книги из ГПНТБ / Нехорошев А.В. Новые виды строительных материалов и конструкций в сельском строительстве

ющиеся сильно гидратированными слюдами, характери­ зуются тем, что в их составе содержится некоторое коли­ чество связанных молекул воды, которая легко удаляется при нагревании, при этом первоначальный объем по­ роды сильно увеличивается в объеме. Плотность при­ родного вермикулита колеблется от 2,7 до 3,2 г/см3. При повышении температуры вермикулит изменяет цвет, становясь менее прочным. Химический состав гидрослюд и вермикулита непостоянен. Температура вспучивания вермикулита 800—1200° С, при этом размер частиц уве­ личивается в 20—25 раз.

На территории СССР разведано большое количество месторождений вермикулита, по запасам которого на­ ша страна занимает одно из первых мест. Наиболее крупное месторождение, открытое в 1955 г. — Ковдор- ское,—расположено в Мурманской области у желез­ нодорожной станции Ковдор. Первым промышленно разрабатываемым (с 1932 г.) месторождением является Булдымское, расположенное в Челябинской обл. В той же области находится перспективное Потанинское месторождение. Месторождения вермикулита имеются также в Приморском крае, в Якутской АССР, в Красно­

Для производства сортового вермикулита из необогащенной вермикулитовой руды предусмотрены дро- бильно-сортировочный участок, участок обжига и учас­ ток хранения готового продукта. На первом участке руда дробится на шнековой дробилке до фракции 0—100 мм и затем сушится до влажности 5%. Сушка производится в типовых сушильных барабанах по пря­ моточному принципу. После сушки руда элеватором подается на виброгрохот и рассеивается на три фрак­ ции. Фракция 0,6—5 мм подается на обжиг, две другие подаются в отвал или на дополнительное дробление в молотковую дробилку.

Вспученный вермикулит из трубчатой печи или ком­ байна поступает в осадительный циклон, а потом в осадительную камеру и на вибросито для рассева на фрак-

ции 0—2,5 и 2,5—10 мм. Производительность трубчатых

ный материал для перекрытий во всех типах зданий. Кроме того, его применяют в качестве заполнителя для легких бетонов [59, 60].

Основные области применения вспученного вермику­ лита в строительстве показаны на рис. 62.

Значительная часть вспученного вермикулита при­ меняется в сельском строительстве в виде теплоизоля­ ционных засыпок, при этом наиболее полно используют­ ся его высокие теплоизоляционные свойства. Наиболее перспективным направлением применения вермикулита является использование его в фактурных слоях и штука­ турных растворах.

В конструкциях кровель жилых и сельскохозяйствен­ ных производственных зданий вермикулит применяют в виде засыпки, теплоизоляционных плит или вермикулитобетона на различных вяжущих. На рис. 63 и 64 приведены схемы комплексных панелей для покрытий жилых и сельскохозяйственных производственных зда­ ний. В многослойных утепленных панелях несущей кон­ струкцией служит, железобетонная плита, по которой устраивается пароизоляция, сверху укладывается слой вермикулита и затем стяжка. В панелях коробчатого сечения верхний и нижний слои выполняются из тяже­

вермикулит самого крупного Ковдорского месторожде­ ния. Отпускная цена концентрата этого месторождения равна 42 руб. за тонну. Технико-экономические показа­ тели недавно открытого Потанинского месторождения значительно выше. Стоимость концентрата с этого мес­ торождения будет составлять 13 руб. за тонну. Однако,

132

несмотря на довольно высокую отпускную цену сырья, Ковдорский вермикулит может с успехом конкуриро­ вать с другими теплоизоляционными материалами. Се­ бестоимость 1 м 3 теплоизоляционного вермикулитобетона объемной массой 350—400 кг/м3 в условиях Ленингра­ да составляет 17,6 руб., а теплоизоляционно-конструк-

133

Рис. 63. Принципиальные схемы комплексных панелей кровель с утеплителем из вермикулита

Ковдорского вермикулита экономически эффективно не

134

темно-серый, иногда черный. Объемная масса породы Ё куске 2,5—2,7 т/м3. По минералогическому составу шунгиты содержат: альбонита 40—45%, хлорита 35%, шунгита 20%, кварца 1—3%, карбоната 0,5—5%, рудного минерала 3—5%, эподота до 2%, обломков горных по­ род до 0,5%, других примесей 2—3%.

Рис. 64. Конструкция панелей с несущей железобетонной плитой

а ' — у т е п л е н н ая кровельная плита П Н С - У 3X6 м или 1,5X6 м; б — у т е п л е н н а я многослойная панель с плоской несущей плитой; J — верхняя стяжка; 2 — пер ­ гамин; 3 — вермикулит засыпки; 4 — несу_цая плита толщиной 100 мм; 5 — не­ сущая плита ПНС ; 6 — ограждение из слоя пергамина и арматурной сетки или легкого бетона; 7 — ребро нз легкого или тяжелого бетона

Впервые шунгитовые сланцы как сырье для про­ мышленности строительных материалов были предло­ жены Институтом геологии Карельского филиала АН СССР, который установил возможность использо­ вания их для получения легких заполнителей бетонов. Шунгитовые сланцы широко распространены на терри­ тории Карелии. Наиболее исследовано Нигозерское

135

месторождение с запасами более 8 млн. м ъ [61]. В на­ стоящее время в Карелии в г. Коидопоге действует карьер по добыче шунгитового сланца и дробильно-сор- тировочная фабрика на 400 тыс. м 3 щебня.

Вспучиваемость породы зависит от содержания шун­ гитового вещества. Гидратная вода хлоритов и консти­ туционная вода гидросиликатов является основным вспучивающим агентом. Содержащийся в глинистом ве­ ществе углерод способствует сохранению железа в закисной форме. Шунгитовые сланцы вспучиваются, как правило, без предварительной термоподготовки, при температуре 1100+15° С, но некоторые разновидности во избежание растрескивания требуют подготовки при

строено несколько жилых домов из шунгизнтобетона. Технология производства шунгизнтобетона ничем существенным не отличается от технологии производст­ ва легких бетонов на искусственных пористых заполни­

телях.

Одним из ценных качеств шунгизнтобетона является его высокая морозостойкость и малое водопоглощение, что особенно важно для строительства в северных райо­ нах. Шунгизит находит широкое применение при изго­ товлении конструкций из теплоизоляционного, конструк­ тивно-теплоизоляционного и конструктивного шунгизн­ тобетона.

Имеющийся еще пока небольшой, но результативный опыт применения шунгизита в жилищном строительстве свидетельствует о том, что строительные материалы с ис­ пользованием в качестве крупного заполнителя шунгизн­ тового гравия могут быть успешно применены при строи-

136

тельстве производственных сельскохозяйственных зда­ ний. Применение шунгизитобетона в северо-западном районе страны позволит возместить дефицит в керамзи­ товом гравии и сократить транспортные расходы.

М А Т Е Р И А Л Ы И И З Д Е Л И Я НА О С Н О В Е П Л А С Т М А С С

Применение строительных конструкций на основе пластмасс, совмещающих несущие и ограждающие функции легких, транспортабельных и технологичных в условиях массового производства изделий, создает широкие возможности для снижения массы конструкций, индустриализации строительства, повышения произво­ дительности труда, а также снижения сроков и стои­ мости строительства.

Отечественная промышленность выпускает следую­ щие основные типы пенопластов: полистирольные (бес­ прессовые и прессовые); полиуретановьте (жесткие и эластичные); фенольно-резорциновые. Однако на­ ибольшую перспективу для применения в сельском строительстве имеют беспрессовые полистирольные пе­ нопласта, полиуретановые жесткие и фенольно-резорци- новый пенопласта типа ФРП-1.

Беспрессовые полистирольные пенопласта [62] обычные (ПСБ) и самозатухающие (ПСБ-С) [63] изго­ товляются из полуфабриката — бисерного полистирола, представляющего собой прозрачные или матовые гра­ нулы. Бисерный полистирол получают в результате суспензионной полимеризации мономера стирола в вод­ ной среде в присутствии стабилизатора и инициатора. При полимеризации в состав композиции вводят вспе­ нивающий агент — легкокипящую жидкость (изопентан или изопентановую фракцию). Самозатухающие свойст­

по гранулометрическому составу, насыпной массе вспе­

Процесс изготовления беспрессовых полистирольных пенопластов заключается в нагревании гранул. При на­ гревании полистирол переходит из стеклообразного со-

137

ваясь в объеме. При повышенной температуре и давле­ нии гранулы спекаются между собой, образуя сплошной пенистый материал.

Полистирольные пенопласты ПСБ и ПСБ-С имеют нейтральную рекцию, не содержат щелочных агентов и мало содержат отрицательных ионов, они не агрессивны к другим материалам. Эти пенопласты устойчивы к дей­

чи, аммиачной воды, но набухают и разрушаются при

и ПСБ-С — 70° С. Водопоглощение полистирольных пе­ нопластов колеблется в пределах 0,6—0,8%. Для объем­ ной массы 0,02 г/см3 влагопоглощенне при влажности воздуха 90—95% составляет 0,1%.

Механические свойства беспрессовых полистироль­ ных пенопластов зависят в основном от их объемной мас­

щенных полиэфиров с диизоцианатами в присутствии соответствующих катализаторов, эмульгаторов и по­

ской структуре можно разделить на сложные и простые. Полиуретановые пенопласты на простых полиэфирах более экономичны, стойки к гидролизу, окислению и старению при повышенных температурах и влажности,

138

Благодаря низкой вязкости простых полиэфиров эти пенопласты более технологичны. Пониженная актив­ ность спиртовых групп простых полиэфиров дает воз­ можность изготовлять полиуретановые пенопласты по

диизоцианаты, которые синтезируются при реакции гли­

тивным 2,4-изомером до соотношения 80 : 20. Кроме то­ го, распространение получают полициклические изоциа­ наты. Они мало токсичны, менее активны и при вспени­ вании в больших объемах не вызывают обугливания пе­ нопластов.

Смоляные композиции обычно вспенивают углекис­

фреона-11). Вода, добавляемая в композицию, способст­ вует газовыделению и улучшает структуру полимерной основы пенопласта, а легкокипящая жидкость вспени­ вает композицию за счет испарения. Жидкость испаря­ ется при реакции полиэфира с изоцианатом, в процессе протекания которой выделяется тепло.

Процесс образования полиуретановых пенопластов схематично можно разделить на следующие стадии:

1) образование изоцианатполиэфиров;

2) сшивка изоцианатополиэфиров при помощи воды с образованием мочевинных мостиков и выделения уг­ лекислого газа, который вспенивает еще не отвердев­ шую композицию;

3) образование сетчатой структуры полиуретанов за счет реакции подвижного водорода мочевинных и уретановых групп с диизоцианатом.

Реакция образования полиуретанов протекает с вы­ делением большого количества тепла, что приводит при

139

значительных объемах вспенивания к обугливанию внутренних слоев пены. При использовании фреона-11 сокращается расход изоцианата на образование угле­ кислого газа и появляется возможность получать круп­ ные плиты пенопласта, поскольку при испарении легкокипящей жидкости удаляется избыточное тепло из объ­ ема материала.

добавляют в небольших количествах катализаторы, эмульгаторы и поверхностно-активные вещества. Чаще всего катализаторами служат третичные амины (триэтиламин, диметилбензиламин и другие), оловоорганические соединения или их сочетания. В качестве эмуль­ гаторов применяют сульфонсирные спирты и кислоты. Поверхностно-активными веществами являются поли-

Технология изготовления заливочных фенольиых пенопластов заключается в дозировке и смешении жидких компонентов и заливке композиции в специальные фор­ мы или во внутренние полости изделий. При совмеще­ нии смолы с катализатором под действием экзотермиче­ ского тепла реакции поликонденсации фенольная смола переходит в неплавкое состояние. При этом, опережая

нейная усадка не превышает 0,1%. При более высоких температурах при контакте пенопласта с воздухом раз­ вивается термоокислительная деструкция материала, приводящая его к значительной усадке. При отсутствии прямого контакта с воздухом эти пеиопласты способны противостоять кратковременному воздействию высоких температур.

140