеристики находятся в диапазоне от 0,09 до 0,218 Вт/м*°С.
|
|
При просмотре нашего каталога товаров вы найдете объекты строительного машиностроения для производства блоков из газобетона. Материал для возведения и облицовки стен обладает хорошими перспективами и будет распространяться на новые сферы промышленности.
Теплопроводность газобетона:
Последние 30-40 лет для строительства широко применяется газобетон, а именно газобетонные блоки. Впервые они появились еще в начале XX века, но применение нашли только ближе к XXI. Теплопроводность газобетона позволяет применять его в строительстве хозяйственных сооружений и для возведения жилых домов. Из газобетонных блоков высокой плотности возводят даже многоэтажные здания.
Характеристики материала
Газобетон получают при проведении реакции извести с алюминиевой пудрой. Из-за выделения газа водорода в процессе в толще бетона образуются пустоты в виде ячеек, поэтому этот материал еще называют ячеистым бетоном. Эта пористость и делает газобетон легким (для него характерен небольшой вес относительно его размеров), паропроницаемым, хорошим теплоизолирующим материалом.
По способу затвердевания блоки бывают автоклавные и неавтоклавные. Первые оставляют затвердевать в специальном оборудовании – автоклаве, где устанавливают нужную температуру и давление. Неавтоклавный газобетон твердеет на воздухе, его характеристики ниже, чем у автоклавного, а долговечность всего 50 лет (что в 4 раза меньше, чем у первого вида блоков).
Малый вес газобетонных блоков позволяет строить здания на небольшом фундаменте, который нет необходимости заглублять больше, чем на метр. Поверхность блоков ровная, что позволяет монтировать их на клей, без применения цемента. Это также повышает теплоизоляционные свойства.
Газобетонные блоки огнеупорны и экологичны, а строения из них прочные, надежные и безопасные для здоровья. А также обладают шумоизолирующими свойствами.
Внимание! Все газобетонные блоки делятся на 3 категории точности. Газобетон первой категории самый ровный, отклонения по размерам не должны превышать 1,5 мм! Второй класс точности – отклонения 2 мм, а третий –неровный, используется при строительстве хозяйственных построек.
По результатам исследований, газобетонный блок способен выдерживать до 100 циклов замораживания-оттаивания, не теряя своих физических свойств, что говорит о его морозостойкости. В зависимости от марки, показатели морозостойкости изменяются в пределах 35-150 для автоклавного, и 15-35 для неавтоклавного блока.
Коэффициент теплопроводности
Коэффициент теплопроводности – способность газобетона передавать тепловую энергию. То есть, чем выше этот коэффициент, тем быстрее строительный материал отдаст тепло окружающей среде и сделает помещение холодным. Чтобы не тратиться на дополнительный обогрев жилья в зимнее время года, стоит заранее продумать выбор материала для строительства и способы утепления.
Более пористая структура делает газобетон менее теплопроводным, но при этом хрупким. Разные маркировки газобетонных блоков характеризуют их свойства в зависимости от плотности. Так, теплопроводность газобетона d300, d400 меньше теплопроводности блоков с маркировкой d500, d600. Поэтому первые чаще всего используют в качестве теплоизоляции строений, но из-за хрупкости не применяют в возведении несущих конструкций. Для строительства жилых многоэтажных зданий подойдет более плотный газобетон d1000-d1200. Средний по плотности и изоляционным свойствам блок используют при строительстве одноэтажных зданий.
Газобетонные блоки делятся на три вида в зависимости от плотности и теплопроводности: теплоизоляционные (D300-500), конструкционно-теплоизоляционные(D600-D900) и конструкционные (D1000-1200).
Сравнить теплопроводность газобетона разных марок можно в таблице:
| Маркировка | Теплопроводность, Вт/м °C, 0% влажности | Теплопроводность, Вт/м °C, 4% влажности | Теплопроводность, Вт/м °C, 5% влажности |
| D300 | 0,072 | 0,084 | 0,088 |
| 0,096 | 0,113 | 0,117 | |
| D500 | 0,112 | 0,141 | 0,147 |
| D600 | 0,141 | 0,160 | 0,183 |
| D700 | 0,15 | — | — |
| D800 | 0,21 | — | — |
| D900 | 0,24 | — | — |
| D1000 | 0,29 | — | — |
| D1100 | 0,34 | — | — |
| D1200 | 0,38 | — | — |
Газобетонные блоки марки D500 способны выдерживать вес стен высотой в 3 этажа вместе с перекрытиями. При этом предусмотрено обязательное укрепление конструкции армированием.
Улучшение тепловых характеристик
Чтобы повысить энергосберегающую способность дома, построенного из газобетона, можно выбрать более широкую толщину стен. Обычно для жилого помещения толщину внешних конструкций 30-40 см оптимальна для средней полосы. Для очень холодных регионов возводят каркас сооружений в два или более слоя, а для хозяйственных построек можно выложить блоки шириной 20 см.
Для утепления жилого помещения из данного материала специалисты рекомендуют применять дополнительную наружную отделку. Если внешние стены оставить незащищенными, то из-за высокой паропроницаемости газобетона со временем теплопроводность таких газобетонных блоков повысится из-за влажности, а изоляционные свойства соответственно снизятся.
Наружный слой утеплителя должен обладать меньшей пароизолирующей способностью и большей теплоизолирующей, чем газобетон и материал внутренней отделки.
Для утепления можно применять пенопласт или пенополистирол, в том числе экструдированный, минвату и эковату, а также теплую штукатурку. А в качестве отделочных материалов используют виниловый или фиброцементный сайдинг, декоративную плитку, штукатурку.
Сравнение с другими материалами и блоками
Среди других строительных материалов, газобетонные блоки можно сравнить с пеноблоками, деревом, кирпичом.
Пеноблоки похожи на газобетонные, но их плотность несколько выше, а ячейки не открытые, а замкнутые. Из всех представленных, дерево является самым экологичным строительным материалом. Жилье из дерева пропускает воздух, что позволяет создать приятный микроклимат в помещении, но один из главных минусов этого материала – его высокая горючесть. А если сравнить теплопроводность дерева и газобетона, то первое существенно проигрывает по способности к теплоизоляции. Кирпич же является самым плотным материалом для возведения стен, выдерживает самые низкие морозы и долгие годы эксплуатации. Но стены из кирпича приходится делать многослойными, поскольку его плотная структура плохо задерживает тепло.
Несомненно, при сравнении других строительных материалов с бетонными газоблоками, теплопроводность последних ниже.
| Материал/плотность | Теплопроводность, Вт/м °C, 0% влажности | Теплопроводность, Вт/м °C, 4% влажности |
| Газобетон D500/500 | 0,12 | 0,141 |
| Керамзитобетон/800 | 0,231 | 0,35 |
| Железобетон/2500 | 1,69 | 2,043 |
| Кирпич из глины (полнотелый)/1800 | 0,56 | 0,81 |
| Кирпич из глины (пустотелый)/1000 | 0,26 | 0,439 |
| Силикатный кирпич (полнотелый)/1800 | 0,70 | 0,87 |
| Дерево/500 | 0,09 | 0,18 |
| Минвата/150 | 0,042 | 0,045 |
| Пенополистерол/35 | 0,028 | 0,028 |
По такой характеристике, как теплопроводность, а точнее теплоизоляция, газобетон уступает лишь дереву, минеральной вате и пенополистеролу для утепления, поэтому можно сказать, что для возведения наружных стен здания более теплого материала не найти.
Как показывает практика, блоки из газобетона очень хорошо зарекомендовали себя как в качестве утеплителя, так и в качестве основного строительного материала. Но, полагаясь на заверения производителя, не стоит забывать, что в зависимости от природных условий места, где используется такой блок, его характеристики способны изменяться. Возможно, что в местах с повышенной влажность придется хорошо утеплять стены, а в местах, где мороз достигает значений ниже -40°С придется класть стены в несколько газобетонных слоев.
от чего зависит, сравнение с другими материалами
Одна из характеристик, по которой выбирают газобетонные блоки – это теплопроводность. По ее показателю определяют, насколько хорошо материал способен удерживать тепло внутри здания. Один из самых низких коэффициентов теплопроводности имеет воздух. Именно благодаря его наличию в структуре блоков газобетона, они хорошо теплоизолирует стены. Воздух, находящийся в порах, замедляет процесс теплообмена между частицами материалов. Поэтому блоки имеют низкий коэффициент теплопропускаемости, более лучший, чем у кирпича, дерева или пеноблоков.
От чего зависит теплопроводность газоблока?
Газобетон состоит из пористой структуры. Появляются поры в результате выделения газа во время химической реакции раствора с алюминиевой пудрой. Занимают они около 80-85% всего его объема. Но в отличие от пенобетона, из-за такого способа производства создаются открытые, а не закрытые ячейки. По этой причине газобетон быстрее впитывает влагу по сравнению с пеноблоком. Прочность же зависит от толщины перегородок между ячейками.
Производится трех видов:
- теплоизоляционный;
- конструкционный;
- конструкционно-теплоизоляционный.
Каждый из них имеет разный коэффициент теплопропускаемости, и, соответственно, сферу применения. Первый тип используется только в качестве теплоизоляции уже отстроенных стен зданий, маркируется D400. Второй и третий вид применяются для возведения домов и перегородок.
На теплопроводность газобетона влияют следующие факторы:
- плотность;
- влажность;
- толщина;
- пористость и структура пор.
Теплоизоляционные блоки имеют наибольшее количество ячеек в своей структуре, причем крупного размера. Из-за этого утепляющий газобетон имеет наименьшую плотность и низкую прочность. Так как для его изготовления использовалось небольшое количество цемента. В итоге перегородки между порами получились недостаточно прочными. Этот тип газоблоков нельзя применять для возведения несущих конструкций. Но зато они обладают наилучшими теплоизолирующими свойствами, благодаря большому количеству воздуха внутри.
Конструкционные газобетонные блоки имеют повышенную плотность, из-за чего их ячейки очень маленькие и их количество меньше, чем в теплоизоляционных, поэтому они хуже удерживают тепло. Этот тип материала используется для строительства оснований и несущих конструкций.
На теплопроводность также влияет влажность. Чем больше воды впитали газоблоки, тем меньше сухого воздуха осталось в ячейках, а значит, тем больше тепла сможет проходить через них. От толщины также меняется способность удерживать нагретый воздух, так, например, блоки шириной 30 см имеют более высокую теплосберегаемость, чем 20 см.
Сравнение газобетона с другими стройматериалами
Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами заметно отличается. Она меняется в зависимости от структуры и плотности стройматериала. Коэффициент теплопропускаемости полнотелого силикатного кирпича (1800 кг/м3) составляет 0,87 Вт/м·К, пустотелого глиняного – 0,44 Вт/м·К, дерева (500 кг/м3) – 0,18 Вт/м·К, газоблоков D500 – 0,14 Вт/м·К. Чтобы стены одинаково удерживали тепло, то из кирпича потребуется построить сооружение толщиной 210 см, а из газобетона шириной чуть больше 40.
Различается теплопроводность кирпича и газоблока и других материалов с изменением влажности. При показателе 0% газобетон марки D600 имеет коэффициент 0,141 Вт/м·К, D500 – 0,0112 Вт/м·К, D400 – 0,096 Вт/м·К, пенобетон D600 – 0,151 Вт/м·К. Если влажность достигла 5%, то теплопропускаемость заметно ухудшается. У газобетона D500 составляет 0,147 Вт/м·К, D400 – 0,117 Вт/м·К, у пенобетона D600 – 0,211 Вт/м·К. На стены из дерева влага влияет еще значительнее. При плотности 500 кг/м3 и 0% влажности коэффициент теплопроводности – 0,146 Вт/м·К, при 5% – 0,183 Вт/м·К.
Толщину стен из газоблоков определяют в зависимости от климатического региона. Если это северные, то для наилучшей теплоизоляции дома потребуется дополнительное утепление. Иначе здание будет слишком быстро терять тепло. Стена шириной 20 см из D600 имеет показатель теплосберегаемости 0,72 Вт/м·К, 30 см – 0,46, 40 см – 0,35. Если конструкция построена из D400: 20 см – 0,51 Вт/м·К, 30 см – 0,32, 40 см – 0,25.
Чтобы не снижать утепляющие характеристики газоблоков, рекомендуется укладывать их на специальный клей. Тогда швы будут получаться минимальной ширины. Так как именно из-за толстых швов из цементно-песчаных растворов в кладке теряется больше тепла.
Для утепления стен из газобетона и пенобетона рекомендуется использовать влагопроницаемые утепляющие материалы, чтобы между теплоизоляцией и конструкций не образовывался конденсат. Из-за избыточной влажности не только повышается теплопроводность блоков, но и ухудшается микроклимат в доме. Наилучшим вариантом считается теплоизоляция из минеральной ваты. Ее толщина подбирается в зависимости от климатической зоны. Отделка газобетона гидроизоляционным слоем обязательна.
Теплоизоляционные свойства ячеистого газобетона — Aeroc
Теплоизоляционные свойства ячеистого бетона в сухом состоянии прежде всего зависят от объемной массы материала (плотности). Некоторое влияние на теплопроводность оказывают также структура пор и минералогический состав бетона. Обобщенный график зависимости теплопроводности от плотности выглядит так:
Расчетные коэффициенты теплопроводности, заложенные в действующие нормы по тепловой защите, были назначены в период, когда сама идеология тепловой защиты была направлена не на сохранение энергоресурсов, а на обеспечение минимально допустимого санитарно-гигиенического комфорта. Поэтому, результаты испытаний бетонов со всех уголков страны были подвергнуты статистическому анализу и приняты с обеспеченностью 92%. В результате нормативные расчетные коэффициенты оказались выше средних значений более чем на 20% и практически не учитывают особенностей сырьевой базы производителей из различных регионов. Сейчас при проектировании тепловой защиты требования санитарно-гигиенического комфорта обеспечиваются с неоднократным запасом, при этом большая часть всех ячеистых бетонов, производящихся или продающихся в Украине, имеет значительно меньшую теплопроводность.
Средние значения теплопроводности ячеистых бетонов AEROC в сухом состоянии выглядят следующим образом:
| Вид бетона | Марка бетона по средней плотности | Теплопроводность бетона в сухом состоянии*, Вт/(м·°С), не более | Коэффициент паропроницаемости, мг/(м·ч·Па),не менее |
| Теплоизоляционный | D150 | 0,048 | 0,3 |
| Конструкционно-теплоизоляционный | D300 | 0,075 | 0,26 |
| Конструкционно-теплоизоляционный | D400 | 0,095 | 0,23 |
| Конструкционно-теплоизоляционный | D500 | 0,12 | 0,20 |
*в соответствии с ТУ У В.2.7-26.6-34840150-001:2009
Находясь в конструкциях зданий в реальных условиях эксплуатации, любой материал через два – три отопительных сезона приобретает некую влажность: изначально сухие материалы (минеральная вата, керамический кирпич) увлажняются, а изначально влажные (бетоны, растворы, древесина) – высыхают. В результате можно говорить о средней влажности материала за отопительный период – «эксплуатационной» влажности. Эта влажность и является расчетной при определении реальной теплопроводности материала в конструкции, которая всегда выше, чем теплопроводность сухого материала. Эксплуатационная влажность ячеистых бетонов на основе кварцевого песка, в том числе газобетона AEROC, в нашем климате по результатам многолетних наблюдений составляет в среднем 4-6% в зависимости от конструкции стены, условий эксплуатации, ориентации по сторонам света и ряда других факторов.
Теплопроводность ячеистого бетона AEROC в условиях эксплуатации:
| Расчетный коэффициент теплопроводности, Вт/(м. °С)* | ||
| Марка бетона по средней плотности | При массовом водонасыщении 4% (ωА) | При массовом водонасыщении 6% (ωБ) |
| D150 | 0,05 | 0,051 |
| D300 | 0,084 | 0,087 |
| D400 | 0,106 | 0,11 |
| D500 | 0,126 | 0,13 |
*в соответствии с заключением НИИСК по результатам лабораторных испытаний фрагментов стен
На теплоизоляционные свойства кладки из ячеистобетонных блоков также влияют качество швов, их количество и условия эксплуатации стены.
Растворные швы
При кладке блоков на тонкослойный клеевой раствор со средней толщиной шва 1,5-2 мм теплотехническая однородность кладки стремится к единице и влияние растворных прослоек на теплопроводность конструкции может не учитываться. При средней толщине растворной прослойки 10-12 мм теплопроводность кладки возрастает примерно на 20% (для плотности бетона 350 – 400 кг/м3), а при толщине 20 мм – на 30% и более. Такое увеличение теплопроводности сводит на нет главное достоинство ячеистых бетонов низких плотностей – возможность строить однослойную конструкцию, удовлетворяющую современным требованиям к термическому сопротивлению. Применение цементно-песчаных растворов для кладки блоков с идеальной геометрией приводит, во-первых, к удорожанию кладочных работ, а во-вторых, может привести к необходимости дополнительного утепления стен.
Условия эксплуатации газобетона
Однослойная газобетонная стена без отделки (как без наружной, так и без внутренней) может использоваться для ограждения помещений с нормальным режимом эксплуатации (т.е. с расчетной относительной влажностью воздуха в помещении в отопительный сезон до 55%). При этом к концу периода влагонакопления приращивание массового содержания влаги в конструкциях в зависимости от погодных условий либо не происходит вообще, либо не превышает 1,5%. Для наружных ячеистобетонных стен помещений с повышенной влажностью воздуха (душевые и ванные комнаты, сауны, парные) необходимо при внутренней отделке создать преграду для диффузии водяных паров из помещения в толщу стены. В случае с ванными комнатами такой преградой может служить кафельная плитка с паронепроницаемой затиркой швов. В помещениях бань в качестве пароизоляции наилучшим образом подходят фольгированные материалы (пенополиэтилен, минвата).
Наружная отделка стен в любом случае должна быть паропроницаемой. При дополнительном утеплении наружных стен из ячеистого бетона, при толстослойной штукатурке, при облицовке стены кирпичом необходимо производить расчет такой многослойной конструкции на сопротивление паропроницанию по ДБН В.2.6-31:2006.
Характеристика теплопроводности газоблоков — Блог компании «Крымплита»
Теплопроводность – это способность материала проводить тепловую энергию. По этому показателю определяют, насколько хорошо газобетон способен удерживать тепло в помещении. Компания «Крымплита» предлагает воспользоваться возможностью и купить газоблок в Крыму по адекватным ценам.
Для чего нужно знать коэффициент теплопроводности?
Коэффициент теплопроводности отражает объем пропускаемого тепла за единицу времени. Чем ниже цифровое значение, тем лучше сохраняется температура в здании.
По сравнению с иными строительными материалами газоблоки обладают высокой степенью защиты здания от теплопотерь.
Материал | Теплопроводность, Вт/(м×С°) |
Газобетон D500 | 0.12 |
Дерево (сосна и ель) | 0.14 |
Кирпич | 0,64-0,87 |
Железобетон | 2,04 |
Показатель важно учитывать на этапе проектирования здания. Он нужен для следующих целей:
- Расчет оптимальной по энергоэффективности толщины стен в зависимости от региона. Так, для Московской области по СНИП толщина каркаса дома при использовании блока D400 составляет 40-50 см, D500 уже 50-60 см;
- Определение необходимости, а также способа утепления для стен. Чем выше теплопроводность марки газоблока, тем сильнее утепляют фасад.
Что влияет на теплопроводность газобетона?
Газобетон относится к пористым материалам. Пустоты с воздухом в нем составляют более 80% объема блока, именно это делает стройматериал хорошим термоизолятором.
Плотность
Показатель можно определить по марке (D400, D800). Чем ниже плотность, тем больше в газоблоке воздуха и тем более теплым (но и более хрупким) является материал. Стены в домах из блоков с более высокой плотностью нуждаются в дополнительном утеплении.
Различают 3 вида газоблоков:
- Теплоизоляционный газобетон (D200-400). Обладает наименьшим коэффициентом теплопроводности от 0,048 до 0,096, имеет низкую прочность. Применяется для утепления стен и строительства перегородок;
- Конструкционно-теплоизоляционный (D500-800). Оптимальный вариант по сочетанию прочности и теплоизоляционных качеств. Подходит для строительства одно- и двухэтажных домов. Коэффициент теплопередачи от 0,12 до 0,21;
- Конструкционный (D900-1200). Плотный материал с теплопроводностью 0,24-0,38. Нуждается в дополнительной теплоизоляции.
Влажность
При повышении влажности ухудшаются теплоизоляционные свойства газобетона. Этот факт следует учитывать при строительстве каркаса и последующей отделке и облицовке стен. Материалу необходимо дать как следует просохнуть, а при утеплении проложить пароизоляцию.
На теплоизоляцию стен из газоблоков также влияют технологии строительства: кладка на специальный клей, использование арматуры для монтажа перекрытий.
На нашем сайте вы можете купить не только газобетон, но и другие строительные материалы. Например, купить плиты ЖБИ перекрытия, цена на ни будет более чем приемлемая.
% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2015-12-03T11: 27: 12-05: 00Microsoft® Word 20102021-11-29T11: 24: 42-08: 002021-11-29T11: 24: 42-08: 00iText 4.2.0 от 1T3XTapplication / pdf
uuid: 023e5760-f374-4dd4-bccd-03293aee5ffauuid: 86105b0a-bb15-4adc-97a8-65f1786134a9 конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xXˎ6WL | 5-d / YK ~? | HObcВE, VUSr0; F) x˳ ~ K `: hzD t9tsM) * ANOZn އ IYk # p> Ua; qs3FX2Wb> M_9! (
Оценка подходов Еврокода 2 для термического электропроводность бетона в случае пожара — Zehfuß — 2020 — Проект гражданского строительства
5.1 Экспериментальные данные
Для сравнения расчетных и измеренных температур доступны 23 испытания на огнестойкость, включая:- 18 плит высотой от 10 до 30 см,
- одна композитная плита,
- две стены толщиной 12 и 14 см, а
- две колонны с площадью поперечного сечения 36 см × 36 см и 40 см × 40 см.
Каждый из этих образцов был подвергнут воздействию стандартной кривой температуры-времени EN 1991-1-2 (стандартная кривая возгорания ISO 834) с отклонением между стандартной температурой возгорания и измеренной температурой пожарного отсека менее 5%. Количество точек углубленных измерений колеблется от трех до семи (таблица 2).
ТАБЛИЦА 2. Обзор образцов| Имя | Образец | Толщина / размеры (мм) | точек измерения |
|---|---|---|---|
| T1_D3 | Плита | 200 | 6 |
| T1_D4 | Плита | 200 | 6 |
| T2_D1 | Плита | 150 | 7 |
| T2_D2 | Плита | 100 | 7 |
| T2_D3 | Плита | 100 | 7 |
| T2_D4 | Плита | 150 | 7 |
| T2_D5 | Плита | 120 | 7 |
| T2_D6 | Плита | 120 | 7 |
| T3_D7 | Плита | 150 | 7 |
| T3_D8 | Плита | 100 | 7 |
| T3_D9 | Плита | 150 | 7 |
| T3_D10 | Плита | 100 | 7 |
| T3_D11 | Плита | 100 | 7 |
| T3_D12 | Плита | 150 | 7 |
| T4_W1 | Стена | 140 | 7 |
| T5_E | Плита | 300 | 5 |
| T5_M | Плита | 300 | 5 |
| T5_N | Плита | 300 | 5 |
| T6_S1 | Колонна | 400 × 400 | 5 |
| T7_S1 | Колонна | 360 × 360 | 5 |
| T8_W1 | Колонна | 120 | 3 |
| T9_D1 | Композитная плита | 100 | 4 |
| T10_D1 | Плита | 180 | 7 |
| Всего | 142 | ||
Образцы различаются влажностью и типом агрегатов (известковистые и кремнистые).Что касается прочности, образцы плиты и стен классифицируются как нормальный бетон с прочностью на сжатие менее 50 Н / мм 2 . Образцы колонн классифицируются как бетон с высокими эксплуатационными характеристиками с прочностью более 70 Н / мм 2 . Для каждого образца во время испытаний не наблюдалось взрывного растрескивания в области измерения температуры.
5.2 Численные расчеты
Выбранный код CSM решает уравнение (1) с использованием метода конечных элементов.Согласно экспериментальным данным, в качестве граничного условия выбрана стандартная кривая горения ISO 834. В основных испытаниях температуры печи находились в хорошем или очень хорошем соответствии со стандартной кривой зависимости температуры от времени ISO 834. Отклонение между стандартной кривой горения ISO 834 и измеренной температурой печи было менее 1%. 15 Эта процедура была выбрана для того, чтобы иметь возможность применять граничные параметры стандарта EN 1992-1-2 (например, коэффициент теплопередачи), связанные со стандартной кривой пламени ISO 834 в расчетах, а не для получения «размытых» результатов. из-за «ошибки» большого отклонения от целевой кривой ISO 834.
Стандартная температурно-временная кривая ISO 834 (стандартная температурно-временная кривая EN от 2 января 1991 г.) определяется следующим образом: (20) В уравнении (20) Θ г — это температура газа перед образцом бетона, а t — время в минутах. Тепловой поток, воздействующий на бетонную поверхность, состоит из теплового потока конвекции, а также лучистого теплового потока: (21) Согласно стандарту EN1991-1-2 конвективный тепловой поток можно рассчитать следующим образом: (22)В уравнении (22) м представляет температуру поверхности бетонного элемента, подвергшегося воздействию огня. α c — коэффициент конвекции, моделирующий теплопередачу между жидкостью и твердым телом. Коэффициент конвекции зависит от поля потока, а также от свойств жидкости в пожарном отсеке. Согласно EN 1991-1-2 коэффициент конвекции составляет α c = 25 Вт / (м 2 K) для уже обсуждавшейся стандартной кривой пламени.
Тепловой поток, передаваемый на бетонную поверхность излучением, можно рассчитать с учетом закона Стефана – Больцмана по формуле: (23)В уравнении (23) Φ — коэффициент конфигурации (Φ = 1), м — коэффициент излучения бетонной поверхности, f — коэффициент излучения пламени (ɛ f = 1), σ — постоянная Стефана – Больцмана ( σ = 5.67 ⋅ 10 −8 Вт / (м 2 K 4 )), а Θ r — эффективная температура излучения.
В соответствии с EN 1991-1-2, температура излучения r устанавливается равной температуре газа, определяемой кривой пламени стандарта ISO. Потери тепла на противопожарной поверхности бетонных элементов учитываются путем задания граничного условия теплового потока, рассчитанного по уравнению 22 с коэффициентом конвекции α c = 4 Вт / (м 2 K).Коэффициент излучения бетонной поверхности был установлен на м = 0,7.
Чтобы иметь возможность сравнить влияние различных функций теплопроводности, температуры внутри образца рассчитываются трижды, по одному разу для каждой отдельной функции (верхняя, нижняя и смешанная кривая). Другие термические свойства, влияющие на теплопроводность (плотность и удельная теплоемкость), определяются функциями, указанными в EN 1992-1-2, в соответствии с экспериментальными данными, приведенными в протоколах испытаний.Для испытаний, когда содержание влаги в образце было больше 3% или неизвестно, содержание влаги было установлено на максимальное значение EN 1992-1-2 (3%). Из-за граничного условия переходной температуры в расчетах получаются температурные кривые, зависящие от времени.
5.3 Критерии оценки
Из-за количества более 250 температурных кривых, рассчитанных внутри структурного элемента (количество точек измерения на испытание см. В Таблице 2), необходимо выбрать важные критерии оценки.В первую очередь результаты были отфильтрованы в зависимости от пространственного расположения точек измерения. Были выбраны только те точки измерения, которые расположены на глубине в соответствии с критериями эффективности бетонных элементов. Эти точки измерения:- на глубине арматурной стали (расстояние 2–4 см до поверхности, подверженной воздействию огня) для оценки критериев потери прочности по EN 1363-1 (правила в основном основаны на требованиях от R30 до R120, то есть для плит, позиции 2, 3 и 4 см учитывались для площади армирования (1 см для R30 не учитывался) с учетом того, что температура вблизи открытой поверхности завышена) и
- на противопожарной поверхности для оценки критериев изоляции согласно EN 1363-1 (превышение температуры <140 K).
Сравнение измеренных и рассчитанных температурных кривых должно дать ответ на вопрос, способна ли вычислительная модель описать реальность. Следовательно, необходимо оценить отклонение экспериментальных и расчетных температур внутри структурного элемента. Для применения также важно, безопасны ли рассчитанные температурные кривые.
Для оценки точности рассчитанной температурной кривой использовалось нормированное эвклидово расстояние (NED), введенное Peacock 16 .С помощью этого метода зависимости температуры от времени рассматриваются как бесконечномерные векторы, позволяющие использовать функциональный анализ. Температурно-временные кривые разделены на n временных шагов. В данной работе ширина единственного временного шага была выбрана равной и = 60 с. Индекс L2-Norm или критерий C NED определяется: (24)В уравнении (24) Y exp — это измеренная температура при испытании на огнестойкость, а Y num — температура, полученная с использованием вычислительной модели.Другими словами, площадь между измеренной временной кривой и рассчитанной временной кривой вычисляется и нормализуется к площади между осью x и измеренными данными. Таким образом, C NED можно обозначить как критерий точности соответствия между обеими кривыми — вычисленными значениями и измеренными значениями.
Критерий C NED позволяет оценить полный временной ход температуры, а не только одно значение.Этот критерий был успешно использован для оценки прогностической способности моделей пожаров. 17 Поскольку критерий C NED определен для значений в диапазоне от 0 до + ∞, можно констатировать, что для значения C NED > 1 существует большое отклонение между измеренными и расчетные температуры. С помощью критерия C NED можно определить точность вычисленных и измеренных значений. Чем лучше модель, тем меньше значение, поэтому этот критерий следует минимизировать.Заявление о том, отличаются ли рассчитанные значения от измеренных значений с безопасной или небезопасной стороны, невозможно.
Таким образом, был выбран второй критерий для оценки вопроса о том, безопасны ли расчетные температуры. Этот так называемый критерий безопасности определяется: (25)Так же, как и критерий C NED , температурно-временные кривые разделены на n точек данных, представляющих временной шаг шириной i = 60 с.Критерий безопасности определен для значений в диапазоне от -1 до +1, тогда как значение -1 соответствует ситуации, когда все рассчитанные температуры ниже, чем измеренные один раз, а значение +1 означает, что все вычисленные значения включены. небезопасная сторона. Когда> 0, сумма разностей между результатом расчета и экспериментальным результатом безопасна.
Цель состоит в том, чтобы минимизировать критерий C NED и получить положительное значение для критерия безопасности.
В таблице 3 приведены результаты сравнения расчетных и измеренных кривых зависимости температуры от времени в пределах структурного элемента по глубине арматурной стали для исследуемого образца с помощью критерия C NED и критерия безопасности.
ТАБЛИЦА 3. NED- / критерии безопасности по толщине арматурной стали| Имя | C NED верхний изгиб | C NED смешанная кривая | C NED нижний изгиб | C Безопасность верхний изгиб | C Безопасность смешанная кривая | C Безопасность нижний изгиб |
|---|---|---|---|---|---|---|
| T1_D3 | 0.04 | 0,05 | 0,07 | 0,26 | -0,73 | -0,81 |
| T1_D4 | 0.11 | 0,06 | 0,06 | 0,91 | 0,62 | 0,14 |
| T2_D1 | 0.07 | 0,03 | 0,04 | 1,00 | 0,58 | 0,75 |
| T2_D2 | 0.15 | 0,1 | 0,09 | 1,00 | 0,99 | 0,99 |
| T2_D3 | 0.2 | 0,15 | 0,14 | 0,99 | 0,97 | 0,95 |
| T2_D4 | 0.14 | 0,1 | 0,11 | 0,99 | 0,95 | 0,95 |
| T2_D5 | 0.18 | 0,14 | 0,14 | 1,00 | 0,99 | 0,99 |
| T2_D6 | 0.19 | 0,15 | 0,15 | 1,00 | 0,99 | 0,97 |
| T3_D7 | 0.09 | 0,05 | 0,06 | 0,99 | 0,79 | 0,85 |
| T3_D8 | 0.13 | 0,08 | 0,07 | 0,99 | 0,96 | 0,91 |
| T3_D9 | 0.02 | 0,02 | 0,03 | 0,53 | -0,53 | -0,24 |
| T3_D10 | 0.1 | 0,05 | 0,05 | 0,99 | 0,86 | 0,82 |
| T3_D11 | 0.18 | 0,12 | 0,12 | 0,98 | 0,92 | 0,91 |
| T3_D12 | 0.06 | 0,04 | 0,04 | 0,95 | 0,51 | 0,6 |
| T4_W1 | 0.04 | 0,04 | 0,04 | 0,71 | 0,1 | -0,07 |
| T5_E | 0.2 | 0,18 | 0,2 | 0,5 | -0,01 | -0,03 |
| T5_M | 0.29 | 0,23 | 0,25 | 0,76 | 0,04 | -0,01 |
| T5_N | 0.27 | 0,23 | 0,24 | 0,72 | 0,05 | 0,02 |
| T6_S1 | 0.37 | 0,24 | 0,27 | 1,00 | 1,00 | 0,99 |
| T7_S1 | 0.16 | 0,06 | 0,08 | 0,86 | 0,35 | 0,39 |
| T8_W1 | 0.02 | 0,07 | 0,06 | 0,29 | -1 | -1 |
| T9_D1 | 0.14 | 0,13 | 0,13 | 0,43 | 0,03 | 0,04 |
| T10_D1 | 0.18 | 0,11 | 0,12 | 0,98 | 0,89 | 0,86 |
| Среднее значение | 0.14 | 0,11 | 0,11 | 0,82 | 0,45 | 0,43 |
| SD | 0.09 | 0,07 | 0,07 | 0,24 | 0,59 | 0,59 |
Оценивая критерий точности, можно констатировать, что температуры, рассчитанные с использованием смешанной кривой для определения теплопроводности, соответствуют измеренным температурам таким же образом, как рассчитанные температуры с использованием нижней кривой теплопроводности.Кроме того, температуры с использованием смешанной кривой подходят лучше, чем температуры с использованием верхней кривой. С учетом SD всех значений C NED показано, что точность температур, вычисленных с использованием смешанной кривой, меньше разброса по сравнению с температурами, рассчитанными с использованием верхней кривой.
С учетом критерия безопасности сравнение расчетных и измеренных температур показывает, что использование нижней кривой в большинстве случаев приводит к тому, что кривые зависимости температуры от времени на небезопасной стороне.Использование верхней кривой приводит к расчетным температурам, в основном, безопасным. При использовании смешанной кривой можно констатировать, что расчетные температуры по сравнению с измеренными температурами являются как безопасными, так и небезопасными.
Обобщая, можно констатировать, что использование смешанной кривой теплопроводности позволяет определять температуру в глубине арматуры с наилучшей точностью и в целом с большой надежностью. Как и ожидалось, верхняя кривая дает немного большее количество результатов, но с меньшей точностью.Для оцененных огнестойких испытаний использование нижней кривой теплопроводности дает точность, аналогичную смешанной кривой, но дает меньший запас прочности.
Результаты сравнения расчетных и измеренных температур на противопожарной поверхности, соответствующих критерию изоляции, показаны в Таблице 4. Для некоторых образцов невозможно оценить результаты из-за того, что температуры на противопожарной поверхности противопожарны. стороны не измерялись (T5_E, T5_M, T5_N), а для образца колонны (T6_S1, T7_S1) все четыре поверхности подвергались воздействию огня по стандарту ISO 834.
ТАБЛИЦА 4. NED- / критерии безопасности Противопожарная сторона| Имя | C NED верхний изгиб | C NED смешанная кривая | C NED нижний изгиб | C Безопасность верхний изгиб | C Безопасность смешанная кривая | C Безопасность нижний изгиб |
|---|---|---|---|---|---|---|
| T1_D3 | 0.02 | 0,11 | 0,09 | 1 | -1 | -1 |
| T1_D4 | 0,06 | 0.07 | 0,15 | -0,1 | -0,25 | -0,65 |
| T2_D1 | 0,59 | 0.28 | 0,15 | 1 | 1 | 0,64 |
| T2_D2 | 1,28 | 0,92 | 0.88 | 1 | 1 | 1 |
| T2_D3 | 1,76 | 1,33 | 1,27 | 1 | 1 | 0.97 |
| T2_D4 | 0,56 | 0,24 | 0,19 | 0,93 | 0,8 | 0.08 |
| T2_D5 | 0,61 | 0,29 | 0,27 | 1 | 1 | 0,69 |
| T2_D6 | 0.64 | 0,32 | 0,29 | 0,98 | 0,95 | 0,74 |
| T2_D7 | 0.64 | 0,34 | 0,31 | 0,79 | 0,53 | -0,02 |
| T3_D8 | 0.97 | 0,68 | 0,64 | 0,97 | 0,94 | 0,88 |
| T3_D9 | 0.23 | 0,07 | 0,17 | 0,86 | -0,76 | -0,96 |
| T3_D10 | 1.43 | 1,06 | 1.02 | 0,98 | 0,96 | 0,92 |
| T3_D11 | 1.95 | 1,44 | 1,38 | 0,99 | 0,98 | 0,94 |
| T3_D12 | 0.87 | 0,57 | 0,44 | 0,89 | 0,82 | 0,56 |
| T4_W1 | 0.23 | 0,06 | 0,16 | 0,9 | -0,91 | -1 |
| T8_W1 | 0.1 | 0,17 | 0,33 | -0,94 | -0,97 | -0,99 |
| T10_D1 | 0.27 | 0,21 | 0,27 | 0,95 | 0,85 | -0,22 |
| Среднее значение | 0.75 | 0,5 | 0,48 | 0,77 | 0,38 | 0,18 |
| SD | 0.58 | 0,44 | 0,41 | 0,51 | 0,8 | 0,79 |
Расчетные температуры с использованием смешанной кривой лучше соответствуют измеренным температурам по сравнению с использованием верхней или нижней кривой.Однако точность нижнего и смешанного снова очень похожи, но зазор с верхней кривой больше, чем в случае армирования.
Оценивая критерий безопасности, можно констатировать, что использование смешанной кривой в большинстве случаев приводит к безопасным температурам, даже если среднее значение критерия безопасности для смешанной кривой меньше по сравнению с температурами в глубине арматурной стали. .
В целом можно констатировать, что на противопожарной поверхности сравнение расчетных и измеренных температур показывает более высокие значения критерия точности.В соответствии с этим можно констатировать, что модель, предусмотренная EN 1992-1-2, менее способна описывать температуры на противопожарной поверхности по сравнению с толщиной арматурной стали. Кроме того, этот факт не зависит от кривой, используемой для определения теплопроводности. Верхняя кривая дает худшую точность, тогда как нижняя кривая показывает, что большинство значений небезопасно. Смешанная кривая дает хорошую точность, и цель по критерию безопасности> 0 выполнена.
Термические и механические свойства геополимеров, подверженных воздействию высоких температур: обзор литературы
Геополимеры получают из природных минералов, активируемых щелочным раствором, или промышленных отходов, которые широко используются в качестве новых экологичных строительных и строительных материалов из-за их превосходных термических и механических свойств. характеристики.Тепловые и механические свойства геополимеров при высоких температурах привлекают большое внимание многих исследователей. Однако систематических работ по этим двум вопросам немного. Таким образом, в этой работе были рассмотрены термические и механические свойства геополимеров при высоких температурах. Во-первых, были объяснены термические свойства геополимеров с точки зрения потери массы, теплового расширения и теплопроводности после высокой температуры. Во-вторых, были проанализированы механические свойства остаточной прочности на сжатие и зависимости напряжения от деформации геополимеров летучей золы и геополимеров метакаолина после высокой температуры.Наконец, микроструктура и минералогические характеристики геополимеров при нагревании интерпретированы в соответствии с изменениями микроструктуры и состава. Результаты показывают, что по тепловым свойствам геополимеры превосходят цементный бетон. Геополимеры обладают небольшой потерей массы и низкой степенью расширения и теплопроводностью при высокой температуре. Термические и механические свойства геополимеров обычно тесно связаны с сырьем и составляющими геополимеров.Условия подготовки и испытаний могут повлиять на механические свойства геополимеров. Кривые напряжения-деформации геополимера изменяются составом геополимеров и высокой температурой. Наполнители кремниевого типа не только улучшают тепловое расширение геополимеров, но также улучшают механические свойства геополимеров. Но они не способствуют снижению теплопроводности. различное сырье, предшественник алюмосиликата и армирующие материалы, приводят к разным геополимерным повреждениям во время нагрева.Однако фазовые переходы могут происходить в процессе нагрева независимо от сырья. Дополнительное улучшение характеристик может быть достигнуто за счет оптимизации состава пасты, корректировки внутренней структуры, изменения типа щелочи и включения армирующих элементов.
1. Введение
Геополимеры, известные как синтетические неорганические полимеры, получают путем щелочной активации различных алюмосиликатов, таких как метакаолин (MK), зола-унос (FA), зола рисовой шелухи (RHA), красный шлам. (RM) и т. Д. [1, 2].Благодаря своим высоким механическим свойствам, коррозионной стойкости, долговечности, особенно желаемым характеристикам при высоких температурах, широкому выбору сырья и низкому энергопотреблению геополимеры в последние годы становятся все более популярной областью исследований [3–5]. Считается потенциальной заменой портландцементу. Следовательно, геополимеры находят широкое применение в таких областях, как поглощение токсичных химических отходов, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и доставка лекарств [6–11]. Они также широко используются в легком бетоне и пенобетоне для обеспечения превосходных изоляционных свойств [12, 13].Например, Ареллано Агилар и др. [12] приготовили легкий бетон с плотностью на 50% меньшей по сравнению с обычным цементным бетоном с использованием геополимеров МК и ФА. Zhang et al. [14] подготовили теплоотражающее и теплоизоляционное покрытие с использованием геополимеров МК и обнаружили, что коэффициент отражения тепла подготовленного покрытия превышает 90%, а разница температур теплоизоляции составляет 24 ° C.
Когда цементный бетон подвергается воздействию огня, группы гидроксида кальция начинают разлагаться при более низкой температуре.Ca (OH) 2 в обычном цементном бетоне разлагается при 300 ~ 400 ° C; CaCO 3 разлагается при 700 ° C и плавится при 800 ° C [15]. По-видимому, необходимо срочно улучшить показатели устойчивости обычного цементного бетона при высоких температурах. Однако геополимерное покрытие поверхностей зданий считается новым и эффективным подходом к решению этой проблемы. Например, геополимерные покрытия FA и MK, разработанные Temuujin et al. [16, 17] доказали свою превосходную огнестойкость при 800 ° C.Кроме того, Ченг и Чиу [18] доказали, что геополимерная панель МК имеет низкую эффективность теплопередачи. Доказано, что геополимерное покрытие огнестойкое. Следовательно, необходимо дальнейшее изучение его тепловых свойств, включая потерю массы при высоких температурах, тепловое расширение и изменения теплопроводности. Считается, что эти свойства тесно связаны с антипиренами геополимеров.
Прочность обычного цементного бетона начинает снижаться, когда температура превышает 400 ° C.Прочность бетона при 800 ° C составляет всего 20% от прочности бетона при комнатной температуре [19]. Но остаточная прочность геополимеров FA при 800 ° C составляет 36,13% от прочности при комнатной температуре [20], а остаточная прочность зависит от концентрации активатора и периода нагрева. Sarker et al. [21] сообщили, что остаточная прочность композита FA геополимер / заполнитель составляла около 70% при 650 ° C, в то время как остаточная прочность обычного портлендского бетона составляла только 52%. Однако в предыдущих исследованиях геополимеры FA и образцы геополимеров / заполнителей нагревали до 800 ° C, чтобы оценить потерю прочности на сжатие из-за теплового повреждения.Результаты показали, что прочность геополимеров после высокотемпературной обработки увеличилась на 53%. Однако в тех же условиях прочность на сжатие композитов геополимер / заполнитель с тем же соотношением снизилась на 65% [22]. С другой стороны, Kong et al. [23] сообщили, что прочность на сжатие геополимеров МК снизилась на 27 ~ 51% для Si / Al ≤ 1,54 после того, как они подверглись воздействию 800 ° C в течение 60 минут. Таким образом, механические свойства геополимеров при высокой температуре лучше, чем у обычного бетона.Однако на остаточную прочность геополимеров при высоких температурах влияет множество факторов.
Многие исследователи проводили исследования тепловых свойств геополимеров и механических свойств при высоких температурах. Поэтому, основываясь на предыдущих исследованиях, эта работа суммирует изменения термических и механических свойств геополимеров при повышенных температурах. В этой работе рассматриваются термические свойства и механическое поведение геополимеров при высоких температурах с целью лучшего понимания и улучшения свойств геополимеров при высоких температурах.Цели данной работы можно резюмировать следующим образом: (1) проанализировать термические свойства с точки зрения потери массы, термической деформации и теплопроводности геополимеров, подвергающихся воздействию высоких температур; (2) проанализировать механические свойства с точки зрения остаточной прочности на сжатие и соотношение напряжение-деформация геополимеров, подвергающихся воздействию высоких температур. (3) Для иллюстрации микроструктуры и изменений состава геополимеров после нагрева.
2. Термические свойства геополимеров, подверженных воздействию высоких температур
2.1. Анализ термической устойчивости геополимеров
2.1.1. Потеря массы геополимеров
Термическую стабильность материалов можно оценить с помощью термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), как показано на Рисунке 1 [24–28]. Видно, что разные типы геополимеров обладают хорошей термической стабильностью при высокой температуре. Например, потеря массы геополимера МК составляет около 13% при 600 ° C, как показано на Рисунке 1 [25]. Но потеря массы составляет более 25% при нагревании цементного теста до 600 ° C [24].Введение добавки котельного шлака способствует повышению термической стабильности геополимера. Потеря массы геополимера из смеси 30% котельного шлака (БШ) и 70% МК составляет 9,43% при его нагревании до 1250 ° С [26].
ГеополимерыFA также обладают аналогичной стабильностью. Когда геополимерный раствор FA был нагрет до 600 ° C, потеря массы составила всего около 6%. Однако замена FA топливной золой из пальмового масла (POFA) существенно влияет на потерю массы геополимерного раствора [27].А потеря массы геополимерного раствора FA / POFA во многом зависит от соотношения POFA в композитном геополимерном растворе. Чем выше содержание POFA, тем ниже температура, необходимая для достижения такой же потери массы. Хотя включение 20% остатка соды придает геополимерному строительному раствору на основе ЖК, активированного щелочами, более высокую прочность на сжатие, потеря массы 86,5% при 900 ° C на 4,0% ниже, чем потеря массы без остатка соды [28]. Для геополимерной пасты, которая включает FA в качестве только исходного материала, потеря массы геополимерной пасты FA составляет 19.8% и 20,2% при нагревании до 600 ° C и 800 ° C соответственно [29].
Как показано на рисунке 1 (b), все кривые демонстрируют небольшой эндотермический пик при 50 ~ 150 ° C, соответствующий испарению свободной воды. После этого появляется более сильный экзотермический пик в области 300 ~ 500 ° C, который связывают с фазовым переходом минеральных составов [28]. В общем, разница между шириной и высотой пика может отражать изменение химической составляющей и пропорции геополимерного состава.
Из приведенного выше анализа можно сделать вывод о превосходной термической стабильности геополимеров. Считается, что источники геополимерных материалов оказывают важное влияние на состав и структуру пор продуктов гидратации, вызывая различные паровые эффекты и химическое разложение при нагревании. Следовательно, потеря массы при высокой температуре тесно связана с сырьем и составом геополимеров.
2.1.2. Анализ механизмов
Обычно считается, что за потерю массы геополимеров при высокой температуре ответственны два эффекта: испарение воды и дигидроксилирование.Затвердевшие геополимерные материалы содержат физическую воду, химическую воду и гидроксил. Каждый тип воды испаряется в разном температурном диапазоне; физическая вода и химическая вода испаряются при 20 ~ 100 ° C и 100 ~ 300 ° C соответственно, в то время как гидроксильные группы испаряются при температурах выше 300 ° C [30]. Кроме того, некоторые исследователи наблюдали, что нефелиновая фаза образуется при нагревании геополимеров до 1000 ° C [31–34]. Таким образом, они думают, что потеря массы при высоких температурах связана с образованием нефелиновых фаз.Например, нефелин, содержащийся в геополимерном растворе FA, считается причиной потери массы при нагревании геополимеров до 750 ° C [35].
В дополнение к вышеприведенному анализу, компоненты геополимеров имеют решающее значение для термической потери массы, поскольку некоторые компоненты нестабильны при высокой температуре. Точно так же несгоревший углерод, присутствующий в сырье (например, котловом шлаке) геополимеров, часто полностью сгорает в диапазоне от 600 ° C до 800 ° C, что приводит к изменению веса геополимеров [36]. Сообщается, что потеря массы геополимеров FA / хлопковое волокно при температуре выше 300 ° C происходит из-за дегидроксилирования химически связанной воды и разложения хлопковых волокон [36].После добавления шлака кристалличность карбоната кальция, содержащегося в геополимерах, зависит от температуры окружающей среды (от 590 ° C до 690 ° C). Однако кристалличность связана с изменением массы геополимеров [37]. Замена МК на кварцевый и известняковый порошок соответственно в геополимерных пастах на основе МК вызывает значительную потерю массы после нагрева [31, 38]. Эндотермический пик кривых DTG ниже 200 ° C для образца кварцевого порошка больше по сравнению с таковым для чистого образца MK, в то время как эндотермический пик для образца порошка известняка меньше, чем у контрольного образца.Это означает, что с включением кварцевого порошка произошла большая геополимеризация.
Анализ механизма показывает, что эффекты порового давления, также называемые эффектами пара, и фазовые превращения являются наиболее важными механизмами, влияющими на прочность геополимеров при повышенных температурах [39, 40]. Во время нагрева потеря массы, вызванная выходом влаги, составляет более половины общей потери массы. При температуре ниже 100 ° C физически связанная вода или свободная вода, находящаяся в порах, испаряется, что составляет около 55 ~ 60% от общего содержания воды в структуре геополимера [29].Затем дальнейший нагрев выше 100 ° C приводит к испарению химически связанной воды и гидроксильной группы ОН внутри пор геля [41]. Следовательно, поровое давление в поровых структурах постепенно растет в результате теплопередачи и испарения влаги. Когда давление пара достигает максимального предела матрицы, происходит интенсивное термическое растрескивание и скалывание. Другими словами, низкая проницаемость, которая вредна для снижения внутреннего давления пара, более склонна к повреждению при нагревании.Следовательно, содержание воды и взаимосвязанные поры существенно влияют на потерю массы и сохранение прочности геополимеров. Кроме того, на потерю массы и остаточную прочность также влияет изменение состава геополимеров и процесс фазового перехода геополимеров во время высокотемпературного нагрева.
Как правило, для всех геополимеров наиболее значительная потеря массы происходит между комнатной температурой и 200 ° C, что в основном объясняется испарением как свободной воды, так и части химически связанной воды из геополимера.Вторая основная потеря веса, наблюдаемая при 300-650 ° C, соответствует дегидроксилированию групп Si-OH, Al-OH и Ca-OH. Последняя потеря массы обычно происходит при температуре выше 750 ° C и связана с разложением карбонатных частиц [41, 42].
Таким образом, потеря массы и сохранение прочности геополимеров тесно связаны с составом и структурой пор геополимеров. Хотя сообщалось, что геополимеры по своей природе являются термостойкими, не все составы геополимеров демонстрируют хорошее термическое сопротивление.Дальнейшие исследования могут быть проведены путем оптимизации рецептуры пасты, чтобы она была менее восприимчивой к дегидратационным повреждениям, улучшения проницаемости, изменения типа щелочи для повышения критической температуры и снижения потребления воды во время подготовки для дополнительных улучшений тепловых характеристик.
2.2. Анализ термической деформации геополимеров
2.2.1. Термическое расширение / усадка геополимеров
Термическая деформация, расширение или усадка — это тенденция вещества к изменению формы, площади и объема в ответ на изменение температуры.Он может не только характеризовать термические свойства материалов, но также быть тесно связан с другими свойствами, такими как термическая стабильность, теплоемкость и температура плавления. Термическая несовместимость между геополимерной матрицей и ее совокупными компонентами является наиболее вероятной причиной потери прочности геополимерного бетона при высокой температуре. Поэтому изучение термической деформации или деформации геополимеров имеет большое значение для механических свойств вяжущих материалов [27].
Характеристики термической деформации обычной пасты портландцемента (OPC) и образцов геополимера показаны на Рисунке 2 [39, 43, 44]. В отличие от пасты OPC, изменения термоусадки геополимеров намного меньше. Например, при повышении температуры до 1000 ° C усадка цементного теста линейно увеличивается до 2,6%, в то время как геополимер FA / MK демонстрирует полиномиальную тенденцию, а пиковое значение усадки составляет всего 1,0% [43]. Кроме того, скорость увеличения термоусадки геополимеров очень мала.Установлено, что тепловое расширение геополимеров, приготовленных с использованием Collie FA (CLFA), составляет более 8,1% при температуре 300 ° C с увеличением содержания кремнезема [41]. Однако при использовании других видов ЖК, таких как Port Augusta (PAFA), Eraring (ERFA), Bayswater (BWFA) и Tarong (TRFA), геополимеры проявляют тенденцию к усадке. С увеличением отношения Si / Al не существует очевидного правила усадки. Термоусадка различных геополимеров не имеет фиксированного диапазона. Например, измеряются кривые расширения геополимеров FA и геополимеров MK на металлической подложке, соответственно.С увеличением отношения Si / Al степень усадки геополимеров FA составляет около 5% при температуре 800 ° C [18], в то время как геополимеры MK демонстрируют тенденцию к термической усадке, когда отношение Si / Al относительно низкое, но они проявляют тенденцию к расширению при относительно высоком отношении Si / Al [19].
Следует отметить, что все вышеупомянутые исследования направлены на пасты. Что касается геополимерных бетонов, пастообразная фаза сжимается при воздействии высокой температуры, в то время как заполнители расширяются, как показано на рисунке 2.Другими словами, термические свойства геополимерных бетонов представляют собой совокупность эффектов как паст, так и заполнителей. Для оценки влияния типа агрегатов на термические свойства геополимерных бетонов образцы с кварцевым агрегатом или керамзитом подвергались нагреву до 750 ° C. В тех же условиях деформация расширения бетона с кварцевым заполнителем (FA-Q) намного больше, чем у бетона с использованием керамзитового заполнителя (FA-E).Основная причина — более высокая проницаемость и пористая внутренняя структура FA-E, которая облегчает утечку воды, а также приводит к уменьшению повреждений от дегидратации во время нагрева. Можно сделать вывод, что тепловое расширение и усадка геополимерных бетонов тесно связаны с составом пасты и проницаемостью, а также с типом заполнителя.
В отличие от цементного бетона скорость теплового расширения геополимеров меняется меньше. Однако тепловое расширение геополимеров — сложный процесс.Чтобы приготовить высококачественные теплоизоляционные материалы, необходимо разработать геополимерные бетоны путем оптимизации геополимерных композитов, заполнителей и типов активаторов для достижения соответствующей проницаемости и температуры обезвоживания.
2.2.2. Процесс термического расширения / усадки геополимеров
Согласно механизму термической деформации геополимеров при различных температурах, предыдущие исследования выявили и определили шесть стадий на протяжении всего процесса полного нагрева [45], как показано на рисунке 3.
Небольшое расширение возникает на первой стадии (ниже 100 ° C) из-за испарения абсорбированной воды, содержащейся в геополимерах. На втором этапе (100 ~ 300 ° C) усадка капилляров после дегидратации геополимеров привела к высокой деформации. Когда температура достигает 300-350 ° C, усадка геополимеров остается стабильной. Геополимеры (такие как геополимеры FA) могут уплотняться на четвертой стадии (550-650 ° C). В некоторых случаях алюмосиликатный гель уплотняется до состояния стекла или керамики при увеличивающейся скорости нагрева из-за размягчения и вязкого спекания.На пятой стадии (650 ~ 800 ° C) происходит быстрое расширение или сжатие. В некоторых случаях может наблюдаться быстрое сокращение. Однако регион не обязательно существует. Это может быть связано с соотношением в смеси типов алюмосиликатов (FA, MK, зола рисовой шелухи (RHA) и т. Д.) Или самих геополимеров. Однако причины их внезапного расширения или сжатия не изучены. Когда температура превышает 800 ° C, структура пор разрушается, геополимеры начинают плавиться, и может наблюдаться дальнейшее сжатие [45–50].Влияние различных мер на тепловое сжатие приведено в таблице 1 [26, 51–53]. Видно, что результаты термической деформации геополимеров ФА и МК согласуются с процессом термической деформации.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Актуальным является решение проблемы сдерживания термической деформации геополимеров после изменения расширения / сжатия геополимеров при воздействии повышенной температуры. Обычным способом уменьшения теплового расширения / усадки является добавление к геополимерам наполнителя, такого как микрокремнезем и оксид алюминия, или добавление керамических частиц или огнеупорных заполнителей.Наполнитель из микрокремнезема и наполнитель из оксида алюминия добавляют к геополимерам FA. По сравнению с геополимерами FA без наполнителя усадка композитных геополимеров снижается на 40-60% при 1000 ° C. И образец, содержащий порошок кремния, улучшил эффект термоусадки лучше, чем образец, содержащий оксид алюминия [51]. Добавление мелких керамических частиц в геополимеры МК также может значительно снизить термическую усадку [52]. К геополимерам ФА и МК добавляют шамотные агрегаты, и эффект ингибирования термической усадки очень значителен по сравнению с геополимерной суспензией [53].Принимая во внимание преимущество коротких волокон при армировании обычного бетона, они также использовались для улучшения термической стабильности геополимера [54]. Результаты показывают, что углеродное волокно снижает термическую усадку геополимеров примерно с 4% при 500 ° C до менее 0,1% из-за ограничения деформации, создаваемого углеродными волокнами.
В заключение, тепловое расширение геополимеров обычно имеет шесть стадий, и скорость расширения или сжатия меняется от стадии к стадии. Это эффективный метод включения наполнителя кремниевого типа, мелких керамических частиц и коротких волокон с целью предотвращения термической деформации геополимеров.
2.3. Анализ теплопроводности геополимеров
2.3.1. Электропроводность геополимеров
Обычно теплопроводность геополимеров ниже, чем у обычных строительных материалов. Например, когда плотность геополимеров МК составляет 1430 ~ 1890 кг / м 3 , его теплопроводность составляет 0,550 ~ 0,650 Вт / (м · К). А теплопроводность геополимеров на основе натрия выше, чем у исходных геополимеров K. Также установлено, что теплопроводность геополимеров МК равна 0.067 Вт / (м · К) при плотности 270 кг / м 3 и увеличивается до 0,160 Вт / (м · К) при плотности 350∼400 кг / м 3 [12]. Однако в этих отчетах не упоминаются методы и условия измерения теплопроводности. Рашад [55] показал, что теплопроводность геополимерного раствора (самая высокая теплопроводность геополимерного раствора составляет 0,930 Вт / (м · К)) ниже, чем у цементного раствора (1.400 Вт / (м · К)). И геополимерный раствор FA кажется более эффективным в качестве изоляционного материала, чем геополимерный раствор МК.Более низкая теплопроводность порошка ТВС может быть связана с более высокой территориальностью порошков.
Kamseu et al. [56] обнаружили, что теплопроводность геополимеров МК варьируется от 0,300 до 0,590 Вт / (м · К). Кроме того, изменение теплопроводности было линейным в зависимости от мольного отношения Si / Al. Теплопроводность геополимеров увеличивается с увеличением мольного отношения Si / Al. Изоляционные свойства геополимеров зависят от их пористости и аморфных свойств основных фаз.Увеличение молярного отношения Si / Al приводит к избыточному содержанию Si, что способствует упрочнению полисиликатов, образующихся или используемых в качестве наполнителей, с целью улучшения механических свойств матрицы. Однако увеличение содержания кремния не оказывает положительного влияния на изоляционные характеристики.
Данные теплопроводности геополимеров показывают, что геополимеры обладают хорошей теплоизоляцией; чем меньше плотность геополимера, тем ниже теплопроводность. Интересно, что увеличение отношения Si / Al имеет противоположный эффект на снижение теплопроводности геополимеров.
2.3.2. Методы повышения теплопроводности геополимеров
Однако обычные геополимеры не могут использоваться в качестве огнеупорных и теплоизоляционных материалов для зданий. Таким образом, модификации обычных геополимеров были специально разработаны в предыдущих исследованиях. С этой целью инженерные волокна используются для улучшения теплоизоляции обычных геополимеров. Например, Samal et al. [57] сравнили теплопроводность различных армированных волокном геополимеров МК при повышении температуры окружающей среды.Результаты показали, что включение волокна в значительной степени способствует улучшению теплоизоляции геополимеров. При постепенном повышении температуры до 250 ° C максимальная теплопроводность волоконных геополимеров составляет менее 0,700 Вт / (м · К), что аналогично теплопроводности изоляционного бетона (теплопроводность менее 0,750 Вт / (м · К). К)). Для сравнения доказано, что волокно является наиболее эффективным для геополимеров с точки зрения самой низкой теплопроводности. Большая пористость волокон приводит к высокому содержанию воздуха в геополимерах, и, таким образом, скорость передачи тепла через геополимеры снижается.
Помимо добавления клетчатки Lee et al. [58] обнаружили, что добавление алюминиевого порошка к геополимерной смеси FA снижает кажущуюся плотность и теплопроводность (теплопроводность составляет 0,506 (Вт / (м · К)). Это связано с тем, что порошок алюминия реагирует с гидроксидом натрия в геополимерной суспензии с образованием водород. Водород в суспензии вызывает образование пористой структуры в геополимерном растворе. Пористая структура способствует изоляционным свойствам геополимерного раствора.Рашад [55] обнаружил, что добавление вспененного перлита к геополимерам FA может также повысить его теплоизоляционные характеристики с теплопроводностью не менее 0,37 Вт / (м · К).
Теплоизоляция геополимеров может быть значительно улучшена путем изготовления пенобетона из геополимеров ТВС. Благодаря одновременному введению воздушной пены и полых стеклянных пузырьков (HGB) в геополимерную матрицу на основе FA, вспененные геополимеры достигли одновременно низкой плотности, относительно высокой прочности и сверхнизкой теплопроводности [59].Свойства оптимизированных вспененных геополимеров с точки зрения плотности между прочностью на сжатие и теплопроводностью перечислены как (300 кг / м 3 , 2,84 МПа и 0,0711 Вт / (м · К)), (250 кг / м 3 , 1,57 МПа и 0,05509 Вт / (м · К)) и (200 кг / м 3 , 1,06 МПа и 0,05223 Вт / (м · К)). По сравнению с предыдущими исследованиями теплоизоляционных материалов эти геополимеры демонстрируют многообещающие характеристики.
Использование аналогичных усовершенствованных технологий в геополимерах МК также улучшает теплоизоляционные свойства.Например, альтернативные активаторы на основе диоксида кремния, такие как зола рисовой шелухи (RHA), микрокремнезем (SF) и шлак, отдельно добавляются к МК для получения геополимеров МК. Теплопроводность композитов составляла 0,170 ~ 0,353 Вт / (м · К), а теплоизоляционные свойства приготовленного композита эквивалентны свойствам теплоизоляционного материала (теплоизоляционный гипс (0,260 ~ 0,300 Вт / (м · К)). K)) [36]. Геополимер с MK / RHA имеет самую низкую теплопроводность 0,17 Дж / м · К. Точно так же добавление органических частиц к геополимерам может также улучшить теплоизоляцию геополимеров.Сообщается, что сухая плотность и теплопроводность композитных геополимеров уменьшаются с увеличением количества частиц полистирола [60].
В таблице 2 представлена сводка методов улучшения теплоизоляционных свойств геополимеров [25, 55–60]. Из таблицы 2 видно, что добавление HGB к геополимерному бетону из пенобетона FA представляется наиболее эффективным методом снижения теплопроводности. Однако стоимость полистирола неясна, поэтому этот метод не подходит для широкого спектра применений.В то же время трудно сравнивать теплоизоляционные свойства геополимеров на основе МК и геополимеров на основе ТВС с результатами, приведенными в таблице 2. Данные по теплопроводности этих двух не сильно различаются. Однако экологическое вождение по этим данным испытаний не то же самое. Следовательно, более убедительно сравнить разницу в теплоизоляционных свойствах двух геополимеров, контролируя одни и те же переменные.
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Геополимеры обладают термической стабильностью при высоких температурах.Потеря массы мала, а степень расширения и теплопроводность низкие. Более того, термические свойства геополимеров обычно тесно связаны с составными частями геополимеров и сырья. Наполнители кремниевого типа хорошо влияют на расширение геополимеров, но оказывают противоположное влияние на теплопроводность. В погоне за дальнейшим улучшением теплоизоляционных характеристик вспененные пористые геополимерные материалы стали наиболее многообещающей альтернативой с большим потенциалом.Вспененные геополимеры изготавливаются путем включения твердых ингредиентов (кремний и алюминий), жидкого активатора, вспенивающих агентов, HGB и / или пористых заполнителей.
3. Механические свойства геополимеров при высоких температурах
3.1. Различия в алюмосиликатном сырье
Сообщается, что прочность на сжатие обычного цементного бетона резко снижается, когда температура превышает 400 ° C [19]. А цемент демонстрирует хрупкое разрушение при испытаниях на сжатие при всех экспериментальных температурах [61].Он отличается от традиционного цементного бетона тем, что очень желательны высокотемпературные остаточные механические свойства геополимеров. В таблицах 3 и 4 представлены некоторые результаты исследований изменений механических свойств геополимеров при высоких температурах [27–84]. Видно, что на высокотемпературные механические свойства геополимеров большое влияние оказывают различные факторы. Более того, свойства разных геополимеров с разным сырьем также сильно различаются. Из таблиц 3 и 4 очевидно, что высокотемпературные механические свойства геополимеров FA лучше, чем у геополимеров MK.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Различие в алюмосиликатном сырье является важной причиной разницы в механических свойствах геополимеров при высоких температурах. Изменение прочности между смесями геополимеров в значительной степени связано с разными уровнями геологической полимеризации смесей.Соотношение Si / Al в ТВС разных типов различно. При высокой температуре, чем выше отношение Si / Al в FA, тем выше превращение FA в аморфные алюмосиликатные геополимерные гели и тем лучше сохраняется прочность (или даже увеличивается). Повышение прочности связано с большей межкристаллитной связностью алюмосиликата и непрореагировавшей ТВС, образующейся в результате спекания [62].
Эффективность геополимеров FA и MK при высоких температурах сравнивается в некоторых предыдущих исследованиях [53, 80].Результаты показывают, что прочность геополимеров МК снижается более значительно после высокотемпературного воздействия. Это различие может быть связано с различной микроструктурой двух геополимеров. Механическая прочность геополимеров FA снижается из-за наличия непрореагировавших частиц и кристаллов при температуре окружающей среды. С повышением температуры влага в геополимерах начинает испаряться. Геополимеры МК по-прежнему имеют очень плотную структуру при повышенных температурах, и давление пара на пористых стенках непрерывно увеличивается, поскольку отсутствует канал для рассеивания давления пара.Следовательно, когда давление пара достигает максимального предела, плотная матрица не может выдерживать высокое тепловое напряжение, вызванное температурой, что приводит к развитию трещин и, в конечном итоге, к полному разрушению микроструктуры. В геополимерах FA создается ряд пор, которые обеспечивают выход для рассеивания давления пара, и, таким образом, микроструктура этих образцов относительно меньше повреждается. Таким образом, высокая прочность на сжатие геополимеров FA сохраняется при высоких температурах [53].
Геополимеры обычно получают из различных алюмосиликатных материалов, что помогает улучшить прочность геополимеров при комнатной температуре, но не обязательно оказывает такое же влияние на остаточную прочность геополимеров после высокой температуры. Наблюдается максимальная прочность на сжатие геополимерного раствора FA, которая снижается с увеличением POFA. В высокотемпературных применениях обычно требуется низкое содержание воды. Это может уменьшить обезвоживание и усадку при нагревании.Более высокая удельная поверхность частиц POFA приводит к более высокой водопотребности геополимерного раствора. Следовательно, это напрямую влияет на прочность композитных геополимеров [27]. Увеличение BFS в геополимерах в основном приводит к увеличению прочности на сжатие при комнатной температуре. Потеря прочности при высокой температуре вызвана исчезновением химически связанной воды в геле, богатом кальцием, содержащем высококонцентрированный шлак, что приводит к структуре полости и разделению фаз [73].
Однако влияние сырья на деформационное поведение геополимеров не представляется значительным. Например, Martin et al. сообщили, что как геополимеры FA, так и геополимеры FA / боксит демонстрируют линейное упругое поведение хрупких материалов при температуре 400 ° C и 600 ° C. Но поведение щелочного цемента было пластичным и постоянно деформировалось при более высокой температуре (800 ~ 1000 ° C) [61]. В отличие от предшественников алюмосиликатов, включение армирующих волокон, таких как CF, SCF, BMF и т. Д., Изменяет режим разрушения геополимерных композитов после воздействия высоких температур: от хрупкого разрушения до пластического разрушения, который имеет длительный период. пластической деформации [81, 82].Это происходит главным образом из-за нарушения сцепления на границе раздела фаз, разрушения и выдергивания волоконной арматуры.
Одним словом, сырье оказывает большое влияние на высокотемпературную остаточную прочность геополимеров. Прочность ТВС с высоким содержанием кремния из алюминия желательна при высоких температурах. В некоторых случаях потеря высокотемпературной остаточной прочности геополимеров, полученных из различных алюмосиликатных материалов, больше, чем у геополимеров одного исходного сырья. Однако влияние сырья на соотношение напряжения и деформации геополимеров при высокой температуре относительно невелико.Тем не менее, включение армирующих волокон, которые обладают хорошей термической стойкостью для геополимеров, было бы целесообразно для содействия их использованию в конструкционных приложениях для обеспечения огнестойкости.
3.2. Химические составы
В геополимеры обычно добавляют вспомогательные материалы для улучшения характеристик геополимеров. Другие материалы (такие как QP, CF и частицы полистирола) добавляются непосредственно в геополимеры; однако результаты улучшения производительности разные.Добавление таких материалов, как QZ и SF, в геополимеры FA может улучшить механические свойства композитных геополимеров при высокой температуре. Мелкие частицы наполнителя могут значительно улучшить размер пор и распределение формы пор в матрице. Для порошка кремнезема (SP) и SF увеличение отношения Si / Al также увеличивает прочность смеси на сжатие [62]. Добавление микрокремнезема в геополимеры МК может увеличить остаточную прочность после высокой температуры, поскольку СП в качестве наполнителя может помочь уменьшить термическую усадку.Более того, кварц может сохранять размерную стабильность матрицы при высокой температуре [72]. Геополимеры МК с мелкими ХП имеют более высокую прочность на сжатие после выдержки при 1000 ° C, поскольку мелкие частицы заполняют зазор между более крупными агрегатами [52]. Следовательно, мелкие частицы образуют эффективный барьер напряжения / деформации против разрушения геополимерной матрицы во время воздействия высокой температуры.
Zhang et al. [85] смешали FA с МК для получения композитных геополимеров и добавили к геополимерам рубленые углеродные волокна.Было обнаружено, что прочность на изгиб геополимеров увеличивается после высокой температуры, но добавление углеродного волокна к геополимерам мало влияет на прочность на сжатие. Добавление AP и CF к геополимерам, сделанным из RHA и MK, имеет аналогичные эффекты [85].
Добавление органического вещества в МК может значительно снизить теплопроводность геополимеров. Однако механические свойства при высокой температуре не обязательно улучшаются. Например, увеличение количества частиц полистирола снижает прочность на сжатие геополимеров пенополистирола.Потому что прочность частиц полистирола близка к нулю, а сжимаемость высокая. Прочность на изгиб геополимеров пенополистирола снизилась при 800 ° C, а прочность на сжатие была незначительной [60]. Однако добавление меламиновой смолы к геополимеру МК дает противоположный результат. Добавление смолы фиксирует молекулы воды и эффективно задерживает ее испарение. Органическая фаза может не только поглощать частичную нагрузку за счет пластической деформации, но также оказывать эффект упрочнения за счет типичного механизма отклонения трещин [86], поэтому остаточная прочность геополимеров МК может быть улучшена путем добавления смолы.
Обычно эффект наполнения кремниевого наполнителя приводит к увеличению высокотемпературной остаточной прочности геополимеров. Небольшая часть органических наполнителей может повысить прочность геополимеров, но большинство органических наполнителей ухудшают механические свойства геополимеров, подверженных воздействию высоких температур.
3.3. Условия получения
Условия получения также влияют на механические свойства геополимеров при высокой температуре.Во-первых, при получении геополимеров считается, что чем выше расчетное соотношение Si / Al, тем выше остаточная прочность на сжатие геополимера, изготовленного из такого же типа ТВС [62, 66]. Спектр дифракции рентгеновских лучей показывает, что более высокое отношение Si / Al относительно не нарушено, а дифракционные пики узкие.
Тип и концентрация активатора, используемого для приготовления геополимеров, также оказывают значительное влияние на высокотемпературные механические свойства геополимеров.Keng et al. [87] обнаружили, что прочность на сжатие геополимеров на основе калия на основе FA увеличивается при температурах до 500 ° C, в то время как прочность геополимеров на основе натрия снижается. Причина этого явления может заключаться в том, что растрескивание геополимеров на основе калия невелико при 500 ° C, а уплотнение геополимерной матрицы, вызванное капиллярной деформацией, приводит к увеличению прочности на сжатие. Геополимеры на основе натрия более подвержены растрескиванию, что отрицательно сказывается на прочности на сжатие.Под действием высокой температуры развитие трещин и расширение пор снижает прочность, в то время как уплотнение матрицы способствует повышению прочности. Эти конкурирующие механизмы зависят от типа используемого катиона щелочного металла и определяют долговечность геополимеров. Рашад и Зидан [88] обнаружили, что концентрация активатора оказывает значительное влияние на начальную прочность и остаточную прочность после нагрева. По мере увеличения концентрации активатора прочность на сжатие увеличивается.И наоборот, по мере увеличения концентрации активатора относительная остаточная прочность на сжатие после обжига уменьшается. Для активации FA, необходимой для огнеупорного связующего материала, предпочтительно использовать более низкую концентрацию силиката натрия.
Добавление заполнителя влияет на механические свойства геополимеров при высокой температуре. Сообщается, что прочность на сжатие геополимерной пасты FA снижается с повышением температуры. При 800 ° C прочность геополимерной пасты полностью теряется, но скорость потери прочности геополимерного раствора и легкого геополимерного бетона низкая [29].
Чтобы обсудить влияние различных агрегатов на деформационное поведение геополимеров FA при высокой температуре, были приготовлены три различных геополимерных бетона FA (M1, M2 и M3) с использованием типичных базальтовых природных агрегатов и легких керамзитов без частиц. Таблицы 5 и 6 показывают максимальные значения кривых растяжения геологических полимеров, полученные при комнатной и высокой температуре [89].
| |||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
. геополимеров оказали большее влияние на кривую деформации. Кривая напряжение-деформация M3 при высокой температуре показывает, что с повышением температуры пиковая прочность образцов геополимера изменяется мало, но деформация, соответствующая пиковой интенсивности, увеличивается.Это показывает, что деформация геополимеров перед их разрывом тем больше, чем выше температура.
Можно сделать вывод, что условия приготовления также имеют важное влияние на высокотемпературные механические свойства геополимеров. Чем выше отношение Si к Al, тем лучше свойства геополимеров. Скорость потери прочности геополимеров снижается за счет добавления заполнителя, но кривые зависимости деформации от напряжения геополимеров отличались от разных типов заполнителей.
3.4. Условия испытаний
Наконец, условия испытаний, такие как время нагрева и температура нагрева, также считаются важным фактором, связанным со свойствами геополимеров. Например, предварительная обработка может удалить воду и избыток щелочи перед воздействием высокой температуры без повреждения структуры [54]. Следовательно, надлежащая предварительная обработка может повысить остаточную прочность геополимеров. Сообщалось, что эффект воздействия высокой температуры на прочность геополимера проявляется в течение 2 часов.Более 2 часов время нагрева мало влияет на свойства геополимеров [55].
Некоторые исследователи изучали деформационное поведение геополимеров при различных температурах нагрева. Zhu et al. [90] показали, что поведение геополимеров при разрушении зависит от температуры в исследованном диапазоне температур. При температуре 575 ° C геополимеры FA подвергаются хрупкому разрушению вскоре после достижения максимальной прочности. При 680 ° C геополимеры сохраняют большую часть своей деформации до разрушения, что указывает на то, что поведение геополимеров является вязкоупругим при этой температуре.Однако структура остается хрупкой после достижения максимального напряжения при этой температуре [90], как показано в Таблице 7. Кривая напряжения-деформации геополимеров FA от комнатной температуры до 1000 ° C была протестирована Мухаммадом и др. [91]. Это соотношение показывает, что при всех температурах образец достигает максимальной прочности и быстро становится хрупким до разрушения. При нагревании до 200 ° C пиковая прочность образца немного увеличивается по сравнению с комнатной температурой, а температура продолжает повышаться, а пиковая интенсивность значительно уменьшается.И по мере того, как интенсивность пика уменьшается, соответствующая пиковая деформация значительно увеличивается. Из ссылки [91] также можно получить, что кривая напряжения-деформации образца имеет тенденцию быть плоской перед деформацией и разрушением, но все же сохраняет хрупкое разрушение после достижения максимальной деформации. Интенсивность пика максимальна при 200 ° C, а пиковая деформация — наименьшая. При 800 ° C интенсивность пика значительно снижается, а соответствующая деформация значительно усиливается.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Одним словом, время нагрева, которое влияет на свойства геополимера, невелико. Поведение геополимеров при разрушении зависит от температуры, но быстрое хрупкое разрушение происходит, когда напряжение достигает максимальной прочности для всех температур.
3.5. Резюме
Вышеупомянутые благоприятные факторы, влияющие на прочность геополимера после высокой температуры, суммированы в таблице 8. Из таблицы 8 видно, что для высокотемпературных механических свойств геополимеров МК и геополимеров FA полезно добавлять наполнитель, такой как SF и QP, и этот метод также прост и доступен. Добавление FA в геополимер MK может повысить прочность на сжатие после высокой температуры. Это также доказывает, что высокотемпературные механические свойства геополимеров МК уступают геополимерам ФА.Изменение концентрации активатора и типа щелочного металла кажется относительно простым методом, но этот метод занимает много времени. Поэтому, как правило, добавление микрокремнезема или кварцевого порошка к геополимерам является отличным выбором для улучшения их высокотемпературных характеристик.
| ||||||||||||||||||
На основании анализа механических свойств геополимеров после высокотемпературного воздействия можно сделать вывод, что свойства геополимеров тесно связаны с сырьем, химическим составом геополимеров, условиями приготовления и условия испытаний геополимеров.Высокотемпературная остаточная прочность геополимеров может быть получена путем использования подходящего исходного материала из силиката алюминия и кремний-алюминия большой конструкции и добавления в него наполнителя кремниевого типа. В то же время изучается поведение геополимеров при разрушении. Кривые напряжения-деформации геополимера изменяются составом геополимеров и измеренной температурой. Однако поведение геополимеров в термических условиях меньше разрушается. Поэтому при дальнейшем изучении геополимеров необходимо изучить их высокотемпературное напряженно-деформированное поведение.
4. Микроструктура и минералогические характеристики геополимеров, подверженных воздействию высоких температур
4.1. Микроструктуры геополимеров
Широко признано, что изменение механических свойств геополимеров в основном объясняется изменениями внутренней микроструктуры. Поэтому формирование и развитие микроструктуры, происходящее во время термического воздействия, было охарактеризовано с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) многими исследователями [38, 43, 60, 79, 80].Сравниваются и анализируются морфологические изменения ОРС и геополимера после нагрева [79]. Отмечено, что соответствующая микроструктура OPC становится все более рыхлой с повышением температуры нагрева, в то время как микроструктура геополимера остается стабильной после воздействия высоких температур. Даже после воздействия 400 ℃ микроструктуры геополимеров становятся более плотными. Эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что геополимеры обладают лучшим термическим сопротивлением, чем OPC [79].
Кроме того, также анализируется морфологическое различие обожженных геополимеров, полученных из различных алюмосиликатных исходных материалов [38, 80]. СЭМ-фотографии показывают, что геополимеры FA имеют рыхлую микроструктуру и содержат большое количество сферических непрореагировавших FA и небольшое количество пустот при комнатной температуре [80]. Соотношение алюмосиликатных гелей намного ниже, чем в геополимерах МК. Следовательно, прочность на изгиб и сжатие геополимеров FA меньше при комнатной температуре.При повышении температуры до 500 ° C на поверхности геополимеров FA наблюдаются более крупные поры. Эти поры могут быть связаны с агрегацией и соединением пор из-за дегидратации и спекания непрореагировавших частиц ТВС при высокой температуре. Эти большие отверстия обеспечивают выход для рассеивания давления пара в процессе нагрева, поэтому повреждение микроструктуры геополимеров FA невелико, а остаточная прочность велика. В отличие от геополимеров FA, геополимеры MK имеют тонкую и однородную микроструктуру и небольшое количество поверхностных трещин при комнатной температуре, что придает геополимерам MK высокую прочность при комнатной температуре.Однако микроструктура геополимеров МК существенно не изменяется после воздействия 500 ° C, что не обеспечивает выхода для рассеивания напряженности пара. Следовательно, остаточная прочность геополимеров МК при высокой температуре ниже, чем у геополимеров FA.
Геополимеры FA / MK могут сочетать в себе преимущества геополимеров FA и геополимеров MK, которые демонстрируют плотную и почти однородную микроструктуру при комнатной температуре [80]. На поверхности есть некоторые частицы FA, но композитные геополимеры содержат высокую долю алюмосиликатных гелей, которые повышают механические свойства геополимеров.При 500 ° C на поверхности композитных геополимеров также появляются пустоты, но размер пор был меньше, чем у геополимеров FA. Следовательно, геополимеры обладают хорошей остаточной прочностью после высоких температур [80].
Однако добавление других материалов к геополимерам не обязательно улучшает их микроструктуру. Например, микроструктура геополимерного раствора POFA / FA при комнатной температуре указывает на очень небольшое количество микротрещин на поверхности образца и наличие непрореагировавших частиц (FA и POFA) [27].Все образцы более плотные при 500 ° C, несмотря на более грубую поверхность. В геополимерах на основе POFA наблюдается значительное порообразование, и все еще присутствуют непрореагировавшие частицы. После нагрева до 800 ° C средний размер пор на поверхности образца значительно увеличивается, что может быть связано с разрушением геополимерной матрицы. Для геополимерных бетонов термическая несовместимость геополимеров и заполнителя может повредить микроструктуру [92]. Микроструктуры геополимерного бетона имеют структуру выбоин при 400 ° C, а сферические частицы ТВС сплавляются.Матрица геополимера плавится в гомогенную фазу при 800 ° C и трескается при 1000 ° C из-за термической несовместимости между геополимерами и агрегатами.
Короче говоря, микроструктурное повреждение геополимеров FA меньше, чем у МК при высокотемпературном нагреве. Термическая несовместимость агрегатов и геополимеров является основной причиной разрушения микроструктур геополимеров.
4.2. Минералогические характеристики геополимеров
Фазовый анализ геополимеров FA и геополимеров MK после высокотемпературного воздействия показывает, что фазовый переход происходит в процессе нагрева обоих геополимеров.На дифрактограммах геополимеров FA с отношением Si / Al 1,9 при комнатной температуре видно, что фазами геополимеров являются муллит (3Al 2 O 3 . 2SiO 2 ), гематит (Fe 2 O 3 ), гематит (Ca 2 Al 4 Si 4 O 16 , 9 (H 2 O)), кварц (SiO 2 ) и гель аморфного силиката алюминия. При 300 ° C спекание приводило к небольшому количеству пиков альбита (NaAlSi 3 O 8 ) и нефелина (AlNaSiO 4 ).При 900 ° C муллит появляется раньше и появляется больше пиков альбита [73]. Рентгеноструктурный анализ геополимеров МК показывает, что основными фазами геополимеров МК являются полевой шпат и кварц без нагрева. При нагревании до 1000 ° C основными фазами в геополимерах являются нефелин [93]. Аналогичным образом Kljajević et al. [94] сообщили, что при комнатной температуре геополимеры МК имеют аморфные структуры, и аморфная фаза исчезает, а нефелин появляется при 900 ° C. Сообщается, что основная фаза геополимеров МК полностью превращается в нефелин при 1000 ° С, а прочность нефелиновой фазы после отжига снижается [33, 34].
Добавление кварцевого порошка к геополимерам может увеличить остаточную прочность при высокой температуре из-за фазового перехода. Рентгеноструктурный анализ геополимеров на основе МК с кварцевым порошком показал, что основными фазами геополимера при комнатной температуре являются каолинит и кварц [31]. При 400 ° C на изображении не наблюдается фазового изменения фазового состава. При 1000 ° C обнаруживаются пиковые значения кварца и нефелина (NaAlSiO 4 ), а пики каолинита исчезают. Сообщается, что кристалличность фазы N-A-S-H увеличивается при температуре 200 ~ 400 ° C, сохраняется при 800 ° C, а затем перекристаллизуется с образованием структурно стабильной безводной фазы.Пик нефелина появляется при 1000 ° C. Кварцевая фаза увеличивается с увеличением содержания порошка. Внешний вид нефелина позволяет сохранить стабильность размеров и высокую механическую прочность материала. Таким образом, геополимеры по-прежнему сохраняют высокую прочность на сжатие при высокой температуре [95–97].
Аналогичным образом фазовый анализ геополимеров FA с кварцевым порошком показал, что основными фазами геополимеров при комнатной температуре были кварц, муллит, гематит и магнетит [72].При температуре 400 ° C фаза существенно не изменилась. Кварц, муллит и гематит обнаруживаются при 1000 ° C. Температура плавления муллитовой фазы составляет около 1830 ° C, скорость теплового расширения низкая, а механическая стабильность хорошая. Температура плавления кварцевой фазы составляет около 1711 ° C, поэтому появление кварца, кажется, позволяет геополимерам получить более высокую прочность на сжатие при термической нагрузке. В то же время альбит ((NaAlSiO 3 O 8 ) и нефелин (NaAlSiO 4 ) также были обнаружены при 1000 ° C.Эти фазы могут помочь сохранить размерную стабильность материала [98–102].
Фазовый анализ геополимеров после высокотемпературного воздействия показывает, что в процессе нагрева геополимеров происходит фазовый переход. Нефелиновая фаза становится основной фазой геополимеров при высокой температуре. Добавление наполнителя кремниевого типа увеличивает содержание кварцевой фазы в геополимерах и позволяет геополимерам сохранять относительно высокое значение прочности после высокотемпературной обработки.
В целом, во время процесса высокотемпературного нагрева, повреждение микроструктуры приготовленного геополимера во время процесса высокотемпературного нагрева различно из-за различий в сырье.Однако аналогичные фазовые переходы произошли в процессе нагрева геополимеров до высоких температур. А микроскопический анализ доказывает, что добавление наполнителей кремниевого типа улучшает механические свойства геополимеров.
5. Выводы
В данной работе были рассмотрены термические и механические свойства геополимеров, подвергшихся воздействию высоких температур. Выводы следующие.
Геополимеры обладают хорошей термической стабильностью при высоких температурах. Потеря массы, степень расширения и теплопроводность обожженных геополимеров намного меньше, чем у OPC.Более того, термические свойства геополимеров обычно тесно связаны с составными частями геополимеров и сырья. Наполнители кремниевого типа хорошо влияют на расширение геополимеров, но оказывают противоположное влияние на теплопроводность.
Механические свойства геополимеров тесно связаны с сырьем, химическим составом геополимера, условиями приготовления и условиями испытаний. Отношения между напряжением и деформацией геополимеров изменяются составом геополимеров и измеренной температурой.Однако на характеристики разрушения геополимеров в термических условиях меньше влияет состав, чем прочность. Поэтому при дальнейшем изучении геополимеров необходимо изучить их высокотемпературное напряженно-деформированное поведение.
При повышенных температурах повреждение микроструктуры геополимеров сильно отличается из-за образования алюмосиликатов. Однако подобные фазовые переходы могут происходить, когда геополимеры находятся при очень высокой температуре. Величина и эффект дегидратации, деформации и фазовых переходов зависят от исходных материалов, проницаемости и типа агрегата.Следовательно, можно добиться дополнительных улучшений характеристик за счет оптимизации рецептуры пасты, чтобы она была менее восприимчивой к дегидратационным повреждениям, изменения типа щелочи для повышения критической температуры, например, использования активирующего раствора на основе K + и включения армирующих элементов.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Эта работа была поддержана Китайским фондом постдокторской науки (No.2019M663602), Проект развития науки и технологий производственно-строительного корпуса Синьцзяна (№ 2019AB013), Программа ключевых исследований и разработок провинции Шэньси, Китай (№№ 2019GY-174, 2018SF-403 и 2018SF-380), и Базовая программа Исследовательский проект естественных наук в провинции Шэньси (№ 2019JQ-559).
Преимущества и недостатки газобетона
Прежде чем рассматривать преимущества и недостатки газобетона, необходимо упомянуть, что газобетон бывает двух типов: неавтоклавный и автоклавного твердения .Давайте рассмотрим разницу между автоклавным и неавтоклавным газобетоном.Неавтоклавный газобетон затвердевает при стандартных условиях (в камерах термообработки). Такая технология изготовления обеспечивает минимальные затраты на оборудование и электроэнергию.
Сырье для производства: цемент, минеральный заполнитель (песок, зола, доломитовый порошок), вода, газообразующий агент (на основе алюминиевой пудры), модифицирующие добавки.
Автоклавный бетон получается в результате твердения ячеистого бетона в автоклавах при температурах 120 и 200 о С и давлении P = 1.4 МПа Сырьем для производства газобетона являются: известь, цемент, минеральный заполнитель, вода, пенообразователь (на основе алюминиевой пудры), модифицирующие добавки. Благодаря извести количество используемого цемента меньше, поэтому сырьё для производства автоклавного газобетона меньше, чем у неавтоклавного. Автоклавное твердение обеспечивает лучшую прочность газобетона по сравнению с неавтоклавным.
Можно выделить следующие преимущества автоклавного и неавтоклавного бетона для строительства:
1.Экономическая эффективность строительства. Низкая стоимость материалов, а также большие габариты блоков при меньшем весе позволяют снизить стоимость строительства.
2. Низкая плотность, низкая теплопроводность. Газобетонные блоки имеют плотность от 400 до 800 кг / м3 и коэффициент теплопроводности от 0,1 до 0,21 Вт / (м * оС), поэтому они легкие и теплые.
3. Хорошая звукоизоляция. Благодаря пористой структуре газобетон обеспечивает звукоизоляцию в 10 раз лучше, чем кирпичная стена такой же толщины.
4.Пожарная безопасность. Газобетон — негорючий, огнестойкий материал, имеет первый класс огнестойкости, превышающий класс огнестойкости обычного бетона.
5. Паропроницаемость. Благодаря пористой структуре газобетон обладает хорошей паропроницаемостью. Коэффициент паропроницаемости составляет от 0,23 до 0,4 мг / (м * ч * Па). Дома из газобетона «дышат», а микроклимат внутри комфортный.
6.Экологичность. Газобетон содержит натуральные, экологически чистые компоненты. Материал не выделяет вредных веществ, не стареет и не подвержен разложению. Радиационный фон составляет от 9 до 11 мкР / ч. Для справки: средний радиационный фон в Москве составляет от 13 до 15 мкР / ч.
А теперь рассмотрим недостатки газобетона:
Для производства автоклавного газобетона требуется очень дорогое оборудование, а также высокое энергопотребление и большие производственные мощности.Поэтому мелкосерийное производство блоков экономически невыгодно. Это ключевой недостаток автоклавного газобетона. В этом случае для малого бизнеса более привлекательным представляется производство неавтоклавного газобетона.Автоклавный газобетон имеет еще один недостаток — из-за высокого водопоглощения требуется исключить воздействие окружающей среды на материал, т.е. покрыть автоклавный газобетон штукатуркой, декоративные фасады и т. Д.
Ячеистый бетон низкой плотности из летучей золы Рефтинской ГРЭС
[1] А.А. Вишневский, Г.И. Гринфилд, А. Смирнов, Итоги деятельности предприятий по производству автоклавного газобетона в 2013 году, Технология бетона. 4 (2014) 44-47.
[2] В.В. Бабков, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов, М.А.Ивлев, Анализ состояния рынка технологий теплоизоляционных материалов в России и существующих технологий производства, Новости строительной отрасли Урала и Сибири. 10 (2010).
[3] Бо.Г. Хеллерс, Bo.R. Шмидт, Автоклавный газобетон (AAC) — история легкого материала, строительная система BCE (блочный составной элемент). 9 (2006) 63-65.
[4] К.Х. Ян, К. Ли, Испытание высокоэффективного ячеистого бетона с более низкой плотностью, Строительные и строительные материалы, 74 (2015) 109-112.
[5] А.А. Вишневский, Г. Гринфилд, А. Смирнов, Производство автоклавного газобетона. Итоги 2015 года. Прогноз на 2016 год, Строительные материалы, 5 (2016) 4-9.
[6] В.Г. Гагарин, П. Пастушков, Количественная оценка энергосберегающих мероприятий, Строительные материалы, 6 (2013) 7-10.
[7] Б.Л. Вишня, В.М. Уфимцев, Ф. Капустин, Перспективные технологии удаления, хранения и использования золошлаков тепловых электростанций, Екатеринбург, Уральский государственный технический университет, (2006).
[8] U.Людвиг, Изучение механизма гидратации клинкерных минералов, 6-е Междунар. Конгрив. Цементная химия. Москва, Стройиздат, 2 (1997) 104-106.
[9] Д.Рудченко, О роли гипсового камня в формировании фазового состава новообразований из автоклавного газобетона, Строительные материалы и сантехническое оборудование. Наука. Sc. Коллекция. 43 (2012) 47-54.
Влияние Scoria на различные аспекты легкого бетона | Международный журнал бетонных конструкций и материалов
Материалы
Для производства различных бетонов использовались следующие материалы.Цемент, использованный в наших экспериментах, относится к типу I (ASTM C150 2009). Физические свойства и химический состав этого цемента перечислены в Таблице 1. Питьевая вода, соответствующая требованиям ASTM C 1602-06 (2009), была использована для смешивания бетонов, а насыщенная известковая вода (Bediako et al. 2015) была использована. для лечения образцов. Место добычи шлака находится в Анцирабе, в 167 км от южной части Антананариву, столицы Мадагаскара. Шлак в этой географической структуре лучше сохранился по сравнению с вулканическими конусами на Мадагаскаре (ЮНЕСКО, 1995 г.).Его основная масса, которая не была оценена, сформирована изделиями проекции, среди которых широко преобладают шлаки.
Таблица 1 Физико-химические свойства цемента.Образцы шлаков были обработаны с помощью тестов идентификации и определения характеристик. Проведены химические анализы образцов порошкообразного шлака. На образцах использовался метод порошковой дифракции рентгеновских лучей, который требовал монохроматического рентгеновского пучка. Порошок исследовали на дифрактометре Siemens D500 с использованием монохроматического CuKa-излучения с длиной волны λ = 1.7903 Å при напряжении 40 кВ и токе 30 мА. Полученные результаты представлены на рис. 1.
Рис. 1Рентгеноструктурный анализ.
Таблица 2 суммирует основные характеристики образцов шлака, использованных для этого исследования, а в таблице 3 показаны результаты химического и минералогического анализов этих образцов. Преобладающие минералы — нефелин, ортоз и магнетит. Кроме того, вторичными минералами являются диопсид и форестерит.
Таблица 2 Scoria, использованная в исследовании. Таблица 3 Химический состав шлака.Песок, использованный в этом исследовании, поступает из Антананариву, Мадагаскар. Он кремнистый. Прокатное зерно, округлая форма и гладкая поверхность характеризуются своим качеством. Средняя удельная масса исследуемых образцов составляет γs = 2,66 кг / л. Испытанная кажущаяся плотность (среднее значение) γs = 1,52 кг / л. Что касается песка, использованного в этом исследовании, его пористость составляет PS = 42,86%, а эквивалент песка составляет ES = 72%.
Стандарт ASTM C618 (ASTM C 618 2001) использовался при настройке характеристик шлака. Средние значения содержания кремнезема, глинозема и оксида железа в шлаке находятся в пределах 43–55, 12–24 и 8–20% соответственно. Эти диапазоны служат для обеспечения сцепления между химическими элементами, в частности, указывая на то, что сцепление веществ играет важную роль в этом свойстве материала.
Образцы Scoria состояли из оксида алюминия, кремнезема и оксида железа в соответствии с характеристическими пределами, установленными NFP 18 308.Показатели щелочи представлены в эквивалентах Na 2 O, метрики, обычно используемой цементниками (UCGCT 2009; Beycioğlu et al. 2010).
Было проведено тщательное тестирование видимой и абсолютной плотности заполнителя, а также содержания воды в естественном состоянии шлака. Средняя испытанная кажущаяся плотность агрегатов S1 составляет 1,47 т / м 3 . Его средняя реальная плотность и содержание воды соответственно 2,89 и 6%. Мелкодисперсные фазы, используемые в некоторых смесях, представляли собой компоненты размером 100 мкм, взятые из размолотых шлаков Анцирабе.Материал мельче 75 мкм, представляющий пыль в шлаке, был испытан в соответствии с ASTM C-117 (ASTM C117 2004). Гранулометрический состав агрегатов показан на рис. 2. Было обнаружено, что количество пыли увеличивается у поверхности земли и уменьшается с глубиной. Материал со средней плотностью 1,15, взятый из основного карьера, показал среднюю долю материала мельче 75 мкм в диапазоне от 0,4 до 0,6%. Исследование показало, что объемные отложения шлака, расположенные на большей глубине, удовлетворяли требованиям ASTM C-33 как по диапазону, так и по средней доле материала мельче 75 мкм.Фотографии образцов шлака представлены на рис. 3.
Рис. 2Гранулометрический состав агрегатов.
Фиг.3Экспериментальное исследование необходимо для лучшего понимания взаимодействия между мелкими составляющими и крупными агрегатами. Некоторые авторы (Rossignolo et al. 2003; Beaucour et al. 2003) изучали поведение сыпучих смесей для получения оптимального состава бетона. Для тройных смесей необходимо проанализировать взаимодействие между песком, мелкой фракцией и гравием.Бинарные смеси мелочи и гравия могут подтвердить поведение этих взаимодействий.
Бинарные и тройные смеси
С теоретической и экспериментальной точек зрения некоторые авторы (Al-Chaar et al. 2011; Parhizkar et al. 2010) провели работы по поведению шлаков. В этом исследовании был установлен экспериментальный протокол для определения состава шлакобетонов.
Что касается обычных бетонов, то основная цель — изготовление и получение бетонов с минимальной пористостью.Фактически, эти бетоны обладают лучшей механической прочностью. Для легких бетонов из заполнителя, которые незначительно отличаются от обычных бетонов, цель состоит в том, чтобы получить правила смешивания, совместимые с составом обычных бетонов, низкой плотности и хороших физико-механических характеристик.
Однако эти характеристики несовместимы, что не позволяет оптимизировать смесь. Если термическое и акустическое сопротивление увеличиваются, механическое сопротивление уменьшается.Правило линейного изменения теоретического коэффициента пустотности регулируется правилом смешения двух агрегатов, которое выражается следующим образом (Bhattacharjee 2014):
$$ e = \ alpha V_ {abs} + \ beta $$
(1)
, где e — коэффициент пустотности; α и β — коэффициенты пустотности и формы зерен соответственно, а V абс — абсолютный объем заполнителей в 1 м бетона 3 .
Формы зерна, по-видимому, влияют на коэффициент пустотности, что подтверждается воздействием пластин и взаимодействием агрегатов. Таким образом, необходимо провести экспериментальное исследование, чтобы лучше понять взаимодействие между мелкими и крупными агрегатами. Такое поведение наблюдается для шлаков, таких как грубые шлаки. Для тройных смесей (песок реки + шлак + цемент) необходимо проанализировать взаимодействие между песками, наполнителями и гравием. Обычно наполнители и гравий ведут себя как бинарные смеси (шлак + цемент).
Трехкомпонентные смеси требуют экспериментального исследования, чтобы понять влияние изменений коэффициента пустотности. В испытанных бинарных смесях фактический объем крупного шлака (V r ) был постоянным для составов, отнесенных к категориям образцов bc1 – bc6. Постепенное уменьшение дозировки цемента было проведено в отношении результатов коэффициента пустотности. Количество использованной мелочи было рассчитано для учета общего значения абсолютного объема смеси при замене цемента, что подразумевает, что мелкий шлак можно с уверенностью использовать в качестве добавки или заменителя цемента в бетонных смесях (Al-Chaar et al.2011).
Следует отметить, что Vr был уменьшен, чтобы повысить значимость коэффициента пустотности для образцов bc7 и bc8. В таблице 4 представлены составы смесей, использованные в данном исследовании.
Таблица 4 Состав бинарных бетонов.Для тройных смесей экспериментальный объемный метод был проведен в соответствии с ASTM C33 (ASTM C 33-03 2003). Для этого, что касается дозировок твердых компонентов, грубые агрегаты были классифицированы на основе реального объема твердого вещества после предварительного замачивания.В состав агрегатов вошли крупный гравий из шлакообразного гороха серии 5/10. Использовался обыкновенный песок. Различные составы бетона перечислены в таблице 5. Для серий A, B и C постепенно добавляли больше песка.
Таблица 5 Состав тройных бетонов.Для серии А мелочь не использовалась, а количество мелкого гравия было таким же для образцов № 1, 2 и 3. Во время экспериментов количество песка и дозировка цемента были увеличены. Для образца №4, количество мелкого гравия было уменьшено, а количество песка увеличено. Дозировки цемента перечислены в Таблице 7. Выбор этих композиций основан на предыдущих работах, как сообщили Durán-Herrera et al. (2011) по экспериментальной причине.
Для серии B мелкая фаза в образце № 4 и 5 не использовались. В этой серии количество песка увеличивалось, а количество мелкого гравия и цемента постепенно уменьшалось. Аналогичные результаты могут быть получены для бинарного бетона, принадлежащего к серии полуквернозных, где мелкие заполнители были удалены.
Для серии C дозировка цемента была зафиксирована на уровне 450 кг / м 3 для образцов 1–4 при постепенном увеличении количества песка. Для партии № 5, дозировка цемента была уменьшена до 350 кг / м 3 с последовательным уменьшением количества мелких частиц, чтобы точно знать влияние дозировки цемента.
Расчеты количества использованного заполнителя позволили нам определить смеси в зависимости от желаемого бетона как объемные или нет. В этом исследовании кажущаяся плотность была определена путем определения массы закаленного образца в форме параллелепипеда размером 4 см × 4 см × 16 см с помощью прецизионных весов KERN Pit 720-3A (аналитические весы KERN с этим принципом измерения имеют марку « Одноклеточная технология »: SC TECH).
Выбор параметрических составов был сделан в соответствии с влиянием агрегатной природы и объемной концентрации на механические, термические и акустические характеристики легкого шлакобетона.
Scoria влияет на удобоукладываемость свежего шлакобетона. Различные смеси были изучены путем проведения испытаний на осадку согласно ASTM C 143 (ASTM C 143 2014). Исследование показывает, что нет значительных различий в потере осадки шлакобетона и контрольной смеси.Начальная осадка всех смесей находилась в пределах 105 ± 15 мм.
В этом исследовании использовались различные формы в соответствии с проводимыми испытаниями. Для механических испытаний использовали цилиндрические формы из картона (высотой 320 мм и диаметром 160 мм). Для термических испытаний были изготовлены плиты со стороной 27 см и толщиной 5 см. Для акустических испытаний использовались призмы высотой 10, 20 или 30 см с постоянной длиной стороны 8,5 см. Размер выборки для каждого типа испытаний определялся фиксированными размерами измерительных устройств.В следующем разделе описываются механические характеристики легких бетонов из шлакобетона.
Механические характеристики
Механические характеристики бетонов обычно анализируются и лучше известны по сравнению с другими характеристиками из-за очень важной структурной роли материалов в строительных работах. Механические свойства бетона часто указываются при 28-дневном возрасте отверждения. Измерения, проведенные в этом исследовании, были выполнены в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM C39 для прочности на сжатие цилиндрических образцов бетона.
Теплофизические характеристики
Измерение теплопроводности бетонов необходимо для определения способности материалов к теплоизоляции.
Для измерения теплофизических характеристик образцы сушили в сушильном шкафу при температуре 50 ° C. Однонаправленный тепловой поток проходил через образцы (E), которые помещались между холодным изотермическим и постоянным источниками теплового потока. Таким образом, был измерен температурный градиент между этими двумя гранями.{\ prime}} \ right) $$
(2)
где λa — кажущаяся теплопроводность, C — коэффициент теплопотерь (Вт / C), e — толщина образца (м), q — тепловой поток (Вт), S — площадь поверхности образца (м 2 ), Δ T — температурный градиент между горячей и холодной гранями образцов (° C), а ΔT ′ — температурный градиент между атмосферой снаружи и внутри печи (° C).
Термические условия температурных и температурных градиентов, а также тепловые свойства проводимости, плотности и состава бетона напрямую влияют на изоляционную способность бетона. Следующее испытание позволило измерить влияние физических параметров, таких как пористость и проницаемость, на способность бетона выдерживать циклы замораживания-оттаивания.
Циклы замораживания – оттаивания
Было проведено несколько исследований морозостойкости бетонов.Работы по этой теме опубликованы (Hamoushet al., Hamoush et al. 2011; Valenza II и Scherer 2007). Наиболее часто исследуются механизмы, связанные с образованием кристаллов (Coussy and Fen-Chong 2005; Coussy and Monteiro 2007) или непосредственно применяемые к материалам, замороженным на цементной основе (особенно в присутствии солей) (Penttala 2006).
В данном исследовании было проанализировано влияние льда на механизмы переноса и микроструктурные характеристики легких шлакобетонов.Был использован NFP 18-424 (Bodet 2014), из которого следуют экспериментальные работы и испытания по североамериканскому стандарту ASTM C666 / C666M (стандарт ASTM C666 / C666M-03 ASTM Standard 2008), а также NF EN 206-1 (Norme NF EN 206-1 2004). Для каждой конкретной рецептуры были изготовлены три призмы 100 мм × 100 мм × 400 мм. Был увеличен цикл замораживания – оттаивания, а время повышения и понижения температуры уменьшено до 3 ч. Цикл замораживания – оттаивания проводили в условиях водонасыщения; при термоциклировании уровень заморозки примерно -15 ° C был достигнут в течение более 2 часов, уровень оттаивания примерно до +6 ° C произошел в течение 1 часа, а общая продолжительность цикла составила 3 часа, что позволило нам выполнить восемь циклов в день.
Антигололедные средства Frost Plus
Большинство экспериментов по удалению солей проводится в соответствии с рекомендациями ASTM C672 (стандарт ASTM C672 1992). Этот метод заключается в удержании лужи 3% -ного раствора NaCl глубиной 6 мм на поверхности бетонной плиты толщиной ≥75 мм. Затем образцы помещали в морозильную камеру на 16–18 ч при температуре –17,8 ± 2,8 ° C. Затем образцы вынимали и оставляли оттаивать при 23 ± 3 ° C в течение 6–8 часов. По окончании пяти циклов замораживания-оттаивания раствор смывали, и плиты подвергали визуальному осмотру.Испытание закончилось после 50 циклов замораживания-оттаивания. Во время визуального осмотра образцы оценивали по шкале от 0 до 5, где 0 означает отсутствие образования чешуек, а 5 — сильное образование чешуек.
В дополнение к ASTM C672 также использовался XPP18-420 (французский стандарт) (XPP 18 420 1995). Это испытание на масштабирование состояло из погружения пробирок с бетоном в раствор NaCl на 24 часа в ходе 56 последовательных циклов замораживания-оттаивания при температуре от +20 до -20 ° C. Для каждого измерения (после каждого из первых семи циклов, а также после окончания всех 56 циклов) пробирки чистили щеткой, а разрыхленные частицы собирали и промывали.Их сушили в печи при температуре 105 ± 5 ° C в течение ночи, а затем взвешивали для определения высушенной массы. Затем обновляли раствор NaCl и снова помещали пробирку внутрь. Таким образом, совокупная масса частиц, оторвавшихся от поверхности пробирки, называемая масштабной кумулятивной массой, была рассчитана в соответствии с номером цикла.
На твердость бетонных материалов, подвергнутых циклам замораживания – оттаивания, сильно влияет природа материалов. Это характеризовалось пористостью бетона в соответствии с условиями до пределов, описанных ранее.Материалы с высокой пористостью позволяют измерять коэффициент звукопоглощения и акустические свойства шлакобетонов.
Акустическая характеристика
Были записаны измерения времени реверберации, а расчеты коэффициента поглощения производились с использованием формулы Сабина; расчеты основывались на измеренных временах реверберации. Измерения проводились с использованием реверберационной комнаты, шумомера 2260 Bruel and Kjaer с микрофоном 4189 Bruel and Kjaer 1/2 ″ и всенаправленного источника звука (4296 Bruel and Kjaer).Пространственное усреднение было выполнено с использованием девяти рядов микрофонов, расположенных на расстоянии не менее 1,6 м друг от друга. Измерения проводились в соответствии с ISO 354 (ISO 2003) (ISO 354 2003).
Ударные испытания проводились в соответствии со следующей процедурой: прямоугольная бетонная плита длиной 20 см, шириной 10 см и толщиной 8,5 см удерживалась на одном участке и возбуждалась импульсным молотком, чтобы производят поперечную вибрацию. Воспринимаемый звук анализировался с помощью программы «Sound Forge» (для измерения звука).
Для стандартных испытаний ударной изоляции в лабораторных условиях (ASTM 492) в качестве источника шумовых ударов использовалась машина с пятью стальными молотками (ASTM E492 1996). Результирующее значение соответствует классу ударной изоляции (IIC) — целочисленному числу, показывающему, насколько хорошо пол здания ослабляет ударные звуки, такие как шаги.
Листы данных — Шри Крушна Энтерпрайз
БЛОКИ SIPOREX AAC
Siporex Автоклавный пенобетон (AAC) блоки, также известные как Автоклавный ячеистый бетон (ACC) или Автоклавный легкий бетон (ALC) .Это легкий сборный строительный материал, который одновременно обеспечивает структуру, изоляцию, а также огнестойкость и устойчивость к плесени.
БлокиAAC (автоклавный газобетон — «AAC») — уникальный и превосходный тип строительных материалов, благодаря своей сверхвысокой тепло-, огнестойкости и звукоизоляции. Блоки AAC легкие и обладают исключительной технологичностью, гибкостью и долговечностью.
AAC обладает отличными теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами. AAC устойчив к пожарам и вредителям, а также с экономической и экологической точки зрения превосходит более традиционные конструкционные строительные материалы, такие как бетон, дерево, кирпич и камень.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЛОКОВ AAC
| Толщина | Высота | Длина | Плотность | Прочность на сжатие |
|---|---|---|---|---|
| 100 мм | 200 мм | 600 мм | 550-700 кг / м 3 | 30-50 кг / см 2 |
| 150 мм | 200 мм | 600 мм | 550-700 кг / м 3 | 30-50 кг / см 2 |
| 200 мм | 200 мм | 600 мм | 550-700 кг / м 3 | 30-50 кг / см 2 |
ЧУДЕСНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ МИРА
Производится в Индии с 1972 года в сотрудничестве с International Siporex AB из Швеции.Уникальная гибкость, структурные и физические свойства Siporex [Легкий автоклавный (отвержденный паром), пористый (ячеистый) бетон — AAC ]) признаны во всем мире и являются предпочтительным строительным материалом. Идеален для всех типов климатических и сейсмических зон
Легкий пористый бетон сегодня признан во всем мире экологически чистым продуктом благодаря своим превосходным изоляционным и энергосберегающим свойствам. Более широкое использование Siporex помогает сохранить и защитить лесной покров нашей планеты.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ ДОСТУПНЫЕ РАЗМЕРЫ
Размер: 100 x 200 x 600 мм
Область применения:
Внутренняя и перегородка
Размер: 150 x 200 x 600 мм
Область применения:
Перегородка, внутренняя и внешняя стена
Размер: 200 x 200 x 600 мм
Область применения:
Внутренняя и внешняя стена
СВОЙСТВА SIPOREX
ЛЕГКИЙ ВЕС
Сухая плотность SIPOREX в печи составляет от 400 до 650 кг / куб.е. всего 1/4 веса плотного бетона и 1/3 веса обычного глиняного кирпича.
Благодаря небольшому весу, собственные нагрузки на фундамент и несущую конструкцию снижаются, что позволяет экономить бетон и сталь.
ОГНЕСТОЙКИЙ
Продукты SIPOREX обладают высокой огнестойкостью и обеспечивают вдвое большую огнестойкость, чем бетон.
Блоки SIPOREX способны выдерживать стандартный огонь в течение 240 минут под нагрузкой.
ВЫСОКОИЗОЛЯЦИОННЫЙ
ИСПЫТАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Срезает пики тепла и холода, обеспечивает экономию при установке и работе кондиционеров.
K Значение 0,122 ккал / ч / м ° C делает его пригодным в качестве изоляционного материала.
МАРКИРОВКА И НОРМЫ ISI
»
Продукция SIPOREX соответствует нормам и маркировке ISI (BIS) и соответствует индийским стандартам.»
Блоки SIPOREX соответствуют стандарту IS 2185 (часть 3).ВЫСОКОЕ ОТНОШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ К МАССЕ
»
SIPOREX От 18 до 22 против 16 для бетона марки М15.
ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ
»
Пропускная способность воздушного шума для стен размером 3 и 4 дюйма составляет от 38 до 40 дБ. Следовательно, он идеально подходит для зрительных залов и театров, а также для отключения звуков мастерской из офисов.
УДОБНО РАБОТАЕТ
SIPOREX обрабатывается как дерево.Его можно просверлить, высверлить или прибить гвоздями с помощью простых столярных инструментов. Таким образом, упрощается установка сантехники, электромонтажных работ, столярных изделий и т. Д.ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ
»
Пропускная способность воздушного шума для стен размером 3 и 4 дюйма составляет от 38 до 40 дБ. Следовательно, он идеально подходит для зрительных залов и театров, а также для отключения звука мастерской из офисов.
БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
»
SIPOREX исключает использование кирпичей, которые потребляют ценную плодородную почву, необходимую для выращивания продуктов питания для нашего огромного населения.
SIPOREX A ЗЕЛЕНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
»
Благодаря энергосбережению и другим экологическим свойствам, продукция
SIPOREX широко используется в ЗЕЛЕНЫХ ЗДАНИЯх. SIPOREX также является членом INDIAN GREEN BUILDING COUNCIL (IGBC)
ПРЕИМУЩЕСТВА SIPOREX
»
На той же застроенной площади доступно больше коврового покрытия за счет меньшей ширины стен и облицовки с блоками
SIPOREX 200 мм, 150 мм и 100 мм по сравнению с 350 мм, 230 мм и 115 мм в случае обычной кирпичной кладки .»
Быстрая окупаемость инвестиций за счет быстрого строительства.
»
Экономия на цементе, стоимости надзора за стальными конструкциями, сроках строительства, потребностях в воде для строительства, древесине, необходимой для центровки / опалубки и т. Д.
»
Единое качество за счет серийного производства на заводе.
»
Благодаря высоким изоляционным свойствам автоклавного газобетона будет существенная экономия на установке и текущих расходах на кондиционеры.
»
Блоки Siporex вырезаны из проволоки и имеют гладкую поверхность. В связи с этим, штукатурка для внутренних стен не требуется, и могут быть выполнены непосредственно шпатлевка и покраска, что экономит затраты на штукатурку. Однако для блоков AAC рекомендуется внешняя штукатурка.
ПОЧЕМУ SIPOREX БЛОКИРУЕТ?
- ЛЕГКИЙ ВЕС
- ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ПРОСТОЙ
- УДОБНО РАБОТАЕТ
- ВЫСОКОИЗОЛЯЦИОННЫЙ
- МЕНЬШЕ ПРОПУСКАНИЯ ВОДЫ
- БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- ОГНЕСТОЙКИЙ И НЕГОРЯЧИЙ
- ЗВУКОПОГЛОЩЕНИЕ
- МАРКИРОВКА И НОРМЫ ISI
ЗДАНИЯ С SIPOREX
TWIN TOWERS — ТАРДЕО, МУМБАЙ (S + 60)
ЖИЛЫЙ КОМПЛЕКС НА НОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ-МАЗАОН, МУМБАЙ
КОМПЛЕКС ИЗ 25 ЗДАНИЙ
24 ЭТАЖА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
МАХАРАСТРА ЖИЛЬЯ И
УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕРРИТОРИИ, МАМБАЙ
СРАВНЕНИЕ МЕЖДУ AAC, БЕТОНОМ И КИРПИЧОМ
| Параметр | Блок AAC | Бетонный блок | Кирпич |
| Размер | (600x200x100-300) мм | (400x200x100-200) мм | (230x115x75) мм |
| Варианты размеров | +/- 1 мм | +/- 3 мм | +/- 5 мм |
| Прочность на сжатие | 30-50 кг / см2 | 40-50 кг / см2 | 25-30 кг / см2 |
| Плотность в сухом состоянии | 550-700 кг / м3 | 1800 кг / м3 | 1950 кг / м3 |
| Огнестойкость | 4-6 часов в зависимости от толщины | 4 часа | 2 часа |
| Индекс снижения шума (дБ) | 60 для стены толщиной 200 мм | 40 для стены толщиной 230 мм | |
| Теплопроводность Вт / (К-м) | 0.122 | 0,51 | 0,81 |
TDS-Полиалк WP
TDS-Polytancrete NGT
ТДС-Полиалк ЭП
TDS-Rusticide
TDS-Полиалк Фиксопрайм
TDS-HACK AID PLAST
ТДС-Полибетон
TDS-Sunmix
BASF-мастеремако s348
MasterEmacoS340
MasterEmacoSBR2
FOSROC —
Conbextra GP2 ==> TDS-Conbextra-GP2
Разъем Renderoc ==> TDS-RENDEROC-PLUG
Brushbond ==> TDS-Brushbond
Нитобонд АР ==> TDS-Нитобонд АР
Нитофлор Hardtop STD ==> TDS-Нитофлор-Hardtop-Standard
Rendroc RGL ==> TDS-Renderoc RG (L)
SIKA —Микробетон ==> TDS-SR Микробетон 4
Добавка для бетона ==> TDS-Sikament 4101 NS
Неметаллический пол Hardner ==> TDS-chapdur
ЧОКСИ —
Добавка для бетона ==> TDS-MASTERPLAST SPL 8
Акриловый модификатор для гидроизоляции ==> TDS-MASTER CRETE M-81
Латекс SBR для гидроизоляции и ремонта ==> TDS-MasterCrete-URP-6
Интегральная гидроизоляционная жидкость для цементобетона и строительных растворов ==> TDS-Masterproof IWP- 1
Акриловая масса для заполнения трещин белого цвета ==> TDS-Paintex-4
Средство для удаления ржавчины ==> TDS-Средство для удаления ржавчины
Грунтовка против выцветания ==> TDS-Salt Guard
.