Теплотехнические свойства легкого бетона на вспученном перлитовом песке
Для устройства гидроизоляционного покрытия по поверхности поризованного перлитобетона в лабораторно-производственных условиях испытывали 6 видов гидрофобнзнрующнх покрытий, два из которых рекомендованы для практического использования: синтетический латекс СКС-35, водно-спиртовой раствор метилсиликоната натрия ГКЖ- 10. Качество покрытия проверяли на отформованных образцах-кубах и выпиленных из плит покрытия образцах. % Покрытые пленкой и контрольные образцы испытывали на открытой площадке в обычных атмосферных условиях. В таких же условиях испытывали и комплексные плиты покрытий с двумя видами гидроизоляционного слоя. В результате обнаружено влияние поверхностного покрытия на степень выветривания и возможность повышения степени морозостойкости теплоизоляционного слоя бетона.
Область применения вспученного перлита в Воронежской области будет расширена за счет применения его в производстве перлитофосфогелевых Плит, предназначенных для утепления кровель промзданий и наружных стеновых Панелей из керамзитоперлитобетона для жилищного, культурно-бытового и промышленного строительства.
Широкое применение для производства ограждающих конструкций получил керамзитобетон. Однако из-за отсутствия производства вспученного керамзитового песка приходится дробить керамзитовый гравий на песчаную фракцию, что увеличивает объемную массу бетона и удорожает его. В связи с этим большое значение приобретает расширение выпуска вспученного перлитового песка для изготовления легкобетонных изделий, промышленная технология которого уже освоена на некоторых предприятиях.
Несмотря на то, что керамзитоперлитобетон производится свыше 15 лет, его теплофизические свойства из-за недостаточной изученности не отражены в СНиП 11-А.7-71. В НИИСФ коэффициент теплопроводности керамзитоперлитобетона определяли стационарным методом на приборе фирмы «Feutron» (ГДР) по ГОСТ 7076—66 и нестационарным методом с линейным источником тепла, разработанным в НИИСФ на образцах, изготовленных в НИИЖБ. Бетоны марок М 50, 75 и 100 отличались расходом цемента и зерновым составом заполнителей (35 и 40% вспученного перлитового песка от общего объема заполнителя). Исследовали величину коэффициента теплопроводности в зависимости от вида керамзитового гравия, насыпной объемной массы вспученнаго перлитового песка, пластифицирующей добавки, а также от влажности бетона и температуры. Первая серия включала образцы на керамзитовом гравии фракции 5—40 мм Орехово-Зуевского завода (ун=475 кг/м3) и различных вспученных перлитовых песках (35% общего объема заполнителя фракции 0—5 мм). Перлитовый песок Арагацкого месторождения имел насыпную объемную массу 100, 200, 250 и 300 кг/м, а береговский—100 кг/м.
Вторую серию готовили на керамзитовом гравии фракции 5—20 мм Серпуховского (ув = 400 кг/м3) и Клинского (ун= =530 кг/м3) заводов. В качестве мелкого заполнителя применяли перлитовый песок, вспученный в печи кипящего слоя из сырья Береговского месторождения (у,,=200 кг/м3). Составы отличались расходом цемента (185—250 кг/м3), зерновым составом заполнителей (35 и 40% песка от общего объема заполнителей), фракцией вспученного перлитового песка (до 5 и до 10 мм, причем содержание зерен 5—10 мм составляло 5% по объему от содержания песка) и видом пластифицирующей добавки (ЦНИПС-1 — 0,16%; СНВ—0,1% массы цемента). Для сравнения изготовили образцы аналогичных составов без добавок. Для исследований использовали образцы размерами 25X256 и 10ХЮХЮ см.
На основании полученных данных построили график зависимости коэффициента теплопроводности керамзнтоперлитобетона от его объемной массы в сухом состоянии (рис. I). Анализируя его, можно отметить, что теплопроводность керамзитоперлитобетона исследованных модификаций, изготовленного на перлитовом песке, вспученном в шахтной печи и в печи кипящего слоя, практически находится в прямой зависимости от объемной массы бетона независимо от исследованных видов перлита, керамзита и вида добавки. Сравнение полученных данных с теплопроводностью сухого керамзитобетона равной объемной массы по СНиП 1I-A.7-71 (см. изменение и дополнение в «Бюллетене строительной техники», 1976, № 5) показало, что теплопроводность керамзн- топерлитобетона незначительно (до 5%) выше, чем керамзитобетона. Увлажнение керамзитоперлитобетона повышает его теплопроводность. Для керамзитоперлитобетона увеличение влажности на 1 % дает в среднем прирост коэффициента теплопроводности бетона марок М 50—75 на 0,007, а марки М 100 — на 0,008 ккал/(ч-м-°С). Полученный характер зависимости X=f(\V) указывает на различную скорость приращения коэффициента теплопроводности на 1 % влажности при увлажнении свыше 12%. Только до 112% увлажнения можно принимать линейную зависимость X от W. В интервале увлажнения от 12 до 20% темп приращения Я на 1 % влажности увеличивается, дальнейшее увлажнение бетона снова приводит к уменьшению Я.
В табл. 1 приведены средние величины коэффициентов теплопроводности керамзитоперлитобетона на основе обобщения опытов авторов и данных, полученных в МНИИТЭП и НИИСМИ (Киев). Расчетная влажность, согласно СНиП, для условий эксплуатации А принята равной 8%, и для условий Б— 12%. Значение этих влажностей соответствует сорбционной влажности керамзитоперлитобетона при относительной влажности ф 80 и 97%.
Исследования коэффициента теплопроводности при низкой температуре показали, что для керамзитоперлитобетона марки М 50 при влажности, не превышающей сорбционную, она незначительно сказывается на изменении его теплопроводности. Сверхсорбционное увлажнение вызывает резкое возрастание коэффициента теплопроводности, причем особенно при понижении температуры до (—10) — (—15)°С. При дальнейшем уменьшении температуры темп роста коэффициента теплопроводности замедляется (рис. 2).
Полученные на небольших образцах значения коэффициентов теплопроводности подтвердились при испытаниях керамзитоперлитобетонных однослойных наружных стеновых панелей в натуральную величину, которые производили в климатической камере при температуре внутреннего воздуха 18°С, а наружного (—28)—(—30) ®С в течение 20 сут. С этой целью изготовили панели (НС-7) для жилых домов серии 1-22-бд толщиной 30 см на Буньковском экспериментальном заводе Главмособлстрой- материалов при участии НИИЖБ. В качестве крупного заполнителя использовался керамзитовый гравий Серпуховского завода (ув=660 кг/м3), а мелкого — перлитовый песок, вспученный в шахтной печи из сырья Арагацкого месторождения (ув=200 кг/м3,)- Панели с наружной стороны имеличаблнцовочнын слой из керамической плитку (размером 2X2 см), на который укладывали защитный слой из раствора на плотном песке толщиной 115—20 мм, затем керамзитоперлитобетонную смесь и на нс-го отделочный слой из плотного раствора. При приготовлении керамзитоперлитобетонной смеси расход керамзита на II м3 составил 0,95 м3, вспученного перлитового песка — 0,6 м3, цемента 240 кг, ЦНИПС-1—0,16% массы цемента. Кроме того, в НИИСФ испытали керамзитоперлитобетонные панели (НС-1) толщиной 35 см марки М 50 для жилых домов серии 1-464, изготовленные заводом ЖБИ Главмособлстройматериалов при участии ЦНИИЭП жилища (табл. 2).
По теплозащитным качествам для районов с расчетной температурой 28,5°С панель НС-7 удовлетворяет с небольшим запасом (2%) нормативным требованиям. Коэффициент теплопроводности этой панели соответствует теплопроводности керамзитобетона по СНиП с уо=10О0 кг/м3. Панель НС-1 по теплозащитным свойствам нельзя считать удовлетворительной. Одна из причин этого — высокая влажность керамзитоперлитобетона, доходящая до 22%. Учитывая, что керамзитоперлитобетон плохо оохнет, как показали натурные обследования, необходимо отпускную влажность сводить к минимуму, т. е. к величине максимальной сорбционной влажности (12—116%) путем введения в бетонную смесь пластифицирующей добавки, применяя соответствующий способ тепловой обработки изделий или их подсушки.
Выводы
Целесообразность применения керамзитоперлитобетона очевидна, так. как замена дробленого керамзитового песка (обычно применяемого прн производстве керамзитобетона) вспученным перлитовым песком позволяет снизить объемную массу бетона.
Керамзитоперлитобетон имеет большую расчетную влажность, чем керам- зитобетон, но приращение коэффициента теплопроводности на 1% влажности ниже у керамзитоперлитобетона. Учитывая эти факторы, толщина стеновых панелей из керамзитоперлитобетона будет меньше, чем из керамзитобетона.
Расчетные значения коэффициента теплопроводности керамзитоперлитобетона рекомендуется принимать по табл. 1.