Сандан Айлана Сергеевна. Совершенствование технологии поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь при устройстве ограждающих конструкций : на примере Республики Тыва

brief description

Сандан Айлана Сергеевна. Совершенствование технологии поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь при устройстве ограждающих конструкций : на примере Республики Тыва : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.08 / Сандан Айлана Сергеевна; [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Санкт-Петербург, 2009.- 156 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/550

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

04200912204
На правах рукописи
САНДАН АЙЛАНА СЕРГЕЕВНА
УДК 693.547.32:692.23:691.327.32
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЭТАПНОГО ВНЕСЕНИЯ ТЕПЛА В КЕРАМЗИТОПЕНОБЕТОННУЮ СМЕСЬ ПРИ УСТРОЙСТВЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ (на примере Республики Тывы)
(2Ж -
Специальность 05.23.08 - Технология и организация строительства
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель д-р технических наук, профессор Л.М. Колчеданцев
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ УСТРОЙСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КЕРАМЗИТОБЕТОНА И ПОРИЗОВАННОГО БЕТОНА 8
1.1. Краткий обзор развития поризованных легких бетонов 8
1.2 Влияние технологических факторов на структуру керамзитопенобетона.... 12
1.3. Анализ существующих методов ускорения твердения бетона и зимнего бетонирования при устройстве ограждающих конструкций 33
1.4. Сравнительный анализ теплотехнических характеристик керамзитобетонных изделий и монолитного керамзитопенобетона ограждающих конструкций в условиях Республики Тыва 41
Рабочая гипотеза, цель и задачи исследования 47
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КЕРАМЗИТОПЕНОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ С ПОЭТАПНЫМ ВНЕСЕНИЕМ ТЕПЛА 50
2.1. Общая методика экспериментальных исследований 50
2.2. Исследование удельного электрического сопротивления керамзитобетонной смеси, подвергаемой электроразогреву 52
2.3. Исследование удобоукладываемости керамзитопенобетонной смеси, подвергаемой поэтапному внесению тепла 65
ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ 69
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРИЗОВАННОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА ИЗ ПОЭТАПНОРАЗОГРЕТЫХ СМЕСЕЙ 70
3.1. Методика исследований 70
3.2. Исследование кинетики нарастания прочности бетона из керамзитопенобетонной смеси с поэтапным внесением тепла 71
3.3. Исследование влияния поэтапного внесения тепла на усадку керамзитопенобетона 81
ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ 90
ГЛАВА 4. ИНЖЕНЕРНЫЕ ОСНОВЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 91
4.1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ПАРАМЕТРОВ БЕТОНИРОВАНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОЭТАПНЫМ ВНЕСЕНИЕМ ТЕПЛА В КЕРАМЗИТОПЕНОБЕТОННУЮ СМЕСЬ 91
4.2. Разработка технологических схем получения поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь 94
4.3. Обоснование режимов выдерживания керамзитопенобетона и отработка элементов разрабатываемой технологии 100
4.4. Ожидаемая технико-экономическая эффективность применения технологии поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь при устройстве ограждающих конструкций 112
ВЫВОДЫ ПО 4 ГЛАВЕ 121
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 123
139
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 125
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Больше половины территории России относится к зонам с суровыми климатическими условиями. Например, в Тыве 6-7 месяцев в году работы по возведению монолитных конструкций практически приостанавливаются. Следует иметь в виду также, что сейсмичность в некоторых районах республики может достигать 9-10 баллов по шкале Рихтера.
В Республике Тыва около 70 % наружных стен крупнопанельных домов выполняется из однослойных керамзитобетонных панелей, преобладающее распространение которых объясняется не только острым дефицитом эффективных теплоизоляционных материалов, но и относительно более низкими трудозатратами на их производство по сравнению с другими ограждающими конструкциями. Значительно возросла доля индивидуального малоэтажного строительства с использованием мелкоштучных пенобетонных блоков.
Поэтому возникает потребность в поиске технологий, которые позволили бы возводить монолитные здания круглогодично, применяя методы зимнего бетонирования.
В • поисках более эффективных энергосберегающих технологий, с позиции формирования более качественной структуры в период, теплового воздействия, был предложен способ поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь.
Предложенная технология заключается в предварительном внесении тепла путем использования нагретого керамзитового гравия, последующего предварительного разогрева керамзитобетонной смеси, введения в нее подогретой пены, в формовании монолитных конструкций с их последующим выдерживанием по методу «термоса». Из этого следует, что предлагаемая технология поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь представляет собой новое сочетание известных технологических приемов, совокупность которых в наибольшей степени соответствует указанным выше местным условиям устройства ограждающих конструкций. Это обстоятельство потребовало проведения исследований, которые призваны подтвердить, что рассматриваемая технология обеспечивает энерго¬ресурсосбережение и повышение качества наружного стенового ограждения зданий, что является актуальной задачей.
Цель работы заключается в обосновании технологических параметров и режимов поэтапного внесения тепла и поризации керамзитобетонной смеси, обеспечивающих возможность получения на строительной площадке ограждающих конструкций из керамзитопенобетона более высокого качества, при снижении энергозатрат и сокращении сроков строительства.
Для достижения указанной цели была принята следующая рабочая гипотеза. На строительной площадке в. зоне действия монтажного крана устанавливается упрощенный мобильный бетоносмесительный узел (УМБСУ). Часть тепла путем нагрева керамзитового гравия вносится на заводе-поставщике или в УМБСУ (первый этап внесения тепла). Приготовленная керамзитобетонная смесь 0 1: = +40 °С, подвергается предварительному разогреву до 70°С (второй этап внесения тепла). В разогретую бетонную смесь вводится пена с I = +30 °С (третий этап внесения тепла). Готовая керамзитопенобетонная смесь из смесителя выгружается в бункера, которые монтажным краном- подаются в зону бетонирования.
В соответствии с рабочей гипотезой и для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить опыт применения- керамзитопенобетона для устройства ограждающих конструкций;
- исследовать технологические свойства керамзитопенобетонных смесей и, в частности, электропроводность;
- исследовать эксплуатационные свойства керамзитопенобетона;
- исследовать технологические режимы и параметры поэтапного внесения тепла и термосного выдерживания керамзитопенобетона;
- разработать инженерные основы реализации результатов исследований.
Объект исследования — технология устройства монолитных
ограждающих конструкций из керамзитопенобетона.
Предмет исследования - режим обработки керамзитопенобетонных смесей различного состава перед укладкой в дело и свойства керамзитопенобетона.
Методика исследований включает:
— теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию технологических режимов и их параметров при устройстве ограждающих конструкций;
— статистическую обработку полученных результатов исследований и установление сходимости теоретических и экспериментальных данных, на основе которых доказана возможность улучшения конструктивно- теплоизоляционных свойств керамзитобетона путем поризации растворной части с пенообразователем ПО-2000 при поэтапном внесении тепла в керамзитопенобетонный смесь;
— разработку инженерных основ реализации технологии возведения монолитных ограждающих конструкций из керамзитопенобетона с поэтапным внесением тепла.
Научная новизна состоит в обосновании технологических режимов поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь, обеспечивающих возможность получения поризации керамзитобетона в условиях строительной5 площадки и последующего его выдерживания методом термоса:
• в выявлении факторов влияющих на процесс разогрева, поризации и последующего выдерживания уложенной в дело смеси;
• в установлении зависимости и обосновании технологических параметров режимов обработки смеси в суровых климатических условиях (на примере Тывы), обеспечивающих улучшенные эксплуатационные свойства монолитного керамзитопенобетона.
На защиту выносятся:
— новая технология поэтапного внесения тепла, раздельного приготовления, разогрева и укладки в дело керамзитопенобетонных смесей;
- результаты исследований по влиянию технологических факторов на свойства керамзитопенобетонных смесей;
- результаты исследований влияния поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь на свойства керамзитопенобетона;
- технологический регламент поэтапного внесения тепла монолитных ограждающих конструкций.
Практическое значение и реализация работы состоит в следующем:
• разработана новая технология, позволяющая применять разогретые смеси при бетонировании монолитных конструкций без существенного увеличения электрической мощности на строительной площадке;
• разработан технологический регламент бетонирования монолитных конструкций с предварительным электроразогревом керамзитобетонной смеси с последующей поризацией растворной части;
• определена технико-экономическая эффективность применения разработанной технологии в условиях Тывы.
• применение новой технологии позволяет: в два раза сократить сроки набора распалубочной прочности бетона; улучшить физико-механические свойства; в 1,5-2 раза сократить расход электроэнергии с помощью остывающего тепла керамзита; повысить надежность и технологичность процесса бетонирования ограждающих монолитных конструкций;
Достоверность результатов работы обеспечена необходимым объемом экспериментальных исследований, выполненных современными методами на проверенном оборудовании; проверкой основных положений новой технологии в производственных условиях.
Для обработки данных и оформления материала применялись современные программы EXEL, MATCAD, AutoCad 2007.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены на 56,57,59, 60-ой научно-технических конференциях молодых ученных, аспирантов и докторантов (СПбГАСУ, 2003-2006г.); на 61 и 62-й научных конференциях профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета (СПбГАСУ 2003-2005г.); научно-методической конференции «Проблемы строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений на железнодорожном транспорте»(СПбГУПС, 2003г.); постоянно действующим межвузовском научно-практическом семинаре «Современные направления технологии строительного производства» (БИТУ, 2004г.), Межвузовский тематический сборник трудов (СПбГАСУ, 2005г.). Научно- практический журнал о бетонных технологиях и строительстве «Популярное бетоноведение» (СПб.,2009г.).
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 работах автора, в т.ч. в журнале «Промышленное и гражданское строительство», включенном в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий ВАК.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, включающего 143 наименований, 2 приложений, 13таблиц, 23 рисунка. Общий объем диссертации составляет 153 стр.

bibliography

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
1. Обзор литературы и. обобщение производственного опыта позволили обосновать возможность и целесообразность более эффективного использования керамзита, являющего местным строительным материалом в Республике Тыва путем:
• увеличения, доли монолитного бетона вместо сборных наружных стеновых панелей, что в большей мере соответствует условиям сейсмичности отдельных районов Республики Тыва и улучшает качество наружных ограждений за счет отсутствия в них швов;
• поризации растворной матрицы, что позволяет улучшить технологические свойства керамзитопенобетонной смеси и повысить эксплуатационные свойства керамзитопенобетона по сравнению с керамзитобетоном;
• поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь, заключающегося в предварительном нагреве керамзитового гравия, в предварительном электроразогреве керамзитобетонной смеси и ее поризации пеной, приготовленной на горячей воде, что позволяет повысить технологичность керамзитопенобетонных смесей, обеспечить ускоренный набор прочности керамзитопенобетона' при его выдерживании методом термоса.
2. Исследование свойств керамзитопенобетонных смесей позволило установить следующее:
• целесообразнее разогревать керамзитобетонную смесь, до ее поризации;
• введение пены приготовленной на горячей воде, с температурой 30-35°С в разогретую до температуры 60-70°С керамзитобетонную смесь не вызывает нарушение поризованной структуры растворной части керамзитопенобетона;
• при укладке керамзитопенобетонной смеси с температурой 70°С ускоренные нарастания пластической прочности бетона позволяет осуществлять непрерывно бетонирование с укладкой смеси в последующий слой через 30-45 мин.
3. Экспериментально доказано, что технология поэтапного внесения тепла в керамзитопенобетонную смесь позволяет улучшить физико- механические и эксплуатационные свойства керамзитопенобетона по сравнению с керамзитобетоном:
• примерно на 20% снизить плотность;
• повысить прочность бетона в суточном возрасте на 20 %.
• повысить морозостойкость в 2-2,5 раза.
4. Разработаны инженерные основы реализации технологии возведения монолитных ограждающих конструкций из керамзитопенобетона с поэтапным внесением тепла, которые оформлены в виде соответствующего технологического регламента.
5. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 25,4 млн.
руб.