Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет

им И. И. Ползунова»

Кафедра строительных материалов

Курсовой проект защищен с оценкой _______________

Руководитель профессор, к.т.н. Л. Г. Плотникова

Теплоизоляционный пенобетон

Пояснительная записка

Курсового проекта по дисциплине «Бетоноведение»

КП 270106.14.000 ПЗ

Проект выполнил студент гр. ПСК-91 Д. В. Бойков

Нормконтроллер профессор, к.т.н. Л. Г. Плотникова

Барнаул 2012

Содержание

Введение 3

1 Номенклатура изделий на основе проектируемого бетона 5

2 Исходные материалы бетона и их характеристики 11

3 Структура бетонной смеси и физико-химические процессы, происходящие при ее формировании 14

4 Формирование пенобетонной структуры различной плотности 15

5 Роль пенообразователей в технологии пенобетонов 16

6 Усадка пенобетона 18

7 Основные свойства проектируемого бетона 19

8 Расчет состава бетона 21

Выводы 24

Список литературы 25

Введение

Состав бетона — это рациональное соотношение между его компонентами, обеспечивающее получение бетона с   требуемыми показателями качества при минимуме материальных и энергетических затрат. Правильное определение состава — одна  из важнейших операций в технологии бетона [1]. От того, насколько правильно определен состав бетона зависят его эксплуатационные свойства, долговечность и экономичность [2].

Исходные данные для определения состава обычно содержатся в техническом проекте строительства и включают, по меньшей мере, два требования: получить бетон необходимой прочности, а бетонную смесь — заданной удобоукладываемости. В ряде случаев, обусловленных специфическими условиями эксплуатации конструкций, главными могут стать требования по морозостойкости, водонепроницаемости или стойкости бетона к коррозии. Обычно стремятся получить бетон с минимальным расходом цемента, так как цемент гораздо дороже других компонентов бетона. Состав бетона определяют расчетно-экспериментальным методом, который предусматривает предварительный расчет по формулам и последующую корректировку полученных данных по результатам экспериментального затворения бетона. Чаще всего состав выражают в виде массовой концентрации компонентов, т. е. их расхода в кг на 1 м³ уплотненного бетона [1].

Целью данной курсовой работы является проектирование оптимального состава теплоизоляционного пенобетона.

После ввода в действие с 1 сентября1995 г изменения № 3 к СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника», устанавливающим более высокие требования к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций зданий, большое внимание в нашей стране стало уделяться созданию новых видов эффективных теплоизоляционных материалов. Одним из направлений этой работы является совершенствование технологии производства неавтоклавного пенобетона.

Пенобетон является разновидностью ячеистого бетона – особо легкого бетона с большим количеством (до 85% от общего объема бетона) мелких и средних воздушных ячеек размером от 1 … 1,5 мм. Пористость пенобетонам придается механическим путем, когда тесто, состоящее из вяжущего и воды, часто с добавкой мелкого песка, смешивают с отдельно приготовленной пеной или вводят пенообразователь непосредственно в специальный смеситель.

Ячеистые бетоны по плотности и назначению делят на теплоизоляционные с плотностью 300 … 600 кг/м³ и прочностью 0,4 … 1,2 МПа и конструктивные с плотностью 600 … 1200 кг/м³ (чаще всего около 800 кг/м³) и прочностью 2,5 … 15 МПа [3].

Ячеистый бетон относится к наиболее эффективным материалам, использующимся для строительства. Он обладает высокими теплозащитными  и теплоаккумулирующими характеристиками. При использовании ячеистого бетона достигается баланс температуры – в летний период помещения не перегреваются, а зимой предотвращает значительные теплопотери. Применение ячеистого бетона исключает резкий перепад температуры внутри здания. Это обеспечивает нормальный микроклимат, как для жизнедеятельности, так и для функционирования установок и приборов.

Он обладает значительными преимуществами  по отношению к другим строительным материалам по теплозащитным и звукоизоляционным свойствам. Термическое сопротивление его более чем в 7 раз превосходит традиционный кирпич, а звукопоглощение материала  - в 5 раз при тех же показателях по пожароопасности. В современных условиях экономии энергопотребления теплозащитные характеристики строительных материалов имеют важное значение. При его использовании значительно сокращаются расходы на отопление и кондиционирование зданий [4].

1 Номенклатура изделий на основе проектируемого бетона

В свете наметившейся в последнее время тенденции к увеличению доли индивидуального и малоэтажного строительства наиболее веским преимуществом пенобетона представляется возможность его монолитной заливки в построечных условиях: обычно применение монолитного способа возведения конструкций требует меньших материальных и финансовых затрат, позволяет сократить сроки строительства.

В литературных источниках описывается опыт применения в строительстве монолитного теплоизоляционного пенобетона плотностью 200 … 350 кг/м³ в качестве теплоизолятора колодцевой кирпичной кладки наружных частей зданий, для утепления плоских кровель, устройства теплоизоляционного слоя плит перекрытий чердачных помещений и т.п [5,6]. Использование этого материала в несущих кирпичных стенах, позволяет уменьшить их толщину и сократить затраты строительство: уменьшение толщины наружной стены малоэтажного здания, выполненного по монолитно-кирпичной технологии, дает дополнительно 1 м² на каждые погонные 7-9 м по контуру здания. Изготавливаемые из теплоизоляционного пенобетона мелкоштучные изделия и блоки также могут использоваться для возведения ограждающих конструкций зданий с высоким сопротивлением теплопередачи [7]. Имеются также разработанные составы пенораствора строительного легкого, самонивелирующих пенопокрытий для полов и утепления чердаков, монолитных стеновых материалов, которые можно производить в условиях стройки, что особенно актуально в связи с переходом на преимущественно малоэтажное строительство коттеджного типа [8]. Применение пенораствора позволяет снизить теплопотери зданий в период эксплуатации за счет устранения «мостиков холода», образуемых цементно-песчаным раствором, традиционно используемым в кладке при возведении ограждающих конструкций. Однако действующие строительные нормы не предусматривают использование в конструкциях стен материалов с прочностью менее 2,5 МПа, в число которых попадает и пенобетон плотностью ниже 700 кг/м³, в то время как на практике в малоэтажном домостроении применению пенобетона плотностью 300-500 кг/м³ отводится значительная роль. Естественно, что пенобетон низкой плотности не может предохранить закладываемую арматуру от коррозии, а также самостоятельно нести нагрузку от вышерасположенных элементов. Из-за достаточно больших водотвердых отношений, свойственных традиционной технологии производства пенобетона низкой плотности, этот материал характеризуется значительной капиллярной пористостью, которая способствует интенсивному увлажнению материала и миграции влаги. Эти процессы могут привести к большим чередующимся деформациям, физической и химической коррозии, низкой эксплуатационной долговечности. Поэтому необходимо защищать пенобетон от внешних воздействий и усиливать более прочными и жесткими конструктивными элементами (кирпичная кладка, несъемная опалубка, которая может быть выполнена из более плотного бетона или пенобетона и т.п.). Графически эти решения представлены на рисунке 1. При возведении таких многослойных конструкций особое внимание следует уделять связям наружных и внутренних слоев. В практике современного строительства известны два типа слоистых конструкций каменных стен: с жесткими и с гибкими связями. В стенах из традиционных мелкоштучных материалов жесткие связи, выполненные из кирпича или других материалов, становятся теплопроводными включениями и ухудшают теплотехнические характеристики стены. Гибкие связи, в качестве которых применяют арматурную сталь, стеклотканевую сету или арматуру, в данном случае являются более предпочтительными. В конструкции стены, показанной на рисунке 1 б), где в качестве внешних слоев используют кладку из кирпича или пенобетонных блоков плотностью 600...800 кг/м3, пространство между которыми заполняется монолитным пенобетоном плотностью 250...300 кг/м3, применение гибких связей позволяет увеличить прочностные и деформативные характеристики ограждающей конструкции в целом [7]. Обычно в таких случаях используют арматуру небольшого диаметра, закладываемую через определенное количество рядов кирпичей или блоков, однако более предпочтительно использование тонких стеклопластиковых элементов, которые не подвержены коррозии и позволяют уменьшить толщину горизонтальных швов.

Рисунок 1 – Применение теплоизоляционного пенобетона при возведении ограждающих конструкций

Наиболее распространенной областью применения теплоизоляционного пенобетона продолжает оставаться устройство теплоизоляции полов, чердачных перекрытий и кровли (рисунок 2). Традиционно для этих видов работ используется керамзитобетон с удельным весом по плотности 800-900 кг/м³ в сухом состоянии. Переход на использование теплоизоляционного пенобетона позволяет:

• без ухудшения теплоизоляционных и шумопоглощающих свойств стяжек уменьшить их толщину в 1,5 – 2,5 раза;

• уменьшить нагрузки на перекрытия и фундаменты также в 1,5 – 2,5 раза;

• получить экономический эффект за счет уменьшения трудозатрат, материалов и транспортных расходов.

Пенобетон низких плотностей также используют для теплоизоляции некоторых видов промышленного оборудования – труб и т.д [5].

Рисунок 2 – Использование теплоизоляционного пенобетона: а) при устройстве полов; б) теплоизоляции кровли и чердачных перекрытий

В соответствии с ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые. Технические условия» теплоизоляционный пенобетон имеет следующие показатели физико-механических свойств:

Таблица 1 – Показатели физико-механических свойств пенобетона

Вид бетона	Марка бетона по средней плотности	Бетон автоклавный			Бетон неавтоклавный
		Класс по прочности на сжатие	Марка по морозостойкости	Класс по прочности на сжатие		Марка по морозостойкости
Теплоизоля- ционный	D300	B0,75 B0,50	Не нормируется			
	D350	B1 B0,75
	D400	B1,5 B1		B0,75 B0,50		Не нормируется
	D500			B1 B0,75

Усадка при высыхании бетонов не должна превышать, мм/м:

0,5 – для автоклавных бетонов марок D600-D1200, изготовленных на песке;

0,7 – то же, на других кремнеземистых компонентах;

3,0 – для неавтоклавных бетонов марок D600-D1200.

Теплопроводность пенобетона не должна превышать значений, приведенных в таблице 2, более чем на 20%.

Таблица 2 – Нормируемые показатели физико-технических свойств бетона

Вид бетона	Марка бетона по средней плотности	Теплопроводность, Вт/(м0С) не более, бетона в сухом состоянии, изготовленного			Коэффициент паропроницаемости, мг/(м·ч·Па) не менее, бетона, изготовленного			Сорбционная влажность бетона, % не более
								при относительной влажности воздуха 75%		при относительной влажности воздуха 97%
								бетон, изготовленный
		на песке	на золе	на песке		на золе	на песке		на золе		на песке	на золе
Тепло-изоля- ционный	D300	0,8	0,8	0,26		0,23	8		12		12	18
	D400	0,10	0,9	0,23		0,20
	D500	0,12	0,10	0,20		0,18