О целесообразности использования пластификаторов в производстве теплоизоляционного пенобетона

Целью работы является оптимизация состава теплоизоляционного пенобетона марки по плотности D300 неавтоклавного твердения по результатам ревизии сырьевых компонентов, используемых при изготовлении материала. При планировании эксперимента за изучаемый параметр принята прочностная характеристика пенобетона, за определяющие факторы – водоцементное отношение (В/Ц) цементного раствора (раствора матрицы) и концентрация раствора пены. Область исследования выбрана с учетом возможности формирования структуры пенобетона и обеспечения ее устойчивости. Фактор «В/Ц» рассматривался в пределах значений: 0,60÷0,84 для пенобетона без пластификатора, 0,54÷0,78 – с пластификатором. Концентрация рабочего раствора пены варьировалась в диапазоне от 1 до 9%. Образцы теплоизоляционного пенобетона размером 100х100х100 мм формовались из пенобетонной смеси, приготовленной по классической технологии. Прочность при сжатии образцов определялась разрушающим методом. В ходе работы получены результаты влияния В/Ц цементного раствора и концентрации рабочего раствора пены на прочность пенобетона с применением пластификатора на основе поликарбоксилата и без него. Определено и обосновано оптимальное количество воды для формирования пористой структуры пенобетона средней плотностью 300 кг/м³ на синтетическом пенообразователе, обеспечивающее наибольшую прочность. Сделан вывод о том, что применение гиперпластификатора в производстве пенобетона пониженной плотности нецелесообразно. Прочность при сжатии теплоизоляционного пенобетона увеличивается при повышении В/Ц. Между исследованными факторами существует взаимодействие: изменение прочности от В/Ц менее заметно при низкой концентрации раствора пены. При изготовлении теплоизоляционного пенобетона плотностью D300 на синтетическом пенообразователе и рядовом портландцементе оптимальное В/Ц (с учетом воды в пене) составляет 0,8.

1. Dvorkin L.I. Modified water-cement ratio rule for the design of air-entrained concrete // Magazine of Civil Engineering. 2019. No. 1 (85). p. 123–135. https://doi.org/10.18720/MCE.85.10.

2. Балыков А.С., Низина Т.А., Макарова Л.В. Критерии эффективности цементных бетонов и их применение для анализа составов высокопрочных композитов // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 69–75.

3. Каприелов С.С., Шейнфельд А.В., Кардумян Г.С., Чилин И.А. О подборе составов высококачественных бетонов с органоминеральными модификаторами // Строительные материалы. 2017. № 12. С. 58–63.

4. Ezzat M., Xu X., Cheikh K.E., Lesage K., Schutter G.D. Structure-property relationships for polycarboxylate ether superplasticizers by means of RAFT polymerization // Journal of Colloid and Interface Science. 2019. Vol. 553. p. 788–797. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.06.088.

5. Калашников В.И., Тараканов О.В., Кузнецов Ю.С., Володин В.М., Белякова Е.А. Бетоны нового поколения на основе сухих тонкозернисто-порошковых смесей // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 8. С. 47–53. https://doi.org/10.5862/MCE.34.7.

6. Marcin K., Marta K. Mechanical characterization of lightweight foamed concrete // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. p. 6801258. https://doi.org/10.1155/2018/6801258.

7. Fu Y., Wang X., Wang L., Li Y. Foam Concrete: A State-of-the-Art and State-of-the-Practice Review // Advances in Materials Science and Engineering. 2020. No. 4. p. 6153602..https://doi.org/10.1155/2020/6153602.

8. Lim M., Park W. Investigation on Foam Volume/Fly Ash Relationship of Foam Concrete, and Effect of High Content Micro-Fibre and Microstructure // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. Vol. 12. No. 23. p. 13057–13063.

9. Falliano D., Domenico D.D., Ricciardi G., Gugliandolo E. Mechanical Characterization of Extrudable Foamed Concrete: An Experimental Study // International Journal of Civil and Environmental Engineering. 2018. Vol. 12. No. 3. p. 290–294. doi.org/10.5281/zenodo.1316103.

10. Dang B., Wang Y. Experimental study on pore structure and mechanical property of chemical foaming foam concrete // Chemical Engineering Transactions. 2018. Vol. 66. p. 151–156. doi.org/10.3303/CET1866026.

11. Liu Z., Zhao K., Hu C., Tang Y. Effect of Water-Cement Ratio on Pore Structure and Strength of Foam Concrete // Advances in Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 2. p. 9520294. https://doi.org/10.1155/2016/9520294.

12. Коломацкий А.С., Коломацкий С.А. Теплоизоляционный пенобетон // Строительные материалы. 2002. № 3. C. 18–19.

13. Тейлор Х. Химия цемента. М.: Мир, 1996. 560 с.

14. Петрунин С.Ю., Тарасов В.Н., Короткова Н.П., Гарновесов А.П., Сироткина И.А. Влияние молекулярной структуры поликарбоксилатных суперпластификаторов на свойства бетона // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. 2016. № 1 (42). С. 68–77.

15. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М.: Госстройиздат, 1961. 630 с.

16. Шахова Л.Д. Роль пенообразователей в технологии пенобетонов // Строительные материалы. 2007. № 4. С. 16–19.

17. Рамачандран В.С., Фельдман Р.Ф., Коллепарди М., Мальхотра В.М., Долч В.Л., Мехта П.К. и др. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1988. 575 с.

18. Стольников В.В. Воздухововлекающие добавки в гидротехническом бетоне. Л.: Госэнергоиздат, 1953. 168 с.

19. Баранова А.А., Савенков А.И., Шустов П.А. Природа пенообразователя и свойства цементной матрицы // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. № 3 (18). С. 63–70. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2016-3-63-70.

20. Баранова А.А., Савенков А.И. Пенообразователи и прочность пенобетона // Известия Сочинского государственного университета. 2014. № 3 (31). С. 10–14.