Материал: Безопасность жизнедеятельности в экологически неблагоприятных условиях. Суровцев И.С., Борисов Ю.М

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Д.А. Казаков, Е.Г. Ефремов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ В ПНЕВМООПАЛУБКАХ

Рассматриваются основные группы пневмоопалубок, требования к материалам, применяемым при их изготовлении, а также перспективы использования материалов ячеистойструктурыв пневмоопалубках.

Ключевые слова: пневмоопалубка, материалы в пневмоопалубках, сотовый поликарбонат, сотовый полипропилен.

D.A. Kazakov, E.G. Efremov

USE OF MATERIALS OF CELLUAR STRUCTURE IN AIR FORM

The present kinds of air form, requirements to materials, applied at their manufacturing, and also prospects of use of materials of cellular structure in air form.

Keywords: air form, materials in air form, cellular polycarbonate, cellular polypropylene.

Одной из основных предпосылок успешного решения задач капитального строительства является его дальнейшая индустриализация на основе применения новых проектных решений, совершенствования технологии и организации строительных процессов, внедрения ряда более эффективных материалов и конструкций. Вместе с тем, применение новых технологий и материалов должно быть максимально безвредным для экологии.

Строительство - одна из самых материалоемких отраслей народного хозяйства. Поэтому снижение материалоемкости строительства можно отнести к ряду первоочередных задач как с экономической, так и с экологической точки зрения. Одним из путей ее решения является более широкое внедрение тонкостенных пространственных оболочек, позволяющих с наибольшей полнотой использовать конструкционные свойства ряда материалов (железобетона, армоцемента, стеклофибробетона и др.).

Представления о технике и технологии возведения пространственных конструкций базируются преимущественно на опыте строительства плоскостных систем. Это является одной из главных причин, сдерживающих применение пространственных конструкций в капитальном строительстве.

© Казаков Д.А., Ефремов Е.Г., 2009

110

Принципиально новый метод возведения пространственных конструкций основан на использовании в качестве опалубки пневмонапряженных (надувных) систем - пневмоопалубок. Применение таких систем в сочетании с комплексной механизацией укладки бетона позволяет в значительной степени индустриализировать возведение пространственных конструкций из монолитного железобетона. Опытно-экспериментальные работы по бетонированию конструкций с применением пневмоопалубок показали, что этот метод позволяет приблизить сроки возведения монолитных пространственных конструкций к сборным вариантам, значительно уменьшив при этом стоимость сооружения. Применение пневмоопалубок повышает качество бетонируемых поверхностей, снижает расход материалов и затраты на последующую доводку конструкций, улучшает условия и сокращает сроки выдерживания бетона, позволяет возводить пространственные конструкции оптимальной геометрической формы [1].

Важное значение имеет индустриализация возведения монолитных сооружений в условиях рассредоточенного строительства и слаборазвитой базы сборного железобетона. В этих условиях наиболее эффективно осуществлять работы комплексными передвижными механизированными бригадами с использованием пневмоопалубки, имеющей малый вес, транспортабельность и минимальные сроки распалубливания.

Пневматические опалубки обычно делят на две совершенно самостоятельные группы: воздухонесомые и воздухоопорные, отличающиеся друг от друга принципом статической работы, конструкцией и характером эксплуатации. Возможны комбинации обоих видов между собой, или с традиционными жесткими элементами [2].

Воздухонесомые (пневмокаркасные) конструкции – это автономные (не требующие подкачки) системы, в которых строительный объем, образованный пневматической конструкцией, не напрягается, а избыточное давление создается внутри конструктивных элементов.

Воздухоопорные конструкции представляют собой системы, строительный объем которых находится под малым избыточным давлением (конструкция сооружения оборудована шлюзовым устройством, адаптирована для производства работ в ее внутреннем объеме и нуждается в постоянном контроле и поддержании избыточного давления).

Функциональное различие между воздухонесомыми и воздухоопорными конструкциями состоит в том, что первые являются сравнительно небольшими конструктивными элементами (балками, стойками, арками, панелями и др.), тогда как вторые настолько велики, что представляют собой целое здание, в котором можно жить и работать. Отсюда их эксплуатационное различие – давление воздуха в полезном пространстве, образованном воздухонесомыми конструкциями, равно атмосферному, а под оболочкой воздухоопорного сооружения превышает его.

Материалы для пневмоопалубок должны обладать достаточной прочностью на разрыв, малой массой, эластичностью, минимальной газопроницаемостью, светопогодостойкостью, негорючестью, достаточным сопротивлением к адгезии, биостойкостью, тепло- и морозостойкостью. С точки зрения экологии, немаловажным фактором является износостойкость опалубочных материалов. От данного фактора зависит количество циклов распалубливания и, соответственно, срок эксплуатации пневмоопалубки в целом.

Традиционно, пневмоопалубочные системы изготавливают из мягких материалов. Это неармированные резины, армированные пленки, импрегнированные ткани. Следует отметить, что стоимость данных материалов довольно высока. Изготовление пневмоопалубок из таких материалов является весьма трудоемким процессом и возможно лишь на специализированных резинотехнических заводах.

Следовательно, возникает необходимость в поиске новых строительных материалов для пневмоопалубочных систем. Данные материалы должны обладать всеми вышеперечисленными характеристиками и быть более доступными и долговечными.

На сегодняшний день, в строительстве широко применяются полимерные материалы, имеющиеячеистую(сотовую) структуру. Этосотовыйполикарбонат, сотовыйполипропиленидр.

Сотовый поликарбонат – уникальный полимерный материал, сочетающий в себе такие характеристики, как высокая прочность на разрыв и ударопрочность, пожаробезопасность, черезвычайно легкий вес, устойчивость к ультрафиолетовым лучам, экстремальным

111

температурным и атмосферным воздействиям, а также воздействию многих химических веществ. Он не ломается при сверлении и резке и легко поддается изгибу. Благодаря своим техническим характеристикам, сотовый поликарбонат широко применяется в строительстве в качестве материала для кровельного и вертикального остекления, начиная от жилых зданий и заканчивая спортивными объектами (стадионы, бассейны, теннисные корты), а также для объектов сельскохозяйственного назначения (теплицы).

Сотовый полипропилен представляет собой гофрированные листы из полипропилена, обладающих ячеистой структурой, устойчив к воздействию водных солевых растворов, щелочей и минеральных кислот при температуре ниже 60 0С, имеет хорошую химическую инертность и устойчивость к перфорации под давлением. Имеет возможность 100% вторичной переработки, при сгорании не выделяет вредных веществ. Сотовый полипропилен широко применяется как в строительстве, рекламе, упаковке (контейнеры, коробки, ящики, прокладки), так и в полиграфии, садоводстве.

Следует отметить, что вышеприведенные материалы долговечны и имеют возможность вторичной переработки. Благодаря ячеистой структуре данных материалов, существует возможность создавать внутри них избыточное давление и использовать их в качестве воздухонесомой пневмоопалубки. В результате, возможно получить легкие конструктивные элементы - пневмонапрягаемые панели, способные принимать различные пространственные формы и перекрывать значительные по величине пролеты.

Однако, в опалубочных системах, подобные материалы еще не применялись и технологические параметры их эксплуатации в данном качестве не изучены. В связи с этим, существует необходимость исследования физико-механических характеристик данных материалов и технологических параметров их использования в пневматических опалубках.

Обобщение отечественного и зарубежного опытов использования пневмооболочек в качестве опалубок тонкостенных пространственных конструкций показывает их несомненную целесообразность и эффективность. Вместе с тем, дальнейшая индустриализация капитального строительства невозможна без совершенствования технологии строительных процессов и внедрения ряда новых, более эффективных материалов и конструкций. В качестве такого материала могут быть использованы полимерные материалы, имеющие ячеистую структуру (сотовый поликарбонат, сотовый полипропилен и др.). Поэтому, существует необходимость исследования физико-механических характеристик данных материалов и технологических параметров их использования в пневматических опалубках.

Библиографический список

1.Арзуманов А.С. Возведение конструкций с применением пневмоопалубок: теория и технология / А.С. Арзуманов. – Воронеж: изд-во ВГУ, 1990. – 152с.

2.Петраков Б.И. Бетонирование конструкций с применением пневмоопалубки / Б.И. Петраков. – Л.: изд-во Стройиздат, 1974. – 351с.

References

1.Arzumanov A.S. Erection of building construction with application of air form.: the theory and technology / A.S. Arzumanov. – Voronezh: pub.h. VGU, 1990. – 152p.

2.Petrakov B.I. Concreting of building construction with application of air form / B.I. Petrakov. – L.: pub.h. Stroyizdat, 1974. – 351p.

112

А.В. Крылова, В.Д. Аристов

ЭФФЕКТИВНЫЕ МОДИФИКАТОРЫ ЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ

Рассматривается возможность применения отходов сахарной и химической промышленности в качестве минеральных добавок к бетону. Обоснована целесообразность и эффективность использования техногенных отходов совместно с поверхностно - активными добавками нового поколения.

Ключевые слова: техногенные отходы, органоминеральный модификатор, цемент.

A.V. Kreelova, V.D. Aristov

EFFECTIVE MODIFIERS OF CEMENT SYSTEMS ON THE BASIS OF

TECHNOGENIC WASTE

The opportunity of application of waste of the sugar and chemical industry as mineral additives to concrete is considered. The expediency and efficiency of use of technogenic waste together with superficial - active additives of new generation is proved.

Keywords: technogenic waste, organomineral modification, cement.

Одной из важнейших задач в производстве современных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, наряду с другими проблемами, является экономия цемента, как самого дорогого компонента бетона. Технология современных бетонов к настоящему времени располагает достаточно широким набором приемов, позволяющих снижать расход цемента без ухудшения технических свойств цементного камня [1]. Одним из эффективных приемов является использование тонкодисперсных минеральных добавок, в том числе техногенных отходов, поэтому применению микронаполнителей в бетонах придается все большее значение.

Мировая практика показывает, что применение промышленных отходов позволяет на 10-30 % снизить затраты на изготовление строительной продукции по сравнению с их производством из природного сырья. Учитывая экологический эффект, можно констатировать, что решение проблемы широкого вовлечения промышленных отходов в производство становится настоящей необходимостью современности бетонов.

В связи с изложенным предлагается в качестве минеральных добавок к цементу карбонатные использовать отходы сахарной промышленности и химического производства. Речь идет о дефекате – карбонатном отходе сахарной промышленности, состоящем в основном из кальцита (СаСО3), и о конверсионном меле – отходе производства химических удобрений (ОАО «Химудобрения» г. Россошь).

Количество минерального компонента варьировалось в пределах от 10 до 40 % от массы цемента.

С целью улучшения свойств наполненного цемента применялась добавка нового поколения, принцип действия которой основан на совокупности электростатического и сте-

© Крылова А.В., Аристов В.Д., 2009

113

рического (пространственного) эффектов, что достигается с помощью боковых гидрофобных полиэфирных цепей молекулы поликарбоксилатного эфира. Содержание этой добавки составляет от 0,3 до 1 % от массы твердой фазы (цемент + микронаполнитель).

Водопотребность цемента, как наполненного, так и «чистого» (портландцемент) оценивалась с помощью вискозиметра Суттарда по величине стандартной консистенции, которая принималась постоянной и равной 115 мм. При введении добавок подвижность цементного теста поддерживалась на том же уровне. Для эталонного состава это соответствует водоцементному отношению равному 0,4.

Образцы цементного камня хранились в нормальных условиях при температуре 20 2°С и влажности 100%. Испытания по определению прочности при сжатии проводились через 3, 7, 14 и 28 суток.

На первом этапе исследований сравнивались «чистая» цементная система (эталон) и цементные системы, содержащие индивидуальные минеральные карбонатные добавки, такие как дефекат (Досп) и конверсионный мел (Дохп).

Результаты исследования водопотребности и прочностных характеристик цементного камня, содержащего техногенные отходы, представлены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты исследования водопотребности и прочностных характеристик цементного камня,

содержащего техногенные отходы

На рисунке 1 представлена зависимость водотвердого отношения от количества вводимых в цемент техногенных отходов.

Рис. 1. Зависимость водотвердого отношения от количества вводимых в цемент техногенных отходов

114