И.А.Белов, Н.П. Богданова, Ж.Н. Власенко УП «НИИСМ»;
Н.Н. Федосов, Е.С. Клинчук, Т.Л. Вербицкая ОАО «Сморгоньсиликатобетон»
Использование отходов автоклавного ячеистого бетона
в технологии производства конструкционно-теплоизоляционных материалов и растворных смесей
В последние годы в современном строительстве четко определилась тенденция к использованию энергоэффективных строительных материалов. Опережающий рост масштабов строительства, вызванный необходимостью расширения воспроизводства, требует быстрого развития сырьевой базы для производства изделий строительного назначения. Перспективность материалов оценивается не только эксплуатационными показателями, но и распространенностью и доступностью сырьевой базы.
В Республике Беларусь изделия из ячеистых бетонов автоклавного твердения производят девять промышленных предприятий. На ряде предприятий проведена реконструкция, установлены новые технологические линии, позволяющие выпускать изделия точных геометрических размеров (1-2 категорий кладки), соответствующие требованиям СТБ 1117-98 и ЕН 771-4.
За последние 10 лет введены новые нормативно-технические документы, регламентирующие физико-технические, теплотехнические и эксплуатационные показатели свойств ячеистого бетона, это способствует его широкому использованию в строительной практике.
Основным видом продукции изделий из ячеистого бетона являются блоки стеновые по СТБ 1117-98 и плиты теплоизоляционные по СТБ 1034-96.
При производстве изделий из ячеистого бетона образуются отходы послеавтоклавной обработки в виде обрезок и некондиционной продукции. После реконструкции ОАО «Сморгоньсиликатобетон» и ЗАО «Могилевский КСИ» с установкой технологических линий фирмы «Маза-Хенке» количество отходов послеавтоклавной обработки увеличилось за счет подрезного слоя, остающегося на отверждающем днище формы. С 2007 года в Республике Беларусь введено в действие СТБ 1724-2007 «Утеплитель дробленный из ячеистых бетонов». Широкого применения в строительстве дробленый утеплитель из ячеистого бетона не находит из-за низкой прочности и высокой сорбционной влажности.
В УП «НИИСМ» проведены исследования по рациональному применению данных отходов в технологии производства строительных материалов. Установлено, что фракционированные отходы автоклавного ячеистого бетона могут быть использованы в качестве заполнителя для легких бетонов в технологии производства стеновых блоков, декоративных и облицовочных плит, сухих строительных смесей.
В технологии производства изделий - блоков стеновых, перемычек брусковых, плит облицовочных дробленный ячеистый бетон предлагается использовать в качестве пористого заполнителя.
Технология изготовления состоит из следующих стадий: подготовка заполнителя (этап включает в себя фракционирование и обработку отходов раствором гидрофобизатора); последовательное смешивание всех компонентов смеси; виброформование; отверждение изделий. В отличие от технологии традиционных бетонов данная технология имеет свою специфику, связанную с подготовкой заполнителя. Учитывая высокую способность впитывать воду и повышенную сорбционную влажность ячеистого бетона, особое место занимает обработка заполнителя специальными растворами гидрофобизатора, что способствует снижению водотвердого отношения смеси при формовании изделий и повышению их прочности.
Сырьевая смесь бетона на 70-80% состоит из фракционированного заполнителя на основе автоклавного ячеистого бетона, 20-25% цемента и до 5% функциональных добавок (гидрофобизатор, пластификатор). Расход цемента на 1 м3 бетона составляет 260-320 кг/м3.
Опытные партии блоков стеновых из отходов производства ячеистого бетона выпущены на ОАО «Сморгоньсиликатобетон» и ОАО «Забудова». На ОАО «Сморгоньсиликатобетон» были также изготовлены образцы экспериментальных сборно-монолитных перемычек. Проведены исследования свойств данных материалов.
Таблица 1 - Физико-механические свойства
Физико-механические
свойства
перемычка
блок
Средняя плотность, кг/м3
1000-1500
760-800
Прочность при сжатии, МПа
3,2-10,0
5,2
Морозостойкость, циклы
50
35
Влажность, %
6,2
9,6
Исследования по определению теплопроводности блоков стеновых были выполнены в климатической камере, состоящей из холодного и теплого отсеков и измерительной системы для определения термического сопротивления и сопротивления теплопередаче фрагмента стенового ограждения из исследуемых блоков. Кладку фрагмента выполняли без раствора и кладочных швов. Вертикальные и горизонтальные швы с обеих сторон фрагмента герметизировали парафиновой мастикой. При помощи подключенных датчиков регулярно проводились теплотехнические измерения.
Результаты экспериментального определения теплотехнических свойств блоков из отходов производства ячеистого бетона приведены в таблице 2.
Таблица 2
Наименование теплотехнических свойств
Значения показателей для блоков
плотностью (в сухом состоянии) кг/м3
760
812
807
Температура поверхности испытываемого блока (холодный отсек климатической камеры), оС
-17,71
-17,78
-17,00
Температура поверхности испытываемого блока (теплый отсек климатической камеры), оС
20,85
20,94
21,02
Плотность теплового потока через испытываемый блок (теплый отсек климатической камеры), Вт/м2
19,48
20,13
19,79
Термическое сопротивление блока, м2оС /Вт
1,979
1,924
1,921
Теплопроводность блока,
Вт/(м? оС)
0,193
0,199
0,199
Из полученных результатов следует, что теплопроводность блоков стеновых из отходов производства автоклавного ячеистого бетона плотностью 760-800 кг/м3 составляет 0,193-0,199 Вт/(м оС), при этом плотность теплового потока через испытываемые блоки составила со стороны теплого отсека камеры 19,5-20,1 Вт/м2. Согласно ТКП 45-2.04-43-2006 «Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования» коэффициент теплопроводности в сухом состоянии для керамзитобетона и газобетона плотностью 800 кг/м3 не должен превышать 0,21 Вт/(м оС).
На основании проведенных исследований разработаны технические условия ТУ BY 100122953.534-2007 «Блоки стеновые из отходов производства автоклавного ячеистого бетона».
В процессе выполнения исследований по рациональному использованию отходов производства автоклавного ячеистого бетона разработаны составы кладочных и штукатурных смесей, где в качестве заполнителя используются фракционированный ячеистый бетон.
В разработанных составах сухих строительных смесей крупность зерен заполнителя должна быть не более:
1,25 мм – в штукатурных растворах для накрывочного слоя и однослойных покрытий (допускается содержание зерен свыше 1,25 мм в количестве не более 0,5%);
2,5 мм – в штукатурных растворах для обрызга и грунта (допускается содержание зерен свыше 2,5 мм в количестве не более 2,5%);
2,0 мм – в кладочных растворах, укладываемых тонким слоем (допускается содержание зерен свыше 2,0 мм в количестве не более 2,5%);
5,0 мм – в кладочных и монтажных растворах (допускается содержание зерен свыше 5,0 мм в количестве не более 3,0%).
В зависимости от назначения смеси подразделяют на следующие типы:
Растворная смесь штукатурная:
-тонкодисперсная, с крупностью заполнителя не более 0,315 мм,
-крупнозернистая, с крупностью заполнителя не более 2,5 мм;
Растворная смесь кладочная:
-кладочная тонкослойная с крупностью заполнителя не более 2 мм,
-кладочная и монтажная с крупностью заполнителя не более 5 мм.
Проведены экспериментальные исследования по подбору рецептурных составов сухих строительных смесей на основе отходов ячеистобетонного производства, изучены физико-механические свойства строительных смесей.
Растворные сухие смеси содержат в своем составе портладцемент, наполнитель (доломитовая мука), редиспергируемую добавку («Виннапас»), водоудерживающую добавку (Метилцеллюлоза «Waloсel 15000 РP), пластифицирующую добавку («Реламикс», «ПФМ», «Мелмент»), отходы ячеистого бетона.
Смеси по основным физико-механическим свойствам соответствуют требованиям, приведенным в таблице 3.
Таблица 3- Физико-механические свойства растворных смесей
Наименование показателя
Нормы для смесей
кладочная
штукатурная
1.Марка по подвижности
Пк2
св. 4 до 8 см включ.
Пк2
св. 4 до 8 см включ.
2. Прочность раствора в проектном возрасте, не менее
М25
М50
3 Теплопроводность, Вт/(м·К) не более
0,26
0,28
4. Средняя плотность раствора, кг/м3, не более
1250
1300
5. Морозостойкость, циклов не менее
35
25
6. Прочность сцепления с основанием, МПа не менее
0,2
0,4
На растворные смеси разработаны технические условия ТУ ВY 100122953.538-2007 «Растворные смеси из отходов производства автоклавного ячеистого бетона», технология производства смесей осваивается на ОАО «Сморгоньсиликатобетон».
Совместно с ОАО «Сморгоньсиликатобетон» разработаны составы, технологический регламент и технические условия на перемычку. Выпущены опытные партии перемычек, испытания которых проведены в отраслевой лаборатории испытаний строительных конструкций БНТУ. Комплект рабочих чертежей разработан РУП «Гродногражданпроект». Во втором полугодии 2008 года начнется промышленное производство перемычек.
Производство строительных материалов из дробленых отходов ячеистого бетона не требует значительных капиталовложений и может быть организовано практически на любом предприятии отрасли.