Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.11.2018


17.11.2018


17.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


09.11.2018


05.11.2018


02.11.2018


26.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Технология композиционных строительных материалов и изделий

Технология композиционных строительных материалов и изделий

30.03.2016

Технология изготовления материалов и изделий из КМ включает несколько этапов: подготовку компонентов; приготовление смесей; производство материалов и изделий.
Процесс подготовки компонентов предусматривает: приготовление и использование наполнителей требуемой физико-химической активности и дисперсности; введение активизированных наполнителей; широкое применение химических добавок, пластификаторов, ПАВ и других модифицирующих веществ с целью сокращения расхода вяжущих, изменения реологических свойств смеси и улучшения физико-технических свойств; использование заполнителей с высокой степенью чистоты и модификацией поверхности, четкое фракционирование заполнителей и применение их смесей.
Приготовление смесей — важнейший этап, от которого во многом зависят свойства КСМ. Полиструктурная теория предопределяет раздельную технологию приготовления смесей, в соответствии с которой отдельно в скоростных смесителях готовятся связующие и в обычных — смесь заполнителей с последующим их совмещением со связующим. Такая технология позволяет более эффективно управлять структурой и свойствами КСМ. Интенсификация механических и физических воздействий при перемешивании на уровне микроструктуры обеспечивает лучшее распределение наполнителей, ПАВ и модифицирующих веществ в связующем, способствует активизации вяжущих и наполнителей и тем самым создает оптимальные условия кластерообразования. При отдельном смешивании заполнителей поваляется возможность обработки их химическими веществами, полимерными соединениями и т. д. Данная технология является основной при производстве асфальтовых и полимерных бетонов.
Полимерные связующие приготавливаются в специальных быстроходных смесителях периодического или непрерывного действия (типа СБ-81, С-80 и др.) с частотой вращения рабочего органа 200—1000 мин-1. Порядок совмещения компонентов в смесителе следующий: смола, модификаторы, наполнитель, отвердитель. Длительность перемешивания — 25—30 с. Полученное полимерное связующее подается в смеситель с заполнителем или может быть использовано непосредственно я качестве клея или мастики. Для изготовления полимербетонных смесей используются бетоносмесители принудительного перемешивания периодического или непрерывного действия (типа С-742, С-981). В основном смесителе сначала перемешиваются отдельно заполнители в течение 30—60 с, а затем полимерное связующее и заполнители я течение 1,5—2 мин.
В настоящее время идет внедрение раздельной технологии и при получении бетонов на неорганических связующих, прежде всего цементных бетонов. Существующая технология приготовления цементно-бетонных смесей, основанная на медленном смешивании составляющих компонентов, не позволяет раскрыть большие потенциальные возможности цементов и бетонов на их основе. При раздельной технологии за счет интенсивных механических воздействий на цементно-водную систему происходит активизации цемента, улучшающая его гидравлические свойства, а также появляется возможность оптимально наполнить бетоны на всех структурных уровнях. Введение наполнителей оптимальной крупности и поверхностной активности способствует уменьшению расхода цемента до 25 % для тяжелых и до 40 % для легких бетонов без снижения их механических и эксплуатационных характеристик. Новая технология не требует значительной перестройки батоносмесительных узлов, а лишь предусматривает установку дополнительного смесителя — активатора растворной смеси. К числу таких смесителей относятся СА-400/300 в, СА-700/600 в, СА-600/830, СА-600/800 и др. Очередность загрузки смесителе компонентами следующая. Сначала подают воду и наполнитель и перемешивают их в течение 10—15 с. Затем вводят цемент и добавки и смесь перемешивают в течение 50—60 с.
Новый подход к технологии изготовления KCM позволил создать в рамках полиструктурной теории каркасные композиты, которые можно отнести к классу материалов с направленной макроструктурой. В строительном материаловедении к таковым причисляются бетоны раздельного бетонирования, бетоны, изготавливаемые вибронагнетательным способом, бетоны с фиксированным щебеночным каркасом, бетоны с заполнителями, выполненными в виде плоских или пространственных решеток. Каркасная технология способствует снижению трудоемкости изготовления различных строительных изделий.
Технология раздельного бетонирования строится на втапливании крупного заполнителя в растворную смесь или на заполнении раствором межзеренного пространства предварительно уложенных в форму заполнителей. По первому способу, предложенному С.В. Шестоперовым, заполнитель втапливается в раствор под действием собственной массы с применением или без применения вибрирования. Заполнение межзеренных пустот заполнителя (второй способ) возможно путем подачи раствора сверху или снизу. При бетонировании сверху производится заливка заполнителей высокоподвижным раствором при послойном вибрировании. При бетонировании снизу подача раствора осуществляется под действием массы столба раствора, содержащегося во вливающих трубах (гравитационный метод), или под действием давления, развиваемого специальными растворонагнетательными механизмами (инъекционный метод).
Анализ научно-исследовательских работ показывает, что достоинства раздельного способа бетонировании конструкций наиболее полно реализуются при инъекционном методе при одновременном вибрировании раствора. Прочность бетонов, изготовленных с применением инъекционного и гравитационного методов, составляет соответственно 10,7—17,5 и 10,0—12,5 МПа, причем первый позволяет получать бетоны с более равномерной прочностью и плотностью. В то же время, как отмечается в работе, применение инъекционных способов сдерживается из-за недостаточной прочности получаемых бетонов, которая может снижаться вследствие наличия сухих контактов между зернами заполнителя, некачественного заполнения раствором пустот между зернами заполнителя, а также малой прочности растворной составляющей, имеющей высокое содержание воды (водоцементное отношение порядка 0,55 и выше). Высокое содержание воды в растворных смесях обусловливается необходимостью придания раствору большей подвижности для как можно более глубокого проникновения в межзеренное пространство.
П.В. Проценко установил, что структуру и свойства инъекционных бетонов можно улучшить при проведении одновременного вибрирования крупного заполнителя, растворной составляющей и получаемой при этом бетонной смеси. Такая технология была названа вибронагнетательным способом формования бетонных конструкций. Авторами этого исследования разработана технология, изучены вопросы структурообразования и свойства бетонов. Установлено, что при вибронагнетательном способе дальность проникновения раствора в межзеренное пространство заполнителей увеличивается в 2—2,5 раза по сравнению с инъекционным, это позволяет снизить содержание воды в растворной смеси. Вибрирование заполнителей во время пропитки пустот способствует лучшему обволакиванию зерен цементным тестом и тем самым повышает адгезионное взаимодействие раствора с заполнителями. Бетон на гранитном заполнителе, цементе марки 500, цементно-песчаном растворе состава 1:0,9 при водоцементном отношении 0,4, изготовленный вибронагнетательным способом, имеет прочность при сжатии 51 МПа.
Формование конструкций вибронагнетательным способом эффективно при бетонировании массивных гидротехнических сооружений на минеральных неорганических связующих. Однако изготовление армированных тонкостенных конструкций, полов, а также изделий на основе органических связующих сопровождается значительными сложностями. К тому же при приготовлении этих бетонов технологически трудно получать ровные поверхности изделий. При производстве указанных конструкций более эффективен способ формования изделий с фиксированным щебеночным каркасом. Раздельное формование сборных и железобетонных изделий с фиксированным щебеночным каркасом включает следующие процессы: установка арматурного каркаса в форму; подача отдозированного, предварительно смоченного водой или водным раствором ПВА крупного заполнителя; предварительное уплотнение щебня с досыпкой заполнители в форму на полную ее высоту; фиксация положения щебеночного каркаса с помощью прижимной перфорированной крышки, прикрепленной к верху формы; заполнение межзеренного пространства крупного заполнителя цементно-песчаным раствором Бетоны с фиксированным щебеночным каркасом эффективны для производства стоек, колонн, элементов опор — стенок мостов, сплошных и некоторых типов ребристых плит. Их прочность выше на 15 % по сравнению с бетонами, выполненными без фиксации заполнителей.
В работах А.В. Нехорошева и его учеников предлагается способ изготовления изделий на заполнителях, которые соединены между собой в плоские или пространственные решетки, имеющие кубическую, тетрагональную или гексагональную структуру. Эти материалы характеризуются повышенной прочностью, но трудоемки в изготовлении. К тому же решетки из заполнителей можно выполнить только из тех материалов, которые поддаются формованию.
Анализ вышеприведенных технологий показывает, что перспективным путем формования бетонов с заданным комплексом свойств и с направленной макроструктурой является создание каркасных композитов, рациональные способы изготовления которых и настоящее время не исследованы.
Для уплотнения свежеприготовленных смесей KCM применяют вибрирование, вибропрессование и центрифугирование. В работах указывается, что виброуплотнение бетонных смесей на полимерных связующих необходимо производить при повышенных амплитудах и частотах. Оптимальными являются амплитуда 5 мм и частота 75 Гц. В этом случае резко повышаются прочность и плотность образцов. Эффективны для уплотнения ударные столы, вибрирующие с частотой 250—300 кол/мин и амплитудой 2—3 мм. При их применении достигается 20 % экономия связующего. Большой эффект дает вибропрессование: при давлении 25 МПа можно получать плотные композиции, содержащие 6 % смолы. Центрифугирование смеси используется в основном при изготовлении труб. Осуществляется оно послойно. Первый и второй слои формируются при скорости вращения формы 100—150 об/мин в течение 3 мин, а уплотняются — при 750—800 об/мин в течение 4—8 мин до появления на поверхности труби полимерной пленки.
Разработки, проведенные в последнее время, показали целесообразность двухстадийного режима уплотнения смесей в изделиях, учитывающего различные реологические характеристики микро- и макроструктуры. В соответствии для уплотнения микроструктуры эффективны высокочастотные механические воздействия с малой амплитудой, а для макроструктуры, напротив, — низкочастотное вибрирование с повышенными амплитудами колебаний. Поэтому уплотнение должно начинаться в режиме, оптимальном для микроструктуры, и завершаться режимом, оптимальным для макроструктуры.
Для ускорения отверждения изделия из KCM подвергаются термообработке, нагреву электромагнитной энергией сверхвысоких частот или радиационной обработке. Современные энергосберегающие технологии направлены на сокращение длительности и снижение температуры прогрева изделий, использование солнечной энергии и применение мягких режимов тепловой обработки в сочетании с добавками-ускорителями.