Russian Federation
The basic issue of the production of thermal insulating foam concrete of low average density is considered
foam concrete, thermal conductivity, structure
Теоретические и практические предпосылки снижения теплопроводности свидетельствуют о преимуществе мелкопористой структуры. В теплоизоляционных материалах с малым диаметром пор снижается передача тепла конвекцией. Наглядным примером является аэрогель, в котором размер пор меньше длины свободного пробега воздуха, а его теплопроводность составляет 0,018÷0,058 Вт/(К·м) [1].
Однако, в пенобетоне на минеральном вяжущем снижение диаметра пор сопровождается уменьшением толщины межпоровой перегородки, которая в свою очередь ограничена минимальным пределом. Межпоровая перегородка должна превышать размер зерна цемента. В противном случае нарушаются процессы гидратации цемента, а развитие прочности материала прекращается.
|
Состав 3 |
|
Состав 1 |
|
Состав 2 |
|
Рисунок 1 – Фотографии структуры теплоизоляционного пенобетона марки по средней плотности D300. Увеличение в 20 раз. |
На рисунке 1 представлены фотографии образцов пенобетона марки D300, на которых видно, что у пенобетона с мелкими порами (состав 3) произошло нарушение целостности структуры: образовались раковины, поры приобрели открытый характер. Вследствие чего такой пенобетон показал низкие прочностные характеристики.
Все образцы, представленные на рисунке 1, изготовлены по раздельной технологии из портландцемента ЦЕМ I 42,5H АО «Ангарскцемент» в количестве 265 кг на 1 м3 пенобетонной смеси. В качестве порообразующего агента использованы синтетический (составы 1, 3) или протеиновый (состав 2) пенообразователи. Фотографии структуры пенобетона получены с помощью оборудования и программного обеспечения Levenhuk.
Результаты измерений теплоизоляционных характеристик материала со структурой мелких, но сообщающихся пор (состав 3) также не показали его эффективность в отношении сохранения тепла по сравнению с материалом, имеющим крупные замкнутые ячейки (табл.1). Коэффициент теплопроводности определён с помощью прибора ИТП-МГ4 «100».
Таблица 1
Характеристики пенобетона марки по средней плотности D300
|
№ состава |
Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии, Вт/(м·°С) |
|
1 |
275 |
0,082 |
|
2 |
313 |
0,087 |
|
3 |
338 |
0,094 |
По итогу проведённого исследования можно сделать вывод, что система формирования структуры пенобетона пониженной плотности имеет особенности, не учитываемые в процессах обычной классической технологии, и требует дополнительных мероприятий, преимущественно, в области энергоэффективности.
В качестве направлений таких мероприятий следует рассматривать увеличение толщины межпоровой перегородки, которое успешно использовано в существующем методе «обжатия-релаксации» [2], или снижение удельной поверхности твёрдых компонентов по примеру использования лёгких тонкомолотых композиционных вяжущих [3], позволяющих увеличить объём раствора смеси.
1. Vasil'eva, I.L., Nemova, D.V. Perspektivy primeneniya aerogelya v stroitel'stve // Alfabuild. - 2018. - tom 4, vyp.6. - S.135-145.
2. Kobidze, T.E., Korovyakov, V.F., Samborskiy, S.A. Poluchenie nizko-plotnogo penobetona dlya proizvodstva izdeliy i monolitnogo betonirovaniya // Stroitel'nye materialy - 2004 - vyp.10 - S.56- 58.
3. Lesovik V.S., Glagolev E.S., Voronov V.V., Zagorodnyuk L.Kh., Fediuk R.S., Baranov A.V., Alaskhanov A.Kh., Svintsov A.P. Durability behaviors of foam concrete made of binder composites // Magazine of Civil Engineering - 2020 - vol.100 (8). DOI:https://doi.org/10.18720/MCE.100.
