Новейшие строительные материалы из жидкого стекла: автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Ячеистые стеновые материалы на основе минерализованных пен из жидкого стекла

Содержание

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Ячеистые стеновые материалы на основе минерализованных пен из жидкого стекла

Автореферат диссертации по теме «Ячеистые стеновые материалы на основе минерализованных пен из жидкого стекла»

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВА ТАТЬЯНА АНАТОЛЬЕВНА

ЯЧЕИСТЫЕ СТЕНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПЕН ИЗ ЖИДКОГО СТЕКЛА

Специальность 05.23.05 — Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск — 2004

Работа выполнена в ГОУ ВГ10 «Братский государственный технический университет» (ГОУ В ПО «БрГТУ»)

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент кафедры СМиТ БрГТУ С.А. Белых

Официальные оппоненты

доктор геолого-минералогических наук, профессор A.B. Мананков кандидат технических наук, главный технолог ЗАО ТЗКМиИ В. г Н.К. Скрипникова

2004-4 32095

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы:

Для регионов с суровыми климатическими условиями вопросы повышения энергоэффективности ограждающих конструкций, отраженные новыми требованиями СНиП И-3-79* «Строительная теплотехника», стоят особенно остро. Значительная роль в решении этих вопросов отводится внедрению энергоэффективных строительных материалов. Имеются примеры использования многослойных ограждающих конструкций с эффективным утеплителем, удовлетворяющих требованиям второго этапа СНиП Н-3-79* и нашедших широкое применение в различных регионах России. В г. Братске, при-

равненном к районам Крайнего Севера, существует потребность в новых энергоэффективных строительных материалах для ограждающих конструкций.

Немаловажным аспектом в производстве строительных материалов является рациональное использование сырьевой базы. Как показывает российский и зарубежный опыт, использование отходов промышленности в производстве строительных материалов позволяет покрыть потребность в сырьевых ресурсах, сократить затраты на изготовление строительных материалов и снизить техногенные нагрузки на окружающую среду. В городе Братске и регионе в результате работы промышленных предприятий образуется ряд многотоннажных отходов, физические свойства и химический состав которых позволяют рассматривать их как сырье высокой степени готовности для производства строительных материалов. В связи с этим задачи по разработке энергоэффетивных строительных материалов с использованием отходов про-

мышленного производства являются актуальными.

Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной тематики 67.09.91, 67.09.35, 67.09.31, в соответствии с научным направлением «Изучение и решение региональных проблем социально-экономического развития

«

и задач строительного комплекса», поднаправление «Эффективные строительные материалы на основе местного сырья и отходов промышленности».

Цель работы: разработка ячеистого стенового материала на основе минерализованных пен из жидкого стекла и технологии его производства.

Задачи работы:

1. Обоснование выбора местного техногенного сырья для получения теплоизоляционных материалов на его основе.

2. Разработка составов и способа получения минерализованных жидко-стекольных смесей и их поризации.

3. Изучение физико-химических процессов твердения минерализованных пеностекольных композиций.

4. Изучение свойств ячеистых стеновых материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла, разработка технологии их получения, проведение опытно-промышленных испытаний.

Научная новизна:

— установлена селективная последовательность введения и перемешивания компонентов пеностекольной композиции, обеспечивающая требуемую степень поризации смеси, включающая предварительное получение пены с последующим введением жидкого стекла в количестве 55 — 65 % по массе, а затем тонкодисперсных минеральных компонентов при постоянном турбулентном перемешивании;

— установлены условия формирования устойчивой пеностекольной композиции путем вспенивания жидкого стекла с силикатным модулем 2 — 3 и плотностью 1,4 — 1,3 г/см3 и его последующей минерализации до степени 0,37, что позволяет получить максимальную прочность межпоровых перегородок за счет контактного омоноличивания наполнителя жидким стеклом при сохранении требуемой степени поризации и формуемости смеси;

— установлено, что при твердении пеностекольной композиции на основе минирализованного микрокремнеземом жидкого стекла из микрокрем-

незема с добавкой кремнефтористого натрия и извести при температуре 50-60 °С синтезируются низкоосновные гидросиликаты кальция, гидросиликаты натрия и фтор — гидросиликаты, что обеспечивает получение стеновых материалов с требуемыми прочностными характеристиками и водостойкостью.

Практическая значимость:

— разработань1 составы и способ получения теплоизоляционных материалов плотностью 300-700 кг/м3 из вспененного минерализованного жидкого стекла;

— изучены технико-эксплуатационные показатели материалов из вспененного минерализованного жидкого стекла;

— результаты исследований использованы при разработке методики подбора состава, технологического регламента получения теплоизоляционных материалов из вспененного минерализованного жидкого стекла, технических условий ТУ 5767-020-02069295-2003 «Блоки стеновые мелкие из вспененного минерализованного жидкого стекла» и ТУ 5767-019-02069295-2003 «Плиты теплоизоляционные из вспененного минерализованного жидкого стекла»;

— проведена промышленная апробация разработанных предложений по получению теплоизоляционных материалов из вспененного минерализованного жидкого стекла.

На защиту выносятся:

-результаты исследований влияния свойств жидкого стекла, минерализатора и степени минерализации на свойства ячеистых материалов на основе низкократных минерализованных пен из жидкого стекла;

-экспериментальные данные по оптимизации составов теплоизоляционных материалов и способа получения материалов из вспененного минерализованного жидкого стекла;

— результаты исследований основных физико-механических и технико-эксплуатационных свойств материалов из вспененного минерализованного жидкого стекла.

Апробация работы:

Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на XXI-XXII научно-технических конференциях БрГТУ (Братск, 2000-2001 г.г.), Научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Региональные проблемы социально-экономического развития и задачи строительного комплекса» (Братск, БрГТУ, 2001-2002г.г.), Межрегиональных научно-технических конференциях «Естественные и инженерные науки — развитию регионов» (Братск, БрГТУ, 2002-2003г.г.), Межрегиональной научно-практической конференции «Охрана окружающей среды в муниципальных образованиях на современном этапе» (Братск, 2002г.), 57 и 58-й научно-технических конференциях НГАСУ (Новосибирск, 2000-2001 г.г.), Международных и Всероссийских научно-технических конференциях «Композиционные строительные материалы: Теория и практика», «Актуальные проблемы современного строительства», «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» (Пенза, ПГАСА, ПДЗ, 2001г.), Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (Красноярск, КГАЦМиЗ, 2001г.

), Втором научно-техническом семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве», Научно-технической конференции «Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок» (Томск, ТГАСУ, 2001-2002г.г.), III Международной научно-практической конференции-школы-семинара молодых ученых, аспирантов и докторантов «Современные проблемы строительного материаловедения» (Белгород, БелГТАСМ, 2001г.), Втором Международном конгрессе студентов, молодых ученых и специалистов «Молодежь и наука — третье тысячелетие» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002г.)

Публикации:

Основное содержание работы и ее результаты опубликованы в 15 печатных трудах и защищены патентом. По результатам работы получены 4 положительных решения ФИПС о выдаче патентов.

Диссертационная работа выполнялась с 1999 по 2003 г.г. Экспериментальные работы проводились в лабораториях БрГТУ, ТГАСУ.

Автор выражает благодарность д.т.н., профессору А.И. Кудякову (ТГАСУ), к.т.н., профессору A. A. Зиновьеву (БрГТУ) за оказанную помощь, ценные советы и консультации при выполнении работы, а также д.т.н., профессору Ю.С. Саркисову (ТГАСУ), к.т.н., доценту И.О. Копанице (ТГАСУ) за I помощь при проведении физико-химических исследований.

Объем работы:

Диссертационная работа изложена на 143 страницах основного текста, содержит 39 рисунков, 32 таблицы; состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографии, включающей 132 источника, 10 приложений на 58 страницах. Общий объем работы 201 страница.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, дана общая характеристика работы.

Первая глава содержит анализ теоретических предпосылок получения ячеистых материалов для ограждающих конструкций на основе вспененного минерализованного жидкого стекла.

Приоритетным направлением в вопросах повышения энергоэффективности ограждающих конструкций является использование ячеистых материалов. Исследования показали, что среди многообразия ячеистых материалов перспективными являются пенобетоны «сухой минерализации», разработанные в МИСИ им. В.В. Куйбышева профессором А.П. Меркиным и его коллегами. Характеристики ячеистых материалов в значительной степени

обусловлены используемым вяжущим. Значительный потенциал для обеспечения требуемых характеристик ячеистой структуры имеют вяжущие на основе силикатных композиций.

Управление свойствами ячеистых материалов, согласно полиструктурной теории профессора В.И. Соломатова, возможно путем целенаправленного формирования структурных микро- и макроуровней.

С целью выявления особенностей формирования макроструктуры и ее влияния на свойства композитов, полученных вспениванием вяжущего, проведен анализ работ по оптимизации порового пространства, принадлежащих ученым П.А. Ребиндеру, А.П. Меркину, Е.М. Чернышеву, А.Т. Баранову и др. В рамках этого направления изучены вопросы: теория пен и пенообразования, процессы пенообразования в вязких системах (органические и неорганические полимеры), связь свойств пен и структуры материала на их основе, процессы минерализации пен сухими тонкодисперсными компонентами. Отмечено, что на формирование макроструктуры и, следовательно, свойства материала оказывают влияние параметры вспенивания и минерализации, а именно свойства растворов пенообразователей, свойства вспениваемых материалов, режимы пенообразования и минерализации.

Теоретическими исследованиями установлено, что физико-механические свойства ячеистых материалов определяются микроструктурным строением межпоровых перегородок. С целью выявления особенностей формирования микроструктуры композиционных материалов проведен анализ работ В.И. Соломатова, А.Н. Бобрышева, Ю.С. Липатова, касающихся вопросов наполнения полимерной составляющей. Также рассмотрены приемы и методы модификации жидких стекол. Отмечено, что микроструктура композита определяется характеристиками матрицы вяжущего и характером адгезионного контакта «вяжущее — наполнитель». Наиболее значимыми факторами являются: степень наполнения, характер поверхности наполнителя, активность наполнителя по отношению к вяжущему.

Процессы структурообразования, обеспечивающие комплекс свойств ячеистых материалов, обусловлены характеристиками вяжущего, свойствами наполнителя и режимами твердения. агОгНгО, а также физико-химической природой наполнителя. Кальций-и алюмосодержащие компоненты наполнителей способствуют выделению ► новообразований, как отмечено в работах Иващенко Ю.Г., Соломатова В.И.,

характеризующихся высокими прочностными характеристиками и водостойкостью: гидросиликатов кальция, карбосиликатов кальция, карбонатов кальция в форме кальцита, щелочных алюмосиликатов, гидроалюмосиликатов.

Приведенные закономерности структурообразования справедливы для жидкого стекла из силикат — глыбы. Наряду с этим имеется опыт получения жидкого стекла на основе отходов промышленности. На кафедре СМиТ БрГТУ, под руководством профессора Карнаухова Ю.П., разработан способ получения жидкого стекла из отхода кремниевого производства — микрокремнезема. Особенностью жидкого стекла на основе микрокремнезема является широкий диапазон свойств (силикатный модуль 1 — 4 и более, плотность 1,11 — 1,55 г/см3, рН 11,25 — 14,00) и наличие углеродистых примесей, представленных БЮ и С. Свойства указанного жидкого стекла позволяют предположить возможность его использования для получения ячеистых стеновых материалов. В качестве наполнителей в указанное жидкое стекло целесообразно предложить многотоннажные отходы промышленности: микрокремнезем, состоящий преимущественно из аморфной двуокиси кремния, и золу-

унос, химический состав которой представлен в основном алюмосиликатной составляющей. Особенностью микрокремнезема является его ультрадисперсность, что создает определенные трудности при работе с этим материалом. Однако использование высокодисперсных наполнителей в технологии сухой минерализации пены дает ряд преимуществ.

На основании проведенного анализа выдвинута рабочая гипотеза о возможности получения ячеистого стенового материала путем вспенивания жидкого стекла, его последующей минерализации тонкодисперсными наполнителями и отверждения в низкотемпературном режиме. В соответствии с рабочей гипотезой сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе приведены характеристики сырьевых материалов, используемых в работе, и описание методик исследований.

В работе для изучения и оценки параметров технологических процессов, а также свойств смеси и свойств композитов использованы как стандартные методики, регламентируемые нормативными документами, так и нестандартные методики исследований. Достоверность полученных результатов гарантирована применением испытательного оборудования и средств измерения, прошедших поверку Центром стандартизации и метрологии, требуемым объемом выборки и статистической обработкой с применением современных методов обработки и анализа данных посредством интегрированного статистического пакета STADIA 6.0.

В качестве исходных компонентов использованы как традиционные, так и техногенные сырьевые материалы.

Для получения пеностекольной композиции и в качестве вяжущего использовано натриевое жидкое стекло, полученное путем растворения микрокремнезема в щелочном растворе NaOH. Свойства используемого жидкого стекла: силикатный модуль п=1-5, плотность р= 1,2-1,4 г/см3.

Для получения пен из жидкого стекла исследованы водные растворы пенообразователя «Тайга» (ТУ №13-4302007-032-92) на основе смоляных и

жирных омыленных кислот и «Морпен» (ТУ №0258-001-01013393-94) на основе триэтаноламина.

В качестве минеральных наполнителей во вспененных жидких стеклах использованы тонкодисперсные отходы: микрокремнезем и зола-унос.

Микрокремнезем (ТУ-5743-048-02495332-96) — отход, образующийся в результате осаждения на четырех этапах (полях) системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния. Микрокремнезем характеризуется истинной плотностью 2,0-2,6 г/см3, насыпной плотностью 150-300 кг/м3. Удельная поверхность, по оценке разных исследователей, колеблется 1000-2500 м2/кг. Химический состав микрокремнезема представлен преимущественно двуокисью кремния (70-93%), а также окислами железа, магния, натрия, калия, алюминия и кальция (до 1%) и углеродистыми примесями С и (потери при прокаливании 4-25%). Нестабильность количественных значений 8Ю2 (V = 11,9 %) и потерь при прокаливании (V = 80,5 %) проб микрокремнезема 1, 2, 3 и 4 полей и различных периодов отбора показывают необходимость оценки влияния указанных отличий на свойства получаемого материала.

Зола — унос — отход, образующийся в результате сжигания твердого топлива и представленный двумя полями. Характеризуется зола-унос истинной плотностью 2,7-2,8 г/см3, насыпной плотностью 1382-1430 кг/м3, удельной поверхностью 390-430 м2/кг. Химический состав золы представлен преимущественно 8Ю2 (47-56%), А1203 (13-20%) и СаО (14-16%), а также окислами железа (7-8%), магния, натрия, калия и серы (не более 4%). Вариативность количественных значений БЮ2 (У=12,3%) и А1203 (У=25%) проб золы I и II полей различных периодов отбора показывают необходимость оценки влияния указанных отличий на свойства получаемого материала.

В качестве отвердителя жидкого стекла использован кремнефтористый натрий (Ыа2Б1Р6) по ТУ 6-08-01-1.

В качестве кальцийсодержащей добавки использована воздушная кальциевая известь по ГОСТ 9179-77*. зависит от вида и дисперсности наполнителя, а также от силикатного модуля и плотности жидкого стекла, что связано с толщиной формирующегося на поверхности наполнителя адсорбционного слоя. При минерализации жидкого стекла микрокремнеземом различных полей вариативность Кшс незначительна и составляет 1,9-5,2 %, при использовании в качестве наполнителя золы-унос различных полей коэффициент вариации составляет 18-27%.

Исследованиями параметров твердения минерализованных микрокремнеземом жидких стекол с добавкой отвердителя установлено, что оптимальный расход отвердителя составляет 10 % от массы жидкого стекла. Время тепловой обработки — не менее 15 часов при температуре 50-60 °С до набора материалом требуемых прочностных характеристик. При увеличении температуры до 80-90 «С, с целью ускорения времени твердения, материал вспучи-

вается, образуется горбушка, даже при постепенном ступенчатом подъеме температуры свыше 60 °С появляются дефекты структуры в виде трещин, связанные с температурным расширением.

Результаты экспериментов по изучению свойств минерализованных микрокремнеземом до максимального Кнас и отвержденных жидких стекол различных силикатных модулей и плотностей показали, что зависимости предела прочности при сжатии и коэффициента размягчения от свойств жидкого стекла носят экстремальный характер. Наибольшие показатели предела прочности при сжатии (4-5 МПа) и коэффициента размягчения (0,85-0,95) при плотности материала порядка 850 кг/м3 получены при использовании жидко-[ го стекла с силикатным модулем 2-3 плотностью 1,4 г/см3. Однако для мате-

риалов на основе жидкого стекла с силикатным модулем 3 плотностью 1,4 I г/см3 характерны деформации усадки, превышающие допустимые значения. В

связи с этим в дальнейших исследованиях для получения ячеистых материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла с требуемыми физико-механическими характеристиками использованы жидкие стекла с силикатным модулем 2-3 плотностью 1,4-1,3 г/см3 соответственно, максимальный Кис для которых составляет 0,39.

Аналогичным образом изучены свойства минерализованных золой и отвержденных жидких стекол. В дальнейших исследованиях использовано жидкое стекло с силикатным модулем 1 плотностью 1,4 г/см3, на основе которого получены материалы с наибольшим пределом прочности при сжатии (20-25 МПа) при средней плотности материала 1250 — 1300 кг/м3.

Вариативность физико-механических характеристик материалов при использовании в качестве наполнителя микрокремнезема различных полей составляет до 11%, при использовании золы-унос различных полей — до 39%. В связи с этим в дальнейших исследованиях в качестве наполнителя использованы смесь микрокремнезема различных полей, а также зола I и II поля.

В четвертой главе приведены исследования процессов получения и физико-механических характеристик материалов на основе минерализованных -пен из жидкого стекла.

Для формирования ячеистой структуры материала изучены закономерности получения пен из жидкого стекла. Был опробован способ получения пен путем совместного перемешивания в высокоскоростном смесителе композиции жидкое стекло — пенообразователь. При использовании пенообразователя «Тайга» пенообразования не наблюдалось. При использовании пенообразователя «Морпен» получены пены кратностью до 9. Отмечено, что в данном случае на кратность пены влияет концентрация пенообразователя, его дозировка, режимы перемешивания, а также свойства жидкого стекла. Установлено, что с уменьшением силикатного модуля и плотности жидкого стекла кратность пены увеличивается. Так, наибольшей пенообразующей способностью обладают низкомодульные жидкие стекла невысоких плотностей. Однако, как установлено ранее, для получения ячеистых материалов с требуемы-.ми физико-механическими характеристиками необходимо использование жидкого стекла с силикатным модулем 2-3 плотностью не менее 1,3 г/см3. Кратность вспенивания указанных жидких стекол не превышает 2, что недостаточно для получения ячеистых материалов требуемой плотности.

В связи с этим был опробован способ двухстадийного получения пен, ‘путем селективного введения и перемешивания компонентов. На первой стадии получают пену из водных растворов пенообразователей. На второй станции в полученную пену вводят жидкое стекло с требуемыми свойствами, при этом происходит равномерное распределение жидкого стекла по пенным Пленкам с сохранением всего объема пены. Степень поризации регулируется путем соотношения объемов пены и жидкого стекла. Указанный способ позволяет получать пеностекольные композиции с необходимой поризацией на основе жидкого стекла, обеспечивающего требуемые механические характеристики материалов.

Исследованиями процесса минерализации пеностекольной композиции установлено, что микрокремнезем и зола-унос по-разному влияют на вспененную композицию. Зола в отличие от микрокремнезема вызывает гашение пены с момента начала минерализации, причем более интенсивно, чем крупнее ее частицы. Увеличение размера частиц сопровождается появлением «ранящего эффекта» пенных пленок, что вызывает гашение части пены, изменение ее дисперсности и однородности. Кроме того, отмечено, что при степени минерализации, соответствующей максимальному Кпас, происходит резкое гашение пены. Это обусловлено процессами перехода жидкого стекла в структурированное состояние. Минерализованная жидкостекольная матрица разрушается от воздействия лопастей смесителя, происходит уплотнение смеси. Установлено, что для получения ячеистой структуры Кшс вспененного жидкого стекла не должен превышать максимального значения равного для исследуемых жидких стекол 0,39.

Для определения степени минерализации вспененного жидкого стекла изучено влияние К,ис на свойства материалов на его основе (рис. 1). Установлено, что материалы на основе вспененного минерализованного до максимального Кнас жидкого стекла имеют плотность больше проектной и невысокие прочностные характеристики, что обусловлено гашением значительной части пены и нарушением формирующихся структурных связей. Такие материалы имеют неоднородную структуру. Получение материалов с оптимальными физико-механическими характеристиками возможно при степени минерализации 0,37 для используемых жидких стекол, что на 5% меньше максимального Кнас. Дальнейшее уменьшение Кнас сопровождается снижением прочностных характеристик при увеличении средней плотности материала, вследствие объемного омоноличивания наполнителя жидким стеклом. Такая композиция склонна к деформациям усадки при тепловой обработке с нарушением структурных связей.

0,35 0,37

Коэффициент насыщения

1 -ЖС п=2

2 — ЖС п=3

Плотность Прочность

Рис. 1. Влияние степени минерализации на свойства ячеистого материала на основе минерализованных пен из жидкого стекла

При использовании в качестве наполнителя золы приведенные закономерности справедливы, однако полученные материалы обладают высокими для теплоизоляционных материалов значениями средней плотности (900-1100 кг/м3) и пониженными прочностными характеристиками (менее 1 МПа), поэтому в дальнейшем материал на основе золы не исследовался.

Материалы, полученные на основе минерализованных микрокремнеземом пен из жидкого стекла, отвечают требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам, однако для использования их в качестве конструкционно-теплоизоляционных их механические характеристики недостаточны. В связи с этим было сделано предположение, что введение добавки из-

вести позволит повысить прочностные характеристики материалов за счет образования гидросиликатов кальция. Поисковыми экспериментами было установлено, что повышение прочностных характеристик можно обеспечить введением добавки извести в количестве до 20% от массы жидкого стекла.

Планированным экспериментом по оптимизации составов материалов на основе вспененного минерализованного жидкого стекла оптимизированы дозировки добавки, раствора пенообразователя и свойства используемого жидкого стекла. Установлено, что оптимальная дозировка добавки составляет 10 % от массы жидкого стекла. При этом отмечено, что введение добавки вызывает более интенсивный прирост прочности при использовании жидкого стекла с низким модулем (в диапазоне свойств жидкого стекла: п=2 — 3 р=1,4 -1,3 г/см3). Введение добавки в указанном количестве позволяет повысить и коэффициент размягчения материалов, более значительно при использовании низкомодульных жидких стекол (с 0,94 до 0,99 для материалов плотностью 600-700 кг/ м3).

Полученные результаты объясняются данными физико-химических исследований. Сравнение рентгенограмм образцов и исходных компонентов (жидкого стекла и микрокремнезема) выявило структурные изменения, связанные с увеличением кристаллической составляющей. В результате идентификации межплоскостных расстояний среди продуктов твердения можно предположить низкоосновные гидросиликаты кальция, фтор-гидросиликаты, гидросиликаты натрия. Отмечено, что дифракционные максимумы имеют большую интенсивность на рентгенограммах образцов на основе жидкого стекла с силикатным модулем 2. Это, вероятно, связано с более интенсивными процессами образования кристаллической фазы, обуславливающей более

высокие механические характеристики и водостойкость композитов на основе жидкого стекла с силикатным модулем 2.

При рассмотрении ИК-спектров образцов отмечены полосы поглощения в области 700 — 1200 см»1, характерные для спектров силикатов с — О связями. Полосы поглощения в области 1060 — 1070 см’1 свидетельствуют о наличии различно сгруппированных между собой кремнекислородных тетраэдров с высокой степенью полимеризации. Полученные данные согласуются с результатами ИК-спектроскопии композиций на основе жидкого стекла и кремнезем содержащих модификаторов, приведенными в работах Иващенко Ю.Г. Эти данные позволяют судить о процессах растворения 8Ю2 с поверхности наполнителя с выделением кремнегеля за счет нейтрализации щелочи жидкого стекла и увеличения количества связей — О — Я!, что способствует появлению более прочных и водостойких новообразований, таких, как гидросиликаты кальция, фтор-гидросиликаты, гидросиликаты натрия.

Данные электронной микрофотографии подтверждают результаты рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии. На фотографии, сделанной с прозрачного шлифа в поляризованном луче света при 150-кратном увеличении, различаются призматические, таблитчатые и сферолитовые микроагрегаты гидросиликатов в цементе пеностекла. Снимки с прозрачных шлифов в поляризованном луче света при 30-кратном увеличении подтверждают наличие микрозернистых агрегатов фтор-гидросиликатов в цементе пеностекла.

Таким образом, можно отметить, что прочностные характеристики и водостойкость материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла, полученных при низкотемпературных режимах, определяются синтезом гидросиликатов кальция, фтор-гидросиликатов, гидросиликатов натрия. Возможность образования подобных соединений в сходных условиях показана

исследованиями B.C. Изотова, а именно, взаимодействие гидроксида кальция с реакционно-способным кремнеземом заполнителя (в бетонах при щелочной коррозии реакционно-способного заполнителя) приводит к образованию ге-левидной оболочки из щелочных гидросиликатов на зернах заполнителя.

Данные по изучению поровой структуры материала выявили наличие дифференцированной пористости. На макроуровне отмечена равномерная условно-замкнутая пористость, обусловленная процессами пенообразования с размером пор преимущественно 0,1-0,5 мм. Исследование аншлифа материала при 30-кратном увеличении в отраженном свете выявило наличие равномерной закрытой микропористости материала. Таким образом, можно отметить, что для межпоровых перегородок материала характерно наличие микропористости. Вероятно, микропористость материала является результатом обезвоживания кремнегеля.

Результатом проведенных исследований явился дифференцированный подход к выбору характеристик состава в зависимости от назначения получаемого материала (табл. 1). По результатам исследований разработана методика подбора состава для получения ячеистых материалов на основе вспененного минерализованного жидкого стекла. В соответствии с рекомендациями табл. 1 и разработанной методикой подбора состава получены ячеистые материалы и изучены их строительно — эксплуатационные характеристики (табл. 2).

На базе полученных результатов разработаны технические условия ТУ 5767-019-02069295-2003 «Плиты теплоизоляционные из вспененного минерализованного жидкого стекла» и ТУ 5767-020-02069295-2003 «Блоки стеновые мелкие из вспененного минерализованного жидкого стекла».

Таблица 1

Рекомендации по назначению характеристик состава в зависимости от назначения материала

Свойства жидкого стекла Расход ПО, % от массы же Назначение материала

Конструкционно-теплоизоляционный Теплоизоляционный

Б700 Р600 ‘ 0500 1)400 0350 гаоо

В3,5 В2,5 В2 В2 В1 ВО,75 ВО,5 В0,5 -

п=2 р=1,4 г/см3 3 да^ — — — — — — -

5 — — — ? % V» V-‘ * ДЦ Я — — — -

п=2,5 р=1,35 г/см3 3 — — — — — — — -

6 — — — — — — -

9 — — — — — — 1^10 — -

п=3 р=1,3 г/см3 12 — — — — — — — -

15 — — — — — — — — до «

Примечание: Д10 — расход добавки 10% от массы жидкого стекла, ДО — без добавки

Таблица 2

Строительно-эксплуатационные характеристики теплоизоляционных материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла

Проектные показатели Строительно-эксплуатационные характеристики

марка по средней плотности класс по прочности на сжатие Предел прочности при сжатии, МПа Предел прочности при изгибе, МПа Морозостойкость, циклы Деформации усадки, мм/м Теплопроводность, Вт/(м°С) Водо-поглощение, % Отпускная влажность, % Паропро-ницае-мость, мг/(м. ч.Па) Сорбци-онная влажность, %

1 2 4 5 6 7 8 9 10 И 12

0700 В3,5 5,2 2,5 25 0,9 0,15 31 2,0 0,14 2

В2,5 4,1 2,2 19 0,9 0,15 30 2,2 0,14 2

0600 В2 2,6 2,1 17 1,0 0,13 33 3,2 0,16 4

В1 2,3 1,8 15 1,0 0,13 32 3,4 0,17 3

0500 ВО,75 1,2 1,5 — 1,1 0,12 22 4,5 0,20 6

13400 ВО,5 0,8 1,3 — 1,2 0,10 25 5,0 0,23 8

Б350 ВО,5 0,7 0,8 — 0,5 0,09 27 7,5 0,25 9

ЭЗОО — 0,3 0,6 — 0,7 0,08 28 8 0,26 10

В пятой главе изложены результаты опытно — промышленных испытаний на базе ОАО «Экологические материалы», проведенных в соответствии с разработанным технологическим регламентом. Показана технико-экономическая эффективность использования ячеистых материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла в ограждающих конструкциях. Предложен один из вариантов трехслойной конструкции с использованием блоков стеновых с маркой Б600 и в качестве утеплителя плит теплоизоляционных ОЗОО. Предложенная трехслойная конструкция по технико-экономическим показателям не уступает аналогу из ячеистого бетона плотностью 600 кг/м3 с пенополистирольным утеплителем. Рассмотрены экологические аспекты получения ячеистых материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла. Отмечено, что указанные материалы на 63-69 % состоят из отхода промышленности — микрокремнезема. На разработанные материалы получено заключение Центра Госсанэпиднадзора г. Братска.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показана возможность получения ячеистых материалов для ограждающих конструкций путем вспенивания, минерализации и отверждения при температуре 50-60 °С жидкого стекла из микрокремнезема.

2. Выявлено, что требуемые структурные и механические показатели ячеистых материалов обеспечиваются при использовании жидкого стекла из микрокремнезема с силикатным модулем 2-3 и плотностью 1,4-1,3 г/см3 соответственно.

3. Экспериментально установлено, что максимальная степень минерализации, лимитируемая формуемостью и обеспечивающая требуемые характеристики межпоровых перегородок, зависит от силикатного модуля и плотности жидкого стекла, а также от свойств наполнителя и составляет при минерализации используемого жидкого стекла микрокремнеземом 0,39.

4. Выявлено, что путем селективного введения и перемешивания компонентов возможно получение пен из жидкого стекла с различной степенью поризации.

5. Отмечено, что требуемые физико-механические показатели стеновых материалов на основе минерализованных пен из жидкого стекла обеспечиваются степенью минерализации вспененного жидкого стекла равной 0,37.

6. С помощью метода математического планирования эксперимента оптимизированы составы ячеистых материалов для ограждающих конструкций с маркой по средней плотности Э 300-350, Б 400-500 и 0600-700.

7. Материалы, полученные на основе минерализованных пен из жидкого стекла с добавкой извести в количестве 10% от массы жидкого стекла, являются водостойкими (коэффициент размягчения более 0,8) и имеют прочность до 5 МПа, что обусловлено синтезом низкоосновных гидросиликатов кальция, гидросиликатов натрия и фтор-гидросиликатов

8. Разработана технология получения ячеистых стеновых материалов путем вспенивания, минерализации и отверждения жидкого стекла из микрокремнезема.

9. Данные лабораторных исследований подтверждены опытно-промышленными испытаниями, проведенными в цехе ОАО «Экологические материалы». Выпущена опытная партия блоков стеновых с маркой О 600 на основе минерализованных пен из жидкого стекла, при этом технологических затруднений не наблюдалось. Изделия соответствуют требованиям ТУ 5767020-02069295-2003.

10. Материалы, разработанные на основе вспененного минерализованного жидкого стекла, могут быть использованы в малоэтажном строительстве в качестве блоков стеновых по ТУ 5767-020-02069295-2003 и плит теплоизоляционных по ТУ 5767-019-02069295-2003

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Белых С.А., Лебедева Т.А., Трофимова О.В. Теплоизоляционные материалы на основе местных тонкодисперсных отходов И Труды Братского государственного технического университета. — Братск: БрГТУ, 2000. -С.232-233.

2. Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Лебедева Т.А. Минерализация пены из жидкого стекла тонкодисперсными наполнителями для получения теплоизоляционных материалов // Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика: Сб. Науч. тр. / Под общ. ред. В.В. Стацуры. — Красноярск: ГАЦМиЗ, 2001. — Вып. 7. — С.86-88.

3.Белых С.А., Лебедева Т.А. Особенности технологии получения теплоизоляционных материалов из вспененного жидкого стекла // Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов: Сборник материалов III Международной научно-практической конференции. — Пенза, 2001. -С.58-60.

4.Белых С.А., Карнаухов Ю.П., Лебедева Т.А. Получение теплоизоляционных материалов из вспененного жидкого стекла // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. 4.1. — Пенза, 2001.- С.28-30.

5.Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Лебедева Т.А. Способы получения пен из жидкого стекла для производства теплоизоляционных материалов // Труды Братского государственного технического университета. Т.2. — Братск: БрГТУ, 2001. — С.171-173.

6. Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Лебедева Т.А. Получение теплоизоляционных материалов различного назначения способом сухой минерализации пены // Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы III Международной научно — практической конференции — школы — се-

минара молодых ученых, аспирантов и докторантов — Белгород: Изд-во Бел-ГТАСМ, 2001. -4.1. — С.34-38.

7.Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Лебедева Т.А. Особенности вспенивания жидкого стекла для производства теплоизоляционных материалов различного назначения II Труды НГАСУ. — Новосибирск: НГАСУ, 2001. — Вып. 4 (15). -С.113-117.

8. Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Лебедева Т.А. Характеристики пен из жидкого стекла, используемых для производства теплоизоляционных материалов различного назначения // Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов: Сборник материалов III Всероссийской научной конференции. — Пенза, 2001. — С.40-42.

9. Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Лебедева Т.А. Получение стеновых теплоизоляционных материалов на основе вспененного жидкого стекла // Нетрадиционные технологии в строительстве: Материалы второго международного научно-технического семинара. — Томск: Изд. ТГАСУ, 2001. — С.476-479.

10. Лебедева Т.А. Использование крупнотоннажных отходов местной промышленности в производстве теплоизоляционных материалов // Молодежь и наука — третье тысячелетие / YSTM’02: Тез. второго Международного конгресса студентов, молодых ученых и специалистов. — Москва: Профессионал, 2002. — С.36-37.

11. Белых С.А., Кудяков А.И., Лебедева Т.А. Управление структурой пен с целью оптимизации свойств ячеистых материалов // Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок: тез. докладов научно-технической конференции — Томск: Изд-во ТГАСУ, 2002. — С.36.

12. Белых С.А., Зиновьев A.A., Лебедева Т.А. Влияние дисперсности наполнителя на физико-механические характеристики композитов на основе вспененного наполненного жидкого стекла // Труды БрГТУ. — Братск: БрГТУ, 2002.-С. 183-185.

13. Белых С.А., Лебедева Т.А., Черемных Д.А. Сырьевые материалы и их влияние на свойства теплоизоляционных материалов различного назначения. Отчет о НИР. Братский государственный технический университет. -Деп. ВНТИЦ; № ГР 01.2002.08673. Инв. № 02.2002.04409. — 2002. -23 с.

14. Лебедева Т.А. Особенности формирования микроструктуры композитов на основе вспененного наполненного жидкого стекла // Труды Братского государственного технического университета. — Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2003. — Т.2. — С.ЗОО-ЗОЗ.

15. Особенности получения поризованных материалов для ограждающих конструкций из вспененного наполненного жидкого стекла / Карнаухов Ю.П., Белых С.А., Кудяков А.И., Лебедева Т.А. // Известия вузов. Строительство. — 2003. — № 2. — С.59-63.

16. Патент РФ № 2209803, МКИ С 04 В 38/10. Способ получения ячеистых строительных материалов / Карнаухов Ю.П., Кудяков А.И., Белых С.А., Лебедева Т.А., Зиновьев A.A. Опубл. БИ. 10.08.2003. № 22.

Подписано в печать 11.02.2004. Формат 60 х 84 ‘/16 Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1.6. Усл. печ. л. 1.6. Тираж 100 экз. Заказ ¿о

Отпечатано в издательстве ГОУ ВПО «БрГТУ» 665709, Братск, ул. Макаренко, 40

> ~ 3ô В I

РНБ Русский фонд

2004-4 32095

Применение жидкого стекла Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ПРИМЕНЕНИЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА Матвиенко А.В.

Матвиенко Александр Вячеславович — магистрант, кафедра городского строительства и архитектуры, Тульский государственный университет, г. Тула

Аннотация: описаны плюсы и минусы применения в строительстве материала жидкое стекло и технология его применения.

Ключевые слова: строительство, материал, жидкое стекло, калиевое и натриевое жидкое стекло.

УДК 691

Жидкое стекло или силикатный клей — это раствор в воде калиевых или натриевых солей, который создают разными способами. Первый — реакция соединения раствора компонентов натрия или калия с веществами, содержащими кремнезем при определенной температуре. Второй способ — это обжиг смеси, которая состоит из кварцевого песка с содой. В итоге выходит вязкое по структуре вещество, обладающее адгезивными и водоотталкивающими свойствами.

Жидкое стекло в строительстве применяют как гидроизолирующий материал. При этом готовят смесь вязкого вещества при соединении с цементом, песком, водой.

Применение [1]:

— Покрытие металлических поверхностей в целях защиты от коррозии составом с цементом; Антисептическая обработка элементов из древесины;

— Входит в огнеупорные составы для дымоходов;

— Добавляют в краски для нанесения на фасады строений.

Кроме свойств гидроизоляции жидкое стекло отличается:

— Экологической чистотой;

— Огнеупорностью;

— Свойством глубоко проникать в материал;

— Адгезивностью;

— Плохо проводит тепло — можно применять в теплоизоляции;

— После высыхания стекло не теряет эластичности, что позволяет при усадке оставаться в целости гидроизоляции;

— Невысокая цена;

— Можно применять на объектах, контактирующих с влагой.

Стоит отметить, что так как вещество высыхает очень быстро, то для работы с ним нужны навыки.

Антисептические свойства широко используются садоводами для обработки плодовых деревьев, а также строителями для защиты от плесени и грибка деревянных конструкций;

Жидкое стекло делится на [2, 3]:

Натриевое — с основным компонентом силикатом натрия, который отличается хорошей клеящей способностью в отношении различных минералов. Также подходит для применения в любом климате. Он используется при армировании цоколей, склеивания фарфора, стекла, бумаги, при производстве бытовой химии.

Калиевое — его основу составляет нитрат калия. Оно также имеет аналогичные характеристики, стойкость к высокой влажности, действию едких веществ, атмосферным воздействиям. Но в сравнении с первым видом калиевое стекло не блестит на поверхностях. Поэтому его широко используют при покраске фасадов, для производства силикатной краски и т.д.

При работе с вязким материалом необходимо защищать открытые части тела, надев спецодежду, очки и перчатки. Свежие брызги можно соскоблить, но особо сложные загрязнения не так просто вывести, поэтому специалисты советуют действовать аккуратно.

Перед нанесением поверхность желательно почистить от пыли, жирных пятен, грязи, а затем уже обрабатывать.

Делать это можно как с помощью кисти, так и пульверизатором, исходя из вида работ. Причем все проводиться должно быстро, так как жидкое стекло достаточно скоро твердеет, и начинающий мастер может его попросту испортить. Наносят материал равномерно по поверхности слоем примерно около 2 сантиметров, операцию проводят несколько раз с интервалов в 30 минут для просушки. Такое покрытие специалисты советуют обновлять через каждые 3-5 лет.

Список литературы

1. Алимов Л.А. Строительные материалы: Учебник для студентов учреждений высшего профессионального образования / Л.А. Алимов, В.В. Воронин. М.: ИЦ Академия, 2012. 320 с.

2. Дворкин Л.И. Строительные минеральные вяжущие материалы / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. М.: Инфра-Инженерия, 2011. 544 с.

3. Киреева Ю.И. Современные строительные материалы и изделия / Ю.И. Киреева. Рн/Д: Феникс, 2010. 245 с.

подготовка сырья и этапы применения

Технологии с каждым годом все больше развиваются и не стоят на месте. В строительной сфере они также двигаются с неимоверной скоростью. Новейшие материалы позволяют создать хороший водонепроницаемый барьер в любом месте. Именно гидроизоляция жидким стеклом и является одним из инновационных методов.

Свойства и особенности жидкого стекла

Это своеобразная водяная смесь натрия и калия. Этот компонент используют в монтажных и ремонтно-строительных работах. Именно для гидроизоляции стен, полов, фундамента, подвалов такой продукт подходит просто идеально.

Работа с основанием

Одной из особенностей такого стекла является его антисептическое действие. В состав также входят растворы калия и натрия с добавлением цементного порошка. Когда это вещество контактирует с плоскостью, именно в натрии создаются некие кристаллы, что в свою очередь, дают ему гидроизолирующие способности.

Этими кристаллами заполняются все мелкие поры по бетону или штукатурке, при этом образовывается единое основание. Она способна противостоять влаге, агрессивным щелочным элементам.

Подготовка раствора

Сама процедура получения такого стекла включает в себя сплавление смеси кварцевого песка с калием при температурах от 1300 до 1400 °С. После этого раствор охлаждается и разжижается паром под давлением в автоклаве.

Это вещество начинает затвердевать при контакте с кислородом. Сама суть лежит в том, что вода начинает испаряться, повышается концентрация свободного коллоидного кремнезема. Вследствие чего получаем его уплотнение.

На самом деле такое вещество очень долго затвердевает. Обусловлено это тем, что на его поверхности образовывается пленочка, которая не дает проникнуть воздуху вовнутрь и дать просохнуть всей массе.

Для быстрого высыхания применяются катализаторы. Они помогают скорее затвердеть стеклу.

Самой большой популярностью пользуется натриевое стекло. Оно является дешевле калиевого, хотя последнее более ценное по своим свойствам.

Применение

В строительстве существует три направления, в которых можно применять этот вид стекла:

Процесс гидроизоляции

  1. Как проникающая изоляция для обработанных цементом поверхностей. В чем суть такого использования? Производится нанесение в несколько слоев на конкретную плоскость. Бетон начинает его впитывать, а когда уже высохнет, то его поры будут закупорены. Поэтому влага не может проникнуть в это основание. Применение этого стройматериала в роли самостоятельной гидроизоляции не особо эффективно. Необходимо чтобы основание было покрыто дополнительной изоляцией.
  2. Как добавка при подготовке цементных смесей. Приготовленные этим способом растворы имеют такое качество, как быстрое высыхание. Но это в некой степени сужает круг применения подобных растворов. В основном ими пользуются для штукатурки поверхности бассейнов, изоляции разных неподвижных швов. Приготовленную смесь необходимо быстренько использовать, она, спустя очень маленькое время, делается твердой и ее уже нельзя применять.
  3. Как модификатор при изготовлении разных видов бетона. Сделав покрытие таким бетоном, оно очень хорошо высохнет и станет как монолит, который обладает высокими гидроизоляционными качествами. Готовить раствор из такого бетона необходимо очень аккуратно. Если не придерживаться нужных пропорций, то в результате получим хрупкую поверхность. Стынут такие смеси очень быстро, поэтому готовить их нужно непосредственно на месте, где сразу же будут использованы в работе.

Каким образом выполняется сама процедура гидроизоляции

Гидроизоляция жидким стеклом требует некой подготовительной работы с покрываемой поверхностью. Если в ходе нанесения будет попадаться пыль или грязь, то качество работы будет испорчено и приклеить ничего не выйдет. Поэтому этот этап нужно не упустить и ответственно к нему отнестись.

Технология гидроизоляции состоит из следующих этапов:

  1. Берется валик или кисточка и наносится первый слой на плоскость. Этот этап очень простой и не требует излишних подробностей.
  2. Через 30 минут необходимо повторить первый этап: на изолируемое бетонное основание наносится следующий слой. Важно наносить текучее стекло равномерно, не делать никаких разрывов.
  3. После этого подготавливаем защищающий слой. Сначала делаем обычный раствор из цемента, который обычно используют для штукатурки стен. Уже когда смесь подготовится, вливаем в нее текучее стекло, соблюдая соотношение 1:1. Очень хорошо все перемешивается и покрывается необходимое основание. Повторно разводить такой раствор не имеет смысла, вещества при этом теряют свои необходимые свойства. Из-за этого рекомендуется готовить смесь маленькими порциями. Такая процедура обычно проводится строительным шпателем и наносится тонким слоем.
  4. Последним этапом изоляции будет утепление. Для этого подходит пенопласт или базальтовая вата. Выбираем то, что подходит больше всего.

Плюсы и минусы использования жидкого стекла в изоляции

Жидкое стекло

К преимуществам этого строительного вещества можно отнести:

  • Достаточно высокая текучесть. Из-за того, что продукт очень текучий, он может проникнуть в любую щель. Этим он обеспечивает надежную защиту. Такое стекло может равнозначно проникать как в структуру дерева, так и в бетонные поверхности. Свои свойства оно при этом не теряет.
  • Создание цельной и водонепроницаемой пленки. На это никаким образом не влияет способ нанесения. Такая пленка будет сплошной, если даже нанесение слоев было сделано с большим перерывом во времени.
  • Минимальный расход. Такая способность сохраняется при различных применениях. Будь это добавление в цементный раствор или другая смесь, использованная для изоляции.
  • Доступная цена. Это качество является первостепенным при выборе любого продукта. Такое стекло выступает хорошим гидроизоляционным веществом при своей низкой цене и этим самым опережает даже современные стройматериалы.

К недостаткам жидкого стекла относятся такие моменты:

  • Сфера применения очень ограничена. Этот компонент используют лишь для гидроизоляции поверхностей с бетонным или оштукатуренным покрытием. К примеру, на кирпичную стену его нет смысла наносить, он её разрушает.

    Застывшее стекло в жидком виде

  • Его нельзя самостоятельно применять. Его можно использовать только в совокупности с другими материалами для гидроизоляции. Причина в том, что сама поверхность, которая получится при застывании жидкого стекла без добавок, будет хрупкой.
  • Технология нанесения является достаточно сложной. Мастер должен знать все тонкости использования жидкого стекла – оно быстро высыхает, с готовым раствором надо очень быстро работать и готовить в небольших количествах. И если идет речь о цементе или бетоне с использованием жидкого стекла, то обязательно нужно соблюдать пропорции.

Как видим, ничего страшного в этом строительном материале нет. Его плюсы и минусы примерно в одинаковом количестве. В принципе такое своеобразное стекло является идеальным продуктом для гидроизоляции. Единственное настораживает, что в сочетании с цементом происходит очень быстрое застывание. Но если научится все правильно делать и соблюдать все меры, то можно научиться дружить с этим стройматериалом. Он поможет надежно защитить помещение от влаги.

Цена такой изоляции

Жидкое стекло выступает незаменимым материалом при изоляции. С помощью этого строительного материала можно увеличить срок службы поверхностей, на которые он будет наноситься.

Купить его можно в любом квалифицированном магазине или интернет-магазине, который продает строительные материалы. Еще его продают на обычных рынках в отделах стройматериалов и всяческих строительных инструментов. Стоимость будет зависеть от объема и от марки производителя.

Можно сделать вывод, что гидроизоляция жидким стеклом – очень доступная процедура. Поэтому стоит задуматься о ее применении во время строительных работ. Влага, которая может пропитаться в фундамент, стены и т. д. очень часто разрушает или дает проникнуть различным грибкам в помещение. Также она может привести человека к очень опасным заболеваниям.

Главное, чтобы гидроизоляционные работы были проведены правильно, с соблюдением всех тонкостей, тогда получим желаемый результат, и изолированная поверхность прослужит долго и надежно.

Жидкое стекло. Применение в строительстве — ВикиСтрой

Жидкое стекло: что это такое, сфера применения

Жидкое стекло или, как его по-другому называют, силикатный клей, представляет собой водно-щелочной раствор силикатных солей калия или натрия. Его получают различными способами. Как правило, путем воздействия раствора всех перечисленных компонентов на материал, содержащий кремнезем в условиях постоянной температуры. Другой способ — это обжиг смеси кварцевого песка и соды. В результате получают вещество, вязкое по своей структуре и обладающее хорошими водоотталкивающими и адгезивными свойствами.

Жидкое стекло чаще всего применяют для выполнения таких работ:

  • гидроизоляция различных поверхностей, в частности, стен, полов, потолков, перекрытий, фундаментов, цоколей, а также бассейнов, колодцев и других емкостей. Для этого жидкое стекло смешивают в равных пропорциях с цементом, песком и водой;
  • антикоррозийная обработка металлов в комбинации с цементом;
  • огнезащита и антисептирование деревянных конструкций;
  • изготовление огнеупорного состава для дымоходов, каминов, печей и т.  д.;
  • склейка между собой бумаги, картона, дерева, стекла, фарфора и т. д.;
  • как компонент для изготовления краски для фасадов зданий.

Достоинства и недостатки жидкого стекла

Жидкое стекло, помимо гидроизолирующих свойств, обладает массой других достоинств, а именно:

  • абсолютная безопасность и экологичность;
  • огнестойкость;
  • хорошая проникающая способность;
  • высокая адгезия;
  • низкий уровень теплопроводности, что позволяет использовать его и для теплоизоляции;
  • антисептическое действие, поэтому этот материал нашел свое применение в садоводстве при обработке деревьев, в отделочных работах для борьбы с грибком и плесенью и т. д.;
  • хорошая эластичность при высыхании, благодаря чему при усадке дома целостность гидроизоляции не нарушается;
  • относительно доступная стоимость;
  • возможность применения даже в условиях чрезмерной влажности.

Стоит также заметить, что данное вещество имеет большую скорость высыхания, поэтому для работы с ним необходим определенный опыт.

Разновидность и характеристика жидкого стекла

В зависимости от своего состава жидкое стекло подразделяется на два вида.

Натриевое жидкое стекло — его основу составляет силикат натрия. Данное вещество обладает хорошими клеящими способностями, отлично взаимодействует с различными минералами. Такой материал можно применять в любых климатических условиях. Его используют в процессе армирования фундаментов, в производстве бытовой химии, изделий из стекла, бумаги, фарфора, в качестве антисептика и т. д.

Калиевое жидкое стекло — производится на основе нитрата калия. Обладает аналогичными свойствами, что и предыдущий вид, а именно стойкостью к повышенной влаге, воздействию кислот, атмосферным явлениям и т. д. Однако в отличие от натриевого жидкого стекла, калиевое не образует бликов на обрабатываемой поверхности. Благодаря этому его применяют при проведении наружных малярных работ, в производстве малярных или силикатных красок и т. д.

Особенности работы с жидким стеклом

Жидкое стекло можно найти в продаже в готовых смесях, которые предназначены для выполнения того или иного вида работ. Это наиболее удобный вариант, так как ничего не нужно разводить. Однако стоимость таких составов достаточно высока для простого обывателя. Поэтому чаще всего используют отдельные компоненты (цемент, бетон, песок и другие добавки), которые между собой смешивают в определенных пропорциях в зависимости от вида работ. Причем необходимо строго им следовать, чтобы достичь желаемого результата. Густоту консистенции регулируют с помощью воды. Если в процессе работы раствор загустел, его можно разбавить небольшим количеством воды.

При работе с таким материалом, как жидкое стекло, для защиты открытых участков тела специалисты рекомендуют одевать спецодежду, перчатки для рук и очки для защиты глаз.

Брызги конечно можно удалить механическим способом, однако от наиболее крупных загрязнений не так просто избавиться. Поэтому лучше соблюдать аккуратность. Прежде чем приступать к нанесению состава, обрабатываемую поверхность нужно как следует подготовить: очистить от пыли, грязи, жира, тщательно высушить и только потом производить обработку.

Делают это при помощи кисти или пульверизатора в зависимости от вида работ. Причем все должно происходить оперативно, так как жидкое стекло имеет свойство быстро схватываться. Неопытный мастер может просто испортить материал. Наносят жидкое стекло равномерно по всей поверхности. Его глубина пропитки должна быть больше двух сантиметров, состав наносят в несколько слоев, каждому из которых нужно дать хорошо просохнуть в течение получаса. Такое покрытие эксперты рекомендуют обновлять каждые 3–5 лет.

Рекомендации по выбору жидкого стекла

На рынке жидкое стекло можно встретить в составе большинства уже готовых строительных смесей. Что касается правильного выбора жидкого стекла в чистом виде, то в этом вопросе не должно возникнуть никаких трудностей, так как дорогие или более дешевые составы различных производителей практически ничем не отличаются между собой. Поэтому можно отдать предпочтение любому из них. Единственное, на что стоит обратить свое внимание — это вид жидкого стекла и его предназначение. Как уже упоминалось выше, калиевое жидкое стекло более вязкое по своей структуре, поэтому оно лучше всего подойдет для пропитки и гидроизоляции фундаментов. А вот натриевые составы лучше выбирать для гидроизоляции всех остальных объектов, а также окраски фасадов зданий и т. д.

Таким образом, жидкое стекло — это доступное средство для выполнения целого комплекса работ, как в строительстве, так и других областях народного хозяйства. Для получения качественного результата необходимо иметь определенные навыки и опыт.

рмнт.ру

27.10.15

Жидкое стекло О2, применение в строительстве

В различных областях строительства используется жидкое стекло, которое выступает в роли уникального материала с множеством свойств. Более широкое применение стекло нашло в строительстве. Имея в руках такой жидкий материал, можно сделать многое.

Применение стекла

На сегодняшний день жидкое стекло О2 применение нашло в гидроизоляции. Данным материалом можно пропитывать стены и перекрытия. Кроме того, стекло может использоваться для укрепления фундамента. Всем известно, что под воздействием факторов атмосферы он может трескаться. После отделки фундамента стеклом цоколь и фундамент дома будут более устойчивыми по отношению к атмосферным воздействиям.

Требуется качественная гидроизоляция? Позвоните нам, мы предложим современное решение проблемы – жидкое стекло по доступной цене. Наш тел.: +7(499)340-7636.

Кроме того, стекло используется:

  • в гидроизоляции бассейнов;
  • в гидроизоляции колодцев;
  • в отделке стен жилых и нежилых помещений.

Стекло используется в качестве антисептического средства. Обработка стен жилых и нежилых помещений стеклом позволяет избежать появления на стенах плесени и грибков.

Подготовка строительных смесей

Для подготовки грунтовки применяется жидкое стекло О2. Разумеется, чистым стеклом грунтовка не производится, необходимо его разбавлять. Если добавить к нему цемент и чистую воду, получится быстротвердеющая грунтовка.

Также жидкое стекло О2 применяется в изготовлении огнеупорного раствора. Для этого необходимо:

  • приготовить обычный цементно-песчаный раствор;
  • добавить жидкого стекла в количестве 20% от массы цемента;
  • перемешать раствор.

Таким образом, в разных сферах строительства стекло успешно используется. Приобрести жидкое стекло О2 Мономах по доступной цене Вы можете в компании ВКСМ. Компания осуществляет производство и продажу большого ассортимента строительных материалов.

В каталоге производителя представлены различные виды грунтовки, лакокрасочные материалы, теплоносители, клей и многое другое.

В производстве стройматериалов компания используется современные технологии, ориентируясь на потребности клиентов и дополняя ассортимент новыми продуктами.

Покупайте жидкое стекло для гидроизоляции в ВКСМ и используйте все преимущества уникального строительного материала, повышая ресурс службы конструкций и защищая их от негативных факторов атмосферы.

Звоните, чтобы узнать о продукции больше, получить информацию о спецпредложениях и условиях выгодного постоянного сотрудничества по тел.: +7(499)340-7636.

Григорова Ю.А. Вторичное использование стеклобоя в производстве теплоизоляционных материалов

Григорова Юлия Александровна
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина
Магистрант кафедры технологии вяжущих материалов и строительных изделий

Grigorova Yuliya Alexandrovna
The Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin
Master student of the department of technology cementations materials and construction products

Библиографическая ссылка на статью:
Григорова Ю.А. Вторичное использование стеклобоя в производстве теплоизоляционных материалов // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 8. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2014/08/37026 (дата обращения: 21.05.2021).

Экологические проблемы, имеющие в настоящее время глобальный характер, возникают преимущественно вследствие неконтролируемого воздействия человечества на окружающую среду. В связи постоянным совершенствованием и интенсификацией технологий возрастает количество складируемых на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО). Это позволяет говорить о том, что полигоны ТБО по уровню отрицательного воздействия на окружающую среду занимают одно из первых мест среди отраслей народного хозяйства. Кроме того, ряд компонентов ТБО потенциально могут быть вторично использованы, но этого не происходит вследствие несовершенства существующих технологий. Это приводит к дополнительному извлечению полезных ископаемых, даже в тех случаях, когда такое сырье может быть заменено на определенные компоненты ТБО [1].

К настоящему моменту на территории Казахстана накопилось 43 млрд. тонн твердых бытовых отходов. Из них 600 млн. тонн – токсичных. При этом ежегодно объем накапливаемых ТБО увеличивается на 700 млн. тонн. Их утилизация в полезное вторичное сырье представляется перспективным направлением, как с точки зрения экономической привлекательности, так и экологической безопасности [2].

В полной мере проблема негативного воздействия на окружающую среду относится к такому компоненту ТБО как стеклобой. Наряду с совершенствованием технологий переработки ТБО, необходимо отметить, что стеклобой до сих пор остается одним из наиболее трудно утилизируемых компонентов. Несмотря на невысокий класс опасности стеклобоя, его количество, складируемое в окружающей среде, вследствие сложности утилизации продолжает расти. Кроме того, производство стекла как материала, требует существенных материальных и энергетических затрат, поэтому представляется нецелесообразным производство стекла, и сопутствующая нагрузка на окружающую среду, в тех случаях, когда имеется возможность использовать стеклобой.

Эффективному вторичному использованию может подвергаться только сортовой стеклобой. Однако, несмотря на значительные успехи в вопросах раздельного сбора стеклобоя и его сортировки, имеется ряд причин, по которым до сих пор не используется значительная доля несортового стеклобоя, на который не существует технологий переработки или вторичного использования. Поэтому на каждый из полигонов ТБО ежегодно вывозятся десятки тысяч тонн стеклобоя, который оказывает комплексное негативное воздействие на окружающую среду.

Вследствие значительных объемов неутилизируемого стеклобоя, с каждым годом растет площадь земель, выводимых из хозяйственного оборота под полигонами ТБО. Процесс вымывания отдельных компонентов из стеклобоя под воздействием атмосферных осадков приводит к загрязнению грунтовых вод. Пыль стеклобоя разносится ветром и негативно воздействует на состояние атмосферного воздуха вблизи полигонов ТБО [1].

В основу работы, раскрывающую потенциальные возможности утилизации техногенных стекол, было положено теоретическое положение о том, что стекла в тонкодисперсном состоянии при повышенных температурах в щелочной среде обладают вяжущими свойствами и способны в результате омоноличивания твердой фазы образовывать прочный строительный материал. После сортировки, дробления, помола и рассеивания на фракции стекло можно считать полностью подготовленным для получения строительных материалов. Наиболее простым и доступным вариантом утилизации стеклобоя является традиционная технология изготовления мелкозернистого бетона, где стеклобой выступает в качестве заполнителя.

В связи с изложенным, актуальное значение приобретает вопрос разработки состава вяжущего на основе стеклобоя способного набирать прочность в нормальных температурно-влажностных условиях или при тепловой обработке при температурах не более 100°С. На основе полученного вяжущего подобрать состав и разработать энергосберегающую технологию получения теплоизоляционно-конструкционного ячеистого бетона и определить рациональные области применения материала [3].

Материалы на основе стеклобоя отвечают соответствующим требованиям действующих ГОСТов. Более того, они не уступают по своим общестроительным и функциональным свойствам современным аналогичным материалам на основе традиционных вяжущих. А по ряду показателей, таких как биостойкость, теплопроводность, кислотостойкость, даже превосходят их.

Актуальность темы исследования определяется его направленностью на разработку ресурсосберегающей технологии производства эффективных строительных материалов с использованием техногенного сырья и повышение технических характеристик теплоизоляционных изделий; рациональным использованием многотоннажных отходов.

В ходе экспериментальных исследований оптимизированы составы сырьевых смесей, содержащих тонкомолотый бой стекла, жидкое стекло и порообразователь.

В экспериментах использованы следующие материалы: стеклобой; кремнеземистые наполнители – отходы теплоэнергетики: зола ТЭЦ и микросфера; связующее – натриевое жидкое стекло; пенообразователь синтетический – «Фэйри»; ускоритель твердения – кремнефторид натрия; газообразователь – перекись водорода 40%.

В проекте применялось натриевое жидкое стекло со средней плотностью 1320 кг/м3, силикатным модулем 2,2 и массовой долей воды 50%.

Жидкое стекло натриевое применяется в основном, как добавка к различным строительным материалам. Его добавление увеличивает прочность, долговечность строительных материалов, способствует повышению их огнеупорных свойств. Строительные конструкции, выполненные из растворов с добавками натриевого жидкого стекла, приобретают повышенную стойкость к воздействию окружающей среды. Натриевое стекло является экологически чистым антисептиком. Поэтому его использование гарантирует предотвращение образования грибка, плесени или гнили. Взаимодействие жидкого стекла с кремнеземистыми наполнителями происходит по реакции:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O.                                                 (1)

Твердение растворов и бетонов на основе жидкого стекла обеспечивается, прежде всего, коагуляцией коллоидного кремнезема. Выделяющийся из раствора гель SiO2 и цементирует частицы заполнителя и тем самым обусловливает процесс схватывания и твердения. Для выделения геля из жидкого стекла в состав бетона вводят кремнефтористый натрий.

При смешивании натрия с жидким стеклом происходит образование твердого пористого вещества, представляющего собой смесь NaF с Si02 и с частично непрореагировавшими щелочным силикатом и кремнефтористым натрием. Прочность материала обусловливается цементирующим действием выделяющегося геля SiO. Частицы кремнезема связываются между собой и образуют прочный кремнеземистый скелет, в промежутках которого находятся частицы NaF и Nа2SiF6 .

Схватывание и твердение жидкого стекла с добавкой Na2SiF6 представляет собой сложный процесс. Через довольно продолжительный промежуток времени затвердевшая смесь имеет сильно щелочную реакцию, тогда как при полном взаимодействии продукты реакции должны получаться нейтральными. Поэтому следует считать, что кремнефторид натрия в смеси с трехмодульным стеклом должен оставаться непрореагировавшим. Рентгеноструктурным анализом не удается установить в затвердевшей смеси присутствия свободного Na2SiF6 [4].

Стеклобой — бой стекла, образующийся при производстве и использовании стеклянных изделий и листового стекла.

Стеклянный порошок, получаемый из отходов тарного и оконного стекла имеет насыпную плотность – 1600 кг/м3. Перед использованием бой стекла подвергается мойке, дроблению и помолу. Основу техногенных стекол составляет аморфный кремнезем. Химический состав боя стекла в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав боя стекла, %

SiO2 Al2O3 СаО MgO Na2O SO3 Прочее
72 1,8 6,5 4 14,3 0,4 1

В качестве пеноконцентрата применяется синтетический пенообразователь – Фэйри. Фэйри (русск. Фэйри Окси, в переводе с англ. Fairy – Фея) –  в основном используется в качестве моющего средства, производимого компанией «Procter & Gamble».

Пенообразование (в соответствии с ГОСТ 22567.1-77). Уровень pH – 8,1. (по ГОСТ 22567.5-93). Кратность пены – 12. Состав средства «Фэйри»: вода, sodium laureth sulfate, lauramine oxide   (неионное ПАВ), полипропилен гликоль, хлорид натрия (столовая соль), отдушка, polyethyleneimine ethoxylate propoxylate, phenoxyethanol (органический растворитель), 1,3-cyclohexanedimethanamine (специальный растворитель), sodium hydroxide, methylisothiazolinone, пропилен гликоль, красители, кумарин (отдушка), linalool  [5].

В экспериментальных исследованиях использовали методы, обеспечивающие подготовку исходных сырьевых материалов, приготовление формовочных масс, определение характеристик пены, поризацию композиций, твердение и испытание ячеистых материалов, определение термостойкости композиций. Для оценки эффективности поризации определяли кратность пены. Подготовка сырьевых материалов предполагала измельчение и последующее просеивание техногенных материалов для получения порошка с остатком на сите № 014 не более 5 – 10%. Раствор жидкого стекла требуемой плотности, готовили перемешиванием с водой, значение плотности измеряли ареометром.

Приготовление формовочной массы: кремнефторид натрия тщательно перемешивали с жидким стеклом, затем добавляли пеноконцентрат и все еще раз перемешивали (вручную). Сухие компоненты составов тщательно перемешивали, затем всыпали в раствор, после чего масса подвергалась вспениваю с помощью мешалки миксерного типа в течение 2 мин. Скорость вращения перемешивающего механизма 600 об/мин. Подвижность пенобетонных смесей определяли на малом вискозиметре Суттарда по диаметру расплыва смеси. Диаметр формовочных масс – 50 мм. Твердение и испытание образцов: формовали образцы размером 40х40х40 см, которые твердели в нормальных условиях, после производили распалубку, определяли плотность. Прочность композиций измеряли на гидравлическом прессе Р – 10.  Сушку образцов производили в лабораторном сушильном шкафу ШС-3 при температуре 500С.

Эффективность жидкостекольных композиций подтверждена целым рядом исследований [6-11]. Щелочесиликатные композиции затворяют жидким стеклом, поэтому необходимы сведенья о вспениваемости такого затворителя. В качестве  пенообразователя используется пеноконцентрат Фэйри. Для сравнения пену готовили также на основе воды. Для получения пены в жидкость объемом  50 мл вводили по 2 мл пеноконцентрата, после предварительного перемешивания массу вспенивали в течение 2 мин. Показатели кратности и синерезиса обеих пен представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристики пены

Время, мин Уменьшениеобъема, % Истечениежидкости, % Средняяплотность, кг/м3 Кратность
на воде нажидком стекле на воде нажидком стекле на воде нажидком стекле на воде нажидком стекле
0 0 0 0 0     87     208     12     5
10 8,3 20 29 15
20 15,0 36 38 31
30 23,0 52 50 48
40 33,0 64 56 60
50 38,0 72 60 69
60 43,0 80 63 75
70 48,0 82 67 79
80 55,0 84 75 83
90 62,0 88 81 86

Сравнительная характеристика обеих пен свидетельствует, что пены на основе жидкого стекла характеризуются большей плотностью и меньшей  устойчивостью, указанные особенности обусловлены повышенной плотностью жидкости затворителя.

Для определения техногенных материалов, обеспечивающих твердение щелочесиликатных композиций, использовали тонкомолотые техногенные материалы которые, затворяли раствором жидкого стекла плотностью 1320 кг/м3. Использованы: зола ТЭЦ, стеклобой, микросфера.

Жидкое стекло вводилось в количестве, которое обеспечивало получение удобоформуемой массы. Так как наполнители имеют различную среднюю плотность и размер частиц, то для получения композиций с одинаковой удобоукладываемостью подбирали необходимое «жидкое: твердое» отношение (Ж/Т). Результаты эксперимента приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Влияние вида техногенного наполнителя на свойства щелочесиликатных композиций

Вид наполнителя Средняя плотность, кг/м3 Ж/Т Предел прочности при сжатии, МПа,в возрасте, сут
3 7 28
Зола ТЭЦ 1375 0,71 5,6 9,6 33,0
Стеклобой 1875 0,38 6,9 14,4 46,0
Микросфера 750 0,89 4,3 10,8 16,3

Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность применения этих наполнителей для производства щелочесиликатных материалов. Композиции с наполнителем – стеклобоем – имеют наибольшую плотность и прочность; с наполнителем в виде микросферы и золы ТЭЦ   образцы обладают наименьшей плотность и прочностью.

Щелочесиликатные композиции затворяют жидким стеклом, поэтому необходимы сведенья о вспениваемости такого затворителя. Для проведения исследования было использовано жидкое стекло плотностей 1,2; 1,3 и 1,4 кг/м3. В качестве пенообразователя использовали пенообразователь Фэйри. Для получения пены в жидкость объемом 50 мл вводили по 2 мл пеноконцентрата, после предварительного перемешивания массу вспенивали в течение 2 мин. Показатели кратности и синерезиса  пен представлены в таблицах 4. Сравнительная характеристика пен свидетельствует, что пены на основе жидкого стекла с большей плотностью характеризуются большей средней плотностью и меньшей устойчивостью пены.

Таблица 4 – Характеристика пены на пенообразователе Фейри

Время, мин Уменьшение объема, %

Истечение жидкости, %

Средняя плотность, кг/м3

Кратность

Плотность жидкого стекла, кг/м3

1,2

1,3

1,4

1,2

1,3

1,4

1,2

1,3

1,4

1,2

1,3

1,4

0

0

0

0

0

0

0

300

307

469

4

4

2,8

15

0

0

11

100

50

20

30

25

0

29

100

60

50

45

50

0

29

100

70

60

60

50

0

29

100

80

70

Исследуемые формовочные массы подвергались вспениванию. В качестве пеноконцентрата использован – пенообразователь Фэйри (4% от объема вяжущего).

Формовочная масса готовилась в следующем порядке: в жидкое стекло всыпали кремнефторид натрия; смесь перемешивали. Затем вводили пеноконцентрат и кремнеземсодержащий наполнитель – стеклобой. Массу вспенивали с помощью миксера в течение 2 мин. Формовочная масса готовилась с разным соотношением Ж:Т – для выявления оптимального. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Влияние Ж:Т отношения на состояние пеномассы и свойства образцов

 Ж:Т Средняя плотность пеномассы, кг/м3  Кратностьпеномассы Средняя плотность образцов в возрасте, сут, кг/м3 Предел прочности при сжатии, в возрасте 7 суток, МПа
1 7
1:1,5 617 4,5 577
1:1,55 565 5,0 619
1:1,6 570 5,0 488 404 0,75
1:1,65 603 4,8 551 445 0,83
1:1,7 652 4,5 528 429 1,00
1:1,75 627 4,8 551 447 0,96
1:1,8 616 5,0 529 430 0,97
1:1,85 672 4,6 583 482 1,23
1:1,9 670 4,5 574 471 1,21
1:1,95 650 5,0 568 465 1,21
1:2 634 5,2 552 462 1,10

Исследования материала на основе жидкого стекла и тонкомолотого техногенного материала – стеклобоя, подтвердили целесообразность использования отходов в качестве наполнителей. Композиции на основе стеклобоя характеризуются высокой средней плотностью и показателями по прочности. Исследуемые образцы быстро схватываются и твердеют. Выявлены условия, обеспечивающие получение высокопористых пеноматериалов из щелочесиликатных композиций. Для обеспечения высокой вспенивающей способности материалов предпочтительно использование пенообразователя Фэйри в количестве 4% от массы жидкого стекла. Определено влияние отношения «жидкое: наполнитель» (Ж:Т) на свойства композиций. Установлено, что композиции с  Ж:Т=1:2 отличаются оптимальной плотностью – 460 кг/м3 и прочностью – 1,1 МПа в возрасте 7 суток.  Составы формовочных смесей для производства изделий включают: вяжущее – натриевое жидкое стекло, наполнитель – стеклобой, ускоритель твердения – кремнефторид натрия, пенообразователь – Фэйри.

Результаты научных исследований, технологические решения  свидетельствуют о технической возможности, экологической целесообразности и экономической эффективности использования стеклобоя в производстве теплоизоляционных материалов.


Библиографический список
  1. Ханов, Н.С. О некоторых проблемах производства и использования пенобетона /  Н.С. Ханов  // Строительные материалы. – 2008. – №6. – С. 31 – 32.
  2. Мусабаева, А.А. Строительство Казахстана на подъеме / А.А. Мусабаева // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2006. –  № 5. –  С. 8 – 12.
  3. Дворкин, О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности: Учебно-справочное пособие / Л.И.Дворкин, О.Л.Дворкин. – Ростов н/Д:  Феникс, 2007. – 368 с.
  4. Иващенко, А.И. Бетоны на жидком стекле / А.И. Иващенко. – Режим доступа: http://www/yandex.ru.
  5. «Procter & Gamble». Моющее средство «Fairy» / – Режим доступа: http://www/google.ru.
  6. Сидоров, В.И.   Легкий жаростойкий бетон ячеистой структуры /  В.И. Сидоров  // Строительные материалы. –2003. – №8. – C. 17-19 .
  7. Федосов, С.В. Жаростойкий фибропенобетон / С.В.Федосов, Г.В.Серегин,  И.Е.Чужбинкина // Научный журнал Орловского государственного технического университета «ИЗВЕСТИЯ ОрелГТУ», Строительство. Транспорт. – 2009. – №553. – С. 86-89.
  8. Кутугин, В.А. Получение теплоизоляционного материала на основе жидкого стекла / В.А. Кутугин, В.А. Лотов. – Режим доступа: http://www/yandex.ru.
  9. Сидоров, В.И. Получение эффективных водостойких утеплителей путем холодного вспенивания композиций жидкого стекла с некоторыми минеральными вяжущими / В.И.  Сидоров, Н.И. Малявский,  Б.В. Покидько.  – Режим доступа: http://www/yandex.ru.
  10. Кудяков, А.И. Зернистый теплоизоляционный материал на основе модифицированного жидкого стекла из микрокремнезема / А.И. Кудякова, Т.Н. Радина, М.Ю. Иванова. – Режим доступа: http://www/yandex.ru.
  11. Шаршов, М.В. Разработка составов жаростойких бетонов на основе  шлакового вяжущего активированного жидким стеклом / М.В Шаршов. – Режим доступа: http://www.yandex.ru.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Yuliya28»

Современные разновидности стеклобетона

Бетон по праву считается одним из самых востребованных и популярных строительных материалов. У него есть огромное количество преимуществ, но и без недостатков не обошлось. Главный его минус – номинальная устойчивость к растяжению. Устранить указанную проблему можно при помощи стекловолокна. Если внести его в готовый раствор, бетон станет гораздо прочнее.
Как показывает практика, стеклобетон можно изготовить собственноручно. Он отличается конструктивной лёгкостью и исключительно высокими эксплуатационными характеристиками.

Что такое стеклобетон

Если проводить сравнительную параллель между обычными и стеклосодержащими бетонами, легко выделить их высокие эксплуатационные свойства. Остановимся подробнее на преимуществах стеклобетона.

  1. Технические свойства готового материала существенно улучшаются при внесении в состав различных пластификаторов и добавок.
  2. Высокая прочность – материал характеризуется высокой устойчивостью на сгибание, сжатие, растягивание. Его устойчивость в 10-12 раз превышает прочность стандартного цемента.
  3. Лёгкость. Ключевые ингредиенты состава – стекловолокно, песок и цемент с минимальной зернистостью.
  4. Универсальность использования – стеклобетон – лучшая основа для облицовочных листов, панелей и блоков.
Очевидно, что стеклобетон, произведенный в заводских условиях гораздо качественнее и практичнее материала, изготовленного собственноручно.

Характеристики и классификация стеклобетонов
В зависимости от ингредиентов и состава стеклобетон принято классифицировать на следующие типы:

  • с включением битого стекла;
  • с лёгкими и устойчивыми оптическим волокном;
  • с добавлением стеклофибры;
  • со стеклом жидкого типа;
  • с включением композитных ингредиентов;
  • со связующим веществом в форме стекла.
Для каждой конкретной цели используются особые составы. Выбор в пользу того или иного изделия зависит от предназначения готового изделия.

Композитобетон

Бетон, армированный композитным стеклом, по своим техническим и эксплуатационным характеристикам ничем не уступает обычному железобетону. Главное отличие – отсутствие в составе металлических прутьев, которым уступило место прочное стекловолокно.

К главным «плюсам» композитного армирования причисляют:

  • высокие теплоизоляционные характеристики;
  • простота транспортировки – материал без проблем сворачивается в большие по размерам бухты;
  • невысокий век;
  • высокая устойчивость к воздействию влаги, внешних осадков;
  • доступная цена.
Устойчивость композитных прутьев на разрыв в 2.5 раза превосходит стальные изделия. Как следствие, в готовом изделии толщина стекловолоконных прутьев гораздо меньше стальных. Благодаря технологии армирования бетона и формирования арматурной прослойки на основе стеклофибры, итоговые конструкции получаются более быстрыми и легкими.

Отличительная черта стеклофибровых составов:

  • небольшой вес;
  • устойчивость к воздействию низких температур, что гарантирует облегчение строительных мероприятий в целом;
  • цемент без проблем фиксируется пластиковыми хомутами.
Композитобетон отличается высокой устойчивостью к воздействию внешних факторов. Железобетонные конструкции страдают от коррозии, в отличие от того же стеклокомпозитного состава. Благодаря этому нивелируется опасность нарушения конструктивной целостности поверхности.
У композитобетона небольшая толщина. По данному критерию он в разы превосходит железобетонные решения, сохраняя конструкционные характеристики. Как следствие, вес готового сооружения уменьшается, а прочность увеличивается в разы. Для стеклобетонного армирования не требуется никакой дополнительной обработки, защиты, в сравнении с традиционным металлическим армированием.

Бетон на основе жидкого стекла

Жидкое стекло – современный материал, основу которого составляет силикат. Именно он обеспечивает цементный состав высокой прочностью, инертностью к воздействию влаги, температурным колебаниям. Рассматриваемый материал – лучший выбор для возведения объектов в условиях болотистой местности. В этом случае жидкое стекло выступает в роли антисептика.
Бетон на основе жидкого стекла служит основой для связки каминов, печей, фундаментов и котлов.
Подходы к использованию жидкого стекла:

  1. Стекловолокно разбавляют с водой в необходимых пропорциях. В среднем на 5 л готового бетонного состава добавляют около 0.5 л жидкого стекла. Чтобы развести силикат натрия не требуется какой-либо особо чистой воды. В то же время бетонное изделие приобретает очередной «минус»: конструкция утрачивает свою хрупкость и на ее поверхности формируются трещины.
  2. Бетонное основание обрабатывают силикатом натрия, затем обрабатывается консистенцией на основе жидкого стекла и бетона. На сегодняшний день это лучший способ обеспечения защиты сооружений от влаги. Ключевое условие – грунтовать и штукатурить поверхность необходимо спустя 24 часа после нанесения бетонного раствора.
Отличительная черта бетонной смеси, в которую добавляют силикат натрия – высокая скорость затвердевания. Для этого отводится от 5 до 10 минут. Для обеспечения высокого качества строительных работ жидкое стекло предварительно разводят водой. Состав производится в небольших количествах.

Стеклофибробетон

Стеклофибробетон включает в себя устойчивую к воздействию щелочей стеклофибру. Речь идёт об универсальном строительном материале. Его используют в процессе производства листовых материалов, монолитных блоков. В цементный состав добавляют большое количество специализированных добавок: красители, быстрозатвердевающие пластификаторы, полимеры на основе акрила.

Преимущества современного стеклофибробетона:

  • конструктивная лёгкость;
  • механическая прочность;
  • инертность к разрушительному воздействию влаги;
  • исключительная декоративная составляющая.
В итоговый материал добавляют следующие ингредиенты: цементный раствор с мелкозернистой структурой, стекловолокно. Отличительные черты готовых изделий – исключительно высокая устойчивость на растяжение, изгиб, удары или сжатие.
Другие важные преимущества стеклофибробетона – инертность к воздействию низких температур, химическим реагентам. Приготовление бетонной смеси с включением в ее состав стекловолокна – продолжительный и трудоемкий процесс, успешность которого в значительной степени зависит от эффективности и равномерности распределения фибры в готовом составе. Ингредиенты вносят в состав уже готового замеса.
Смесь приобретает дополнительную жесткость, при этом утрачивают пластичность. Для большого слоя без специального виброуплотнения не обойтись. Что касается производства листового материала, то его производят посредством напыления.

Стеклооптикобетон

В состав стеклооптикобетона входит несколько важных компонентов: стеклянные длинные волокна, цементная матрица, ориентированные особым образом волокна. Что касается литраконовых блоков, то в их состав включают стеклоарматуру. Для этого материала характерна определенная прозрачность.
Что касается применения в домашних условиях, его используют только в контексте декоративного отделочного материала. Что касается промышленных объектов, то значение толщины зачастую достигает 5-10 м. Характерная черта современного стеклооптикобетона – высокая стоимость.

Стекло в форме связующего ингредиента

Перед внесением стекла в цементный состав, его тщательным образом измельчают, а затем пересеивают. Достигается это за счёт технологии грохота. Песок заменяют измельченным стеклом, размер гранул которого не превышает 0.5 см. В качестве крупного наполнителя используют частички от 0.5 см.
Порошок на основе стекла превращается в вяжущую субстанцию. При добавлении в состав готовой соды, стекло трансформируется в силикатный гель. После того, как цементный раствор окончательно затвердевает в сочетании с гелем, он трансформируется к устойчивый к кислотам состав.

Технология производства стеклобетона

Стеклянной бой крайне проблематично утилизировать, его не разрушают микроорганизмы или внешние факторы окружающей среды. За счёт этого отходы стекла приобрели широкую популярность в строительной отрасли. Технологически замес бетона с включением стеклянных остатков не отличается сложностью. Не требуется никаких дополнительных ингредиентов, либо специализированного оборудования.

Последовательность приготовления:

  1. Подготовительные мероприятия. На предварительном этапе происходит измельчение, сортирование и подготовку ингредиентов.
  2. Вместо песка используют стекло с фракциями, размером до 0.5 см.
  3. В качестве наполнителя применяют бой стекла большей фракции – от 0.5 см.
Что касается цемента, его используют только высшего качества. Среди компонентов большое распространение получили фибра и стеклобой.

Рекомендации по применению

Строительные материалы на основе стеклобетона широко применяются в нескольких областях:

  • дизайнерские элементы в сегменте паркового декорирования;
  • бордюры и декоративная тротуарная плитка;
  • реконструкционно-восстановительные работы в старых усадьбах, дворцах, храмах и замках;
  • элементы ландшафтного дизайна;
  • облицовочный материал для стен.
Неоспоримое преимущество современного стеклобетона – абсолютная экологическая безопасность. Это лучшее решение для возведения несущих конструкций, наружных, а также внутренних перегородок.
 

Пять инновационных материалов, которые могут изменить конструкцию

Многие из наиболее широко используемых сегодня строительных материалов имеют ограничения, особенно в том, что касается их воздействия на окружающую среду. В ответ инженеры-новаторы по всему миру разработали новые строительные материалы, которые могут стать альтернативой.

Какой искусственный материал наиболее широко используется в мире? Он окружает вас днем ​​и ночью — когда вы работаете, когда вы развлекаетесь и когда вы спите.

Ответ — цемент.

Цемент, наряду с другими распространенными строительными материалами, такими как кирпич, дерево, сталь и стекло, почти повсеместно используется в строительстве. Эти популярные строительные материалы стали повсеместными во многом благодаря своей универсальности, низкой стоимости и практичности. Тем не менее, у них есть свои пределы.

Например, согласно исследованию 2017 года, мировое производство цемента составляет около 5% антропогенных выбросов CO2 каждый год.Производство кирпича также обвиняется в ряде болезней, в том числе в деградации почвы из-за источников сырья. И, конечно же, ожоги дерева, ржавчина стали и разбитие стекла.

В ответ на эти недостатки инженеры, ученые и начинающие компании предлагают альтернативные материалы, которые, по их словам, могут помочь улучшить наши существующие строительные элементы. Здесь мы рассмотрим пять наиболее интересных из них.

1. Биопластики, напечатанные на 3D-принтере

Отходы — серьезная проблема в строительной отрасли.Согласно различным исследованиям, количество строительных материалов, попадающих в отходы, составляет от 20 до 30 процентов, что представляет собой огромные экологические и экономические издержки.

Именно здесь, по мнению голландской компании Aectual, ее биопластиковые конструкции могут реально изменить ситуацию. Компания использует большие 3D-принтеры для создания сложных и изысканных конструкций, от полов до фасадов, лестниц и даже целых зданий. Помимо использования 3D-принтеров для строительства зданий, особенно инновационным с точки зрения экологичности и сокращения отходов является использование биопластика.

Фирма заявляет, что биопластики, используемые в ее 3D-принтерах, сделаны из 100% возобновляемых полимеров растительного происхождения, а также могут использоваться переработанные пластмассы (следует отметить, что производство биопластиков по-прежнему требует крупномасштабного производства растений, таких как кукуруза ). Более того, если принтер допустит ошибку, пластик можно просто измельчить и вернуть в смесь, в результате чего в строительных проектах вообще не будет отходов — по крайней мере, теоретически.

2. Цемент «Программируемый»

Когда цемент (заполнитель из различных материалов) смешивают с водой, песком и камнем и оставляют сохнуть, он образует бетон — основу подавляющего большинства современных зданий. Но бетон пористый, пропускает воду и химические вещества. Это разрушает сам бетон и может привести к образованию ржавчины на любых стальных опорах, находящихся внутри него. Проблема в том, что на молекулярном уровне частицы бетона образуются случайным образом, позволяя жидкости и другим соединениям проходить через них.

Ученые из Университета Райса, штат Техас, открыли метод «программирования» молекулярной структуры бетона по мере его схватывания, что означает, что строители могут «сказать» цементу, чтобы он формировался в более плотно упакованные кубы, сферы или ромбовидные структуры, например. .Команда обнаружила, что, добавляя отрицательно и положительно заряженные поверхностно-активные вещества (соединения, которые снижают поверхностное натяжение) в цементную смесь, они могут контролировать форму, которую частицы цемента принимают при затвердевании цемента.

С практической точки зрения это означает, что бетон более твердый, менее пористый и прочный. Более того, ученые предполагают, что это означает, что для создания прочных конструкций потребуется меньше бетона.

3. Гидрокерамика

Представьте себе жаркий летний день в душном офисе.Решение: включите кондиционер. Системы кондиционирования воздуха вносят огромный вклад в счета за электроэнергию, особенно в более теплом климате. Итак, что, если бы здания могли быть спроектированы с использованием материалов, которые управляют этой температурой?

Это было целью недавнего проекта архитектурной школы IAAC в Барселоне. Исследователи разработали материал-прототип — продукт, который они называют гидрокерамикой, — который пассивно охлаждает здания и может снизить внутреннюю температуру на целых 5 ° C по сравнению с наружным уровнем.

По сути, этот материал представляет собой своего рода фасад из керамических панелей, пропитанных гидрогелем, нерастворимым полимером, который может впитывать воду, в 500 раз превышающую его вес. Применительно к зданиям у этого есть довольно интригующие возможности. Поскольку гидрогель встроен в керамический фасад здания, он способен поглощать влагу из воздуха. В жаркие дни вода, содержащаяся в полимере, начинает испаряться, что оказывает охлаждающее воздействие на здание — IAAC описывает это как здание, «дышащее» через испарение и пот.Исследователи предполагают, что здания, облицованные этим материалом, будут на 5-6 ° C холоднее, чем наружная температура, и могут снизить счета за кондиционирование воздуха на 28%.

4. Кирпичи bioMASON

Триллионы кирпичей производятся каждый год, и большинство из них нагревается до чрезвычайно высоких температур в печах как часть процесса — все это требует большого количества энергии. И именно здесь компания bioMASON надеется изменить ситуацию к лучшему.

Стартап открыл способ выращивания бетонных кирпичей при температуре окружающей среды, что устраняет необходимость их обжига.Вдохновленная образованием кораллов — природного, но твердого вещества — компания разработала метод «выращивания» цементных кирпичей. Компания помещает песок в прямоугольные формы, а затем вводит бактерии, которые обволакивают песчинки. Затем они «кормят» эту смесь водой, богатой питательными веществами, в течение нескольких дней.

В результате кристаллы карбоната кальция «растут» вокруг каждой песчинки и всего за несколько дней образуют твердое камнеобразное вещество. Компания BioMASON заявляет, что ее продукты не уступают стандартным кирпичам, но при этом требуют значительно меньше энергии для создания, а это означает, что они намного более экологичны.

5. Панель Alusion

Разнообразие материалов, используемых для потолков, полов и облицовки, часто ограничивается кирпичом, листовым металлом, бетоном или окрашенной штукатуркой. ALUSION, продукт канадской фирмы Cymat Technologies, призван предоставить архитекторам и дизайнерам нечто большее.

Утверждается, что этот материал уникально универсален и подходит для покрытия зданий, дверей, полов и многого другого. Компания из Торонто открыла способ нагнетания воздуха в расплавленный алюминий, который образует пузырьки благодаря дисперсии керамических частиц в смеси — аналогично тому, как пузырьки воздуха образуются в плитке шоколада.

Помимо великолепного дизайнерского материала, ALUSION обеспечивает снижение шума, 100-процентную переработку, прочность и негорючесть.

Хотя несомненно, что многие из ведущих строительных материалов сегодня будут использоваться в ближайшие десятилетия, если не столетия, разработка альтернатив, безусловно, многообещающая.

По крайней мере, наличие доступа к более широкому спектру исходных материалов гарантирует, что строительный сектор построен на прочном фундаменте.

История

Укрепляющийся римский бетон

Это давно было загадкой древней инженерии: как римляне строили бетонные конструкции, просуществовавшие тысячи лет, в то время как бетон сегодня редко бывает дольше нескольких десятилетий? Римляне вложили значительные средства в разработку бетона, который мог выдерживать землетрясения, оставался устойчивым к коррозионной морской воде и сохранял свою форму даже без стальной опоры. Теперь ученые говорят, что раскрыли рецепт.

Исследование римского бетона в 2017 году показало, что он состоит из вулканического пепла, морской воды, извести и кусков вулканической породы. При первом закладке между этими ингредиентами будут происходить химические реакции с образованием новых веществ, в том числе редкого минерала, называемого тоберморит. Любопытно, что всякий раз, когда в цементе появляется трещина, появляется больше кристаллов тоберморита, которые закрывают трещину.

Римский бетон основан на редком вулканическом пепле, что затрудняет его повсеместное воспроизведение. Тем не менее, открытие предлагает нам новый взгляд на бетон: в то время как современный материал предназначен для твердения и никогда не меняется, римский подход дает бетон, который эффективно самовосстанавливается.Найдя материал, имитирующий римский ясень, мы смогли построить конструкции, которые выдержали бы испытание временем.

Подпишитесь на электронную рассылку новостей E&T, чтобы получать такие отличные новости, как эта, каждый день.

Представлен строительный материал будущего — ScienceDaily

Ученые разработали новый строительный материал, огнестойкий к температурам, превышающим 1100 градусов Цельсия, изготовленный в основном из переработанного материала и столь же универсальный, как и бетон.

Жидкий гранит

представляет собой настоящий прорыв в снижении риска возгорания в зданиях, поскольку, в отличие от бетона, он не взрывается при высоких температурах. Он также может выдерживать высокие температуры в течение более длительных периодов времени, предлагая ценные минуты в случае пожара.

Материал состоит на 30–70% из вторичного сырья, в основном из промышленных продуктов. Он использует менее одной трети цемента, используемого в сборном железобетоне, что также снижает его углеродный след.

Продукт был разработан в Университете Шеффилда Халлама и доступен от Liquid Granite Ltd.Новый материал используется рядом организаций в строительных проектах, так как он имеет четырехчасовую огнестойкость, что означает, что он обеспечивает высший уровень защиты в случае пожара.

Профессор Пал Мангат, директор Центра управления инфраструктурой в Университете Шеффилд Халлам, разработал жидкий гранит. Он объясняет: «Жидкий гранит — очень универсальный материал, который можно использовать так же, как и бетон. Тот факт, что он имеет высокий уровень огнестойкости, означает, что его можно использовать в областях, где пожарная безопасность имеет решающее значение, например, в области энергетики. станции, а также в жилых и коммерческих зданиях могут предложить дополнительное время для эвакуации в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

«Продукт заменяет большую часть цемента в стандартном бетоне с секретной формулой продуктов для изменения основных свойств материала. Я считаю, что у него большой потенциал в будущем».

Боб Ричардс из Liquid Granite сказал: «Строительная промышленность уже вызвала большой интерес к этому продукту, и он был поставлен на такие проекты, как Олимпийская деревня и торговый центр Stratford в Лондоне в виде огнестойкости. перемычки производства King Stone Products ».Это действительно повлияет на безопасность наших зданий и потенциально может спасти жизни «.

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Шеффилд Халлам . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

5 наиболее часто используемых строительных материалов | 2020

В строительной отрасли используются различные строительные материалы для различных аспектов строительства дома. Архитекторы консультируются с инженерами-строителями по вопросам несущей способности материалов, из которых они проектируют, и наиболее распространенными материалами являются бетон, сталь, дерево, кладка и камень.Каждый из них имеет разную прочность, вес и долговечность, что делает их подходящими для различных целей. Существуют национальные стандарты и методы испытаний, которые регулируют использование строительных материалов в строительной отрасли, так что на них можно положиться при обеспечении структурной целостности. Архитекторы также выбирают материалы исходя из стоимости и эстетики.

Строительные материалы обычно делятся на две категории: природные и искусственные. Такие материалы, как камень и дерево, являются натуральными, а бетон, каменная кладка и сталь — искусственными.Но оба должны быть подготовлены или обработаны, прежде чем они будут использоваться в строительстве. Вот список строительных материалов, которые обычно используются в строительстве.

1. Сталь

Сталь

— это металлический сплав железа и углерода, а часто и других легирующих материалов, входящих в его состав, которые делают его более прочным и устойчивым к разрушению, чем железо. Нержавеющие стали устойчивы к коррозии и окислению из-за дополнительного хрома в их составе. Поскольку он настолько прочен по сравнению с его весом и размерами, инженеры-строители используют его в качестве структурного каркаса высоких современных зданий и крупных промышленных объектов.Некоторые из его качеств включают:

  • Сталь имеет высокие отношения прочности к массе и прочности к размеру.
  • Дорогой по сравнению с другими металлами. Инженеры-конструкторы могут проконсультироваться по выбору наиболее экономически эффективных размеров для использования в доме, чтобы выдержать фактическую нагрузку на здание.
  • Установка стали требует меньше времени, чем бетон.
  • Его можно установить в любой среде.
  • Сталь может быть подвержена коррозии при неправильной установке или обслуживании.

Хром, золото и серебро обычно используются для отделки или декорирования, поскольку им не хватает прочности на растяжение стали.

2. Бетон

Бетон — это композитный материал, состоящий из мелкого и крупного заполнителя (например, гравия, щебня, переработанного бетона и геосинтетических заполнителей), связанных жидким вяжущим, например цементом, который со временем затвердевает или затвердевает. Портландцемент является наиболее распространенным типом цемента и представляет собой мелкодисперсный порошок, получаемый путем нагревания известняковых и глиняных материалов в печи и добавления гипса. Итак, бетон с портландцементом состоит из минерального заполнителя, связанного с портландцементом и водой.После смешивания цемент затвердевает или затвердевает, превращаясь в подобный камню материал, который мы считаем бетоном.

Бетонные атрибуты:

  • Прочность зависит от смеси. Поставщики бетонной промышленности обычно предоставляют материалы, из которых изготовлен бетон, и проверяют бетонную смесь на ее прочность.
  • Бетон можно заливать в форму, чтобы принимать практически любую форму и затвердевать в материал, подобный камню.
  • Для отверждения требуется не менее семи дней, поэтому инженеры и архитекторы должны учитывать это время отверждения при составлении графиков строительства бетонных конструкций.
  • Универсальность, стоимость и прочность делают его идеальным материалом для фундамента дома. Бетонный фундамент дома является обычным делом, поскольку он может нести большую нагрузку и противостоять силам окружающей среды.
  • Для повышения прочности бетона на растяжение инженеры часто планируют армировать его стальными стержнями или стержнями (арматурой).

3. Дерево

Среди самых старых или, возможно, самых старых строительных материалов, древесина использовалась в течение тысяч лет и обладает свойствами, которые делают ее идеальным строительным материалом — даже во времена инженерных и синтетических материалов.

Для использования в строительстве деревянные детали строгаются на станке и разрезаются на стандартные размеры, такие как 2 «x4» (фактическое 1,5 «x3,5») и 2 «x6» (фактическое 1,5 «x5,5»), чтобы их размеры можно точно учесть в планах строительства — это известно как размерная древесина. Древесину больших размеров обычно называют древесиной или балками, и ее часто используют для создания каркасов больших конструкций, таких как мосты и многоэтажные здания.

Некоторые породы деревьев лучше подходят для одних целей и для использования в одних климатических условиях, чем другие.Строительные инженеры и архитекторы могут определить, какая древесина идеально подходит для строительного проекта.

  • Это легкодоступный и экономичный природный ресурс.
  • Древесина относительно легкая и ее легко стандартизировать по размеру.
  • Он обеспечивает хорошую изоляцию, поэтому многие архитекторы и инженеры любят использовать его для домов и жилых домов.
  • Древесина обладает высокой прочностью на разрыв — сохраняет свою прочность при изгибе — и очень прочна при вертикальном сжатии.
  • Из-за того, что древесина легкая и требует обработки под давлением, чтобы вступить в контакт с окружающей почвой, древесина является менее популярным выбором для фундаментов или стен подвала. (Однако постоянный деревянный фундамент, известный как PWFs, набирает популярность среди строителей благодаря теплому и уютному жилому пространству в подвале из дерева, которое они предлагают.) Чаще всего дома с деревянным каркасом обычно имеют железобетонный фундамент или фундамент из опор и балок.

Возможный процесс для деталей, больших и малых
Возможно, более оптимизированная версия процесса вскоре может дать сложные стеклянные компоненты, такие как линзы, экраны и крошечные компоненты для микропроцессоров и другого оборудования.Его можно даже расширить для производства стеклянных панелей и окон для зданий, транспортных средств и многого другого.

Есть мысли по поводу этой разработки? Расскажите нам, что вы думаете, в комментариях.

Источники статей
https://www.nytimes.com
http://www.smithsonianmag.com
http://www.theverge.com
http://news.mit.edu

Когда стекло действует как бетон и сталь

Это простые вещи, но далеко не простые. «Конечно, стекло — необычный материал», — сказал Джеймс Карпентер из James Carpenter Design Associates, который проектировал стеклянные фасады и другие конструкции и был консультантом производителя стекла Corning в 1970-х годах. «Поскольку мы действительно не знаем, что это такое».

Хотя давно ведутся споры о том, является ли стекло твердым или жидким, в настоящее время его обычно называют аморфным твердым телом (нет никаких доказательств того, что оно очень медленно течет с течением времени как жидкость). Некристаллическая структура достигается за счет относительно быстрого охлаждения ниже так называемой температуры стеклования, около 1000 градусов по Фаренгейту для разновидности натронной извести.

При дальнейшем охлаждении и резке безупречное стекло становится очень прочным.Но, как новая машина, которая резко падает в цене, как только она выезжает со стоянки, стекло начинает терять свою прочность в тот момент, когда оно было изготовлено. Крошечные трещины начинают образовываться при контакте с другими поверхностями или даже с водяным паром и углекислым газом.

«Если вы возьмете свежеприготовленную поверхность и подуйте на нее своим дыханием, вы уменьшите прочность стекла в два раза», — сказал Суреш Гулати, инженер-механик и самопровозглашенный «человек силы», вышедший на пенсию. в 2000 году, проработав 33 года в Corning, но по-прежнему работает в компании консультантом.

Даже одна молекула газа может разорвать кремний-кислородную связь в стекле, что приведет к дефекту, сказал Карло Г. Пантано, профессор материаловедения в Университете штата Пенсильвания. В то время как стекло очень прочно при сжатии, растягивающие напряжения заставят эти крошечные трещины начать расти, соединяясь связью. «Вот что заставляет стекло разбиваться», — сказал доктор Пантано. «А если не сломается, то ослабит».

Защитные покрытия — это один из способов избежать новых трещин, хотя они могут повлиять на прозрачность, что является основной причиной использования стекла.Изменение рецепта стекла также может затруднить образование и распространение трещин. «Есть некоторые свидетельства того, что вы можете модифицировать состав, чтобы сделать его сильнее», — сказал доктор Стивенс, хотя это может привести к изменению других свойств или увеличению стоимости стекла. (И стеклянные проекты для начала обходятся недешево; стекло в проекте Sears Tower стоит более 40 000 долларов за коробку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.