Полистиролбетон пропорции: Полистиролбетон своими руками: состав и пропорции

Содержание

Полистиролбетон своими руками: изготовление, состав, пропорции

Полистиролбетон является популярным строительным материалом, который отличается высокими теплоизоляционными и прочностными свойствами. Его применяют для различных целей, начиная от возведения стен и заканчивая утеплением напольного покрытия. За счет простой технологии изготовления полистиролбетона и минимальных затрат производство материала становится популярным направлением в частном бизнесе.

Содержание

1 Изготовление раствора
2 Свойства и назначение
- 2.1 Характеристики
- 2.2 Область применения
3 Достоинства
4 Недостатки
5 Материалы для производства
6 Оборудование
7 Пропорции цемента
8 Как делать
- 8.1 Перерасчет объемов
- 8.2 Последовательность замешивания

Изготовление раствора

Тема производства полистиролбетона своими руками возникает у многих застройщиков, особенно если необходимо создавать изделия для утепления и обустройства стен.

В составе раствора присутствует цементная смесь и гранулированный пенополистирол (шарики пенопласта). Они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами и обеспечивают высокую степень теплозащиты. Еще в состав добавляются пластификаторы, способствующие повышению прочности и надежности конечной продукции.

И самостоятельное изготовление полистиролбетона имеет массу плюсов, поскольку оно позволяет получить полезный опыт и снизить финансовые затраты на реализацию строительного проекта.

Свойства и назначение

Характеристики полистиролбетона учитывают его легкость и практичность. Такой композитный материал производится по простой технологии с минимальными финансовыми вложениями.

Характеристики

Полистиролбетон относится к группе композиционных стройматериалов, основанных на портландцементе или его разновидностях, кремнеземистом заполнителе, а также пористом компоненте.

Процесс изготовления предусматривает равномерное соединение исходного сырья, включая:

Цементную смесь.
Песок.
Воду.
Гранулированный полистирол.

Раствор помещается в подготовленные формы или опалубку на стройплощадке. Чтобы создать качественный материал, можно задействовать простые смесители.

К основным свойствам полистиролбетона следует отнести:

Большой срок службы — больше 100 лет.
Соответствие стандартам экологической безопасности.
Высокая степень паропроницаемости.
Устойчивость к воспламенениям.
Высокие влаго- и морозостойкие свойства.
Хорошие шумоизоляционные параметры.

Список эксплуатационных характеристик выглядит следующим образом:

Технологичность — за счет небольшого веса и правильной геометрии блоков, создавать на их основе стены и перекрытия достаточно просто и быстро.
Теплоизоляционные свойства — стеновая конструкция толщиной 30 см может удерживать столько тепла, как кирпичная стена на 180 см. Показатели теплопроводности варьируются от 0,7 до 0,1 Вт/мС. Это способствует снижению затрат тепловой энергии в 5 раз.
Паропроницаемость. За счет хорошего пропускания влаги и воздуха стены из полистиролбетона могут «дышать», что обеспечивает стабильную регуляцию влажности.
Долговечность — по мере эксплуатации полистиролбетонные блоки приобретают дополнительную прочность. Заявленный срок службы превышает 100 лет.
Температурный диапазон, при котором разрешается использование материала, варьируется в пределах -60…+70°C.
Доступная стоимость — 1 кв. м стены из полистиролбетона обойдется намного дешевле, чем другой вариант.
Теплоинертность — здания эффективно прогреваются, при этом их охлаждение занимает большой промежуток времени.
Экологичность — поскольку для производства материала используется цемент, вода, древесная смола и безопасный полистирол, конечная продукция соответствует всем требованиям экологичности.
Класс горючести — по показателям пожаробезопасности полистиролбетон относится к классу НГ1 (негорючий). Материалу не страшны влияния открытого огня, поскольку при воспламенениях поверхностные гранулы начинают испаряться.
Вес — блоки размером 200х300х600 мм весят не больше 18 кг. Такая характеристика обеспечивает высокую скорость кладки и уменьшенный объем трудозатрат.
Прочностные показатели — стена толщиной 30 см способна выдерживать распределенную нагрузку до 35 т на пог. м.
Гидроизоляционные свойства — материал поглощает не больше 4% влаги, что в 4 раза меньше, чем кирпича или древесины. Вероятность образования грибков практически исключается.
Шумоизоляция — 30 см стена способна поглощать больше 70дБ звука.

Область применения

Перед тем как начать производить полистиролбетонные блоки своими руками, следует рассмотреть основные сферы их применения. Такие конструкции востребованы при обустройстве стяжки или внутренних перегородок, возведении стен и утеплении построек разного назначения.

Еще материал используется при производстве фасадных панелей или жидких растворов для заливки монолитных объектов.

Достоинства

К плюсам полистиролбетонных изделий относят такие пункты:

Изделия из полистиролбетона не нуждаются в дополнительном утеплении пенопластом или минеральной ватой, поскольку они характеризуются высокими теплоизоляционными свойствами.
Звуко- и теплоизоляция входят в список ключевых преимуществ, за счет которых люди выбирают полистиролбетон — теплопроводность материала достаточно низкая, поскольку при его укладке практически не появляются швы. Заявленная шумоизоляция равна 37 ДБ для стены с толщиной 100 мм. Соединение элементов требует использования специального клея.
Обрабатывать материал достаточно легко и комфортно. При этом самостоятельное производство отличается низкой материалоемкостью и снижает потребность в растворе на 70%.
Монтажные работы не требуют особых навыков и выполняются в короткие сроки. За счет небольшого веса и габаритов транспортировка, закрепление и другие действия с блоками упрощаются.
Улучшенная устойчивость к негативным влияниям окружающей среды. Изделия не боятся воздействия влаги, отрицательных температур, плесени или грибка.
Эксплуатационный срок материала может превышать 100 лет. Благодаря этому достоинству он пользуется большой популярностью и применяется в разных сферах человеческой деятельности.
Конструкции на базе блоков полистиролбетона соответствуют современным стандартам экологической и санитарно-гигиенической безопасности.
Обработка поверхностей изделий не требует особых усилий или навыков.

Недостатки

Однако кроме плюсов, пенополистиролбетон может иметь и важные недостатки. Среди них:

Небольшая прочность крепления. Для монтажа дюбелей и анкерных крепежей понадобится использование бетонной смеси марки М150. Если упустить этот момент, элемент можно будет изъять руками. В продаже предлагаются специальные анкеры и дюбеля для полистиролбетона.
Ухудшенная плотность. Подобная характеристика усложняет процесс монтажа окон и дверей, из-за чего материал может деформироваться, а фурнитура — просесть. При несоблюдении технологии монтажа по мере эксплуатации крепежные детали сильно расшатаются.
Плохое сцепление элементов при незначительном содержании полистироловых гранул в составе.
Необходимость проведения отделочных работ как снаружи, так и внутри постройки. Все поверхности из блоков нуждаются в дополнительном оштукатуривании, однако многие владельцы утверждают, что подобный материал плохо сцепляется со штукатуркой и приходится проводить обработку стен. Для наилучшего результата рекомендуется делать штукатурный слой на 1,5 см снаружи и 2 см внутри.
Уязвимость к воздействию огня. Без надлежащей обработки блоки становятся хрупким материалом, который быстро воспламеняется.
Недостаточная паропроницаемость. По этому показателю материал уступает газобетонным или пенобетонным блокам, из-за чего внутри постройки сохраняется микроклимат и влажность, а стены перестают «дышать». Для предотвращения негативных последствий необходимо обустроить функциональную вентиляционную систему.

Материалы для производства

Приготовление полистиролбетона предусматривает использование цементной смеси и гранулированного полистирола (его можно заменить пенопластом). Подобное сырье характеризуется высокими теплоизоляционными свойствами, способствующими надежной защите постройки от промерзания. Показатели морозостойкости зависят от плотности бетонной смеси и основных добавок.

Список необходимых компонентов для производства выглядит таким образом:

Цементная смесь марки М400. Если использовать состав высшей марки, раствор нужно разбавить песком в пропорциях 2:1.
Пенополистирол. Компонент продается в строительных гипермаркетах.
СДО — специальная добавка, которая добавляет в смесь воздух и способствует появлению воздушных пузырьков, повышающих теплоизоляцию.
Пластификаторы. Концентрация этих добавок в составе определяется особенностями смеси.

Оборудование

Для самостоятельного производства полистиролбетонных блоков необходимо подготовить специальное оборудование. Его тип определяется объемами продукции, которую нужно изготовить.

Так, применяются следующие варианты:

Конвейерная линия. Характеризуется полной автоматизацией и практически не нуждается в привлечении человеческой силы. Готовые детали характеризуются правильной геометрией и высокими эксплуатационными свойствами.
Стационарная линия. Относится к бюджетному оборудованию, но требует вмешательства работников.
Компактные агрегаты. Разработаны для развития частного бизнеса. Их производительность достигает 30 м³ в сутки.

Наиболее бюджетным вариантом является набор из бетономешалки, исходного сырья и форм, куда будет помещаться размешанная консистенция.

При необходимости производить больше 25-30 м³ блоков в сутки понадобится покупка парогенератора, способствующего бесперебойной загрузке смеси.

Пропорции цемента

Пропорции на 1м3 для производства полистиролбетона выглядят следующим образом:

840 л вспененных и обработанных гранул.
200 кг цементной смеси.
100 л воды.

Конечный вес полистиролбетона зависит от используемых пропорций. В большинстве случаев принято применять такое соотношение массы и пропорций.

Как делать

Разобравшись, что такое пенополистиролбетон и как самостоятельно рассчитать его пропорции, можно переходить к производственным работам.

Перерасчет объемов

Указанная рецептура разработана для крупного производства, а количество компонентов основывается из расчета 1 м3. При индивидуальном изготовлении состава понадобится выполнить перерасчет объемов.

В большинстве случаев расход цементной смеси указывается в килограммах, а другие добавки — объемных единицах. Различные единицы измерения усложняют работу для неопытных новичков.

При ручном замешивании растворов или использовании бетономешалки для удобного дозирования компонентов используется ведро. 10-литровая емкость способна вмещать до 12 кг цемента.

Последовательность замешивания

Работы начинаются с помещения в барабан бетономешалки всего объема полистирола. Дальше в воду вводится пластификатор или любое моющее средство и выливается в устройство.

Дождавшись, пока гранулы пропитаются раствором, что обеспечит правильное сцепление, в барабан нужно высыпать весь цемент и воду. Дальше состав разбавляется воздухововлекающим компонентом и перемешивается в течение 2-3 минут.

Используя такую технологию, можно создать качественный и надежный раствор, который будет использоваться для широкого спектра задач. Однако можно приобрести мешки с готовым полистиролбетоном и просто смешать их с водой в правильных пропорциях. В продаже в магазинах Москвы можно найти комплекты материала, отличающиеся плотностью и эксплуатационными свойствами.

В составе сухой смеси уже содержатся пластификаторы, а гранулированный полистирол омыляется.

Полистиролбетон своими руками: состав и пропорции

Технология производства полистиролбетона известна в России уже лет 30. Но вот предприятий по изготовлению функционирует не более трех-четырех. Хотя композитный состав из бетона и шариков пенопласта представляет собой лучший теплоизоляционный материал для строительства домов, малая востребованность остается загадкой. Кустарное производство тоже четкой тенденции в увеличении не имеет. Но если самостройщик решил ваять из ПолистиролБетона, результаты будут великолепными.

Низкое поглощение воды, негорючесть и принципиальное отличие затвора бетона – это то, за что цепляется экономный строитель. А дальновидный хозяин собственного дома еще и на отделке экономит. В этой статье мы расскажем о преимуществах полистиролбетона. На примере собственного опыта дадим несколько рекомендаций, и поделимся находками. Полистиролбетон — для тех, кто умеет правильно экспериментировать, добиваясь нужных результатов. Полученные знания обязательно пригодятся.

Все дело в цементе

Мы предполагаем, что статью сейчас читает человек, у которого во дворе залежи пенопласта, а на днях грузовик оставил поддон мешков с цементом. Может быть много вариантов дальнейших действий. Ведь к шарикам полистирола или дробленке пенопласта (не рваной) больших вопросов нет. Остается цемент и добавки. А так как с цементом трудно работать уже на этапе транспортировки, то нужно подстраховаться и лишний раз не торопиться.

Во-первых, не покупайте старый цемент. Это касается обычных заливок и бетонирования. Свежий материал в работе проявляет себя сразу. Бетон предназначен для чего-то основательного. А может ли быть даже пара бетонных блоков под подсобное помещение из старого цемента? Решать вам. Но в любом случае для полистиролбетона следует применять исключительно свежак.
Во-вторых, какую марку покупать? Для полистиролбетона нужен цемент марки 500 бездобавочный. Главное, отсутствие добавок. Есть еще несколько обозначений:

Тип вещественного состава. Маркировка СЕМ и римские цифры от одного до пяти. Вот вам-то и нужна цифра один. То есть СЕМ I – бездобавочный.
Подтип массовой доли добавок. Здесь маркировка буквами А, В, С. Нас добавки уже не интересуют. Ток что пропускаем эти характеристики.
Класс прочности. Всего их три: 32,5; 42,5 и 52,5. Эти цифры означают гарантию прочности по минимуму в мПа.
Подкласс скорости твердения. Обозначается буквами Н, Б и М. Соответственно норма, быстро и медленно. Этот показатель лично мы не учитывали, так как применяли ускоритель твердения дополнительно. Дальше расскажем, почему.

Еще есть буковки обозначающие добавки типа шлака или золы. Из всего перечисленного ориентиром является обозначение на мешке ДО-500 СЕМ I 42,5.

Основные качества полистиробетона

Несмотря на прорыв в строительной сфере, многие до сих пор в качестве опалубки применяют доски, которые после и сжечь нельзя, и распилить. Хотя все поголовно обшивают фундамент утеплителем и наружной отделкой из сайдинга или цсп. Спрашивается, а сразу можно лить бетон в опалубку из пенопласта и отделки? Конечно, можно. Вот только предварительных расчетов и аккуратности в изготовлении будет гораздо больше.

Кто может позволить себе бетон из пенопласта, тот делает. Из полистиролбетона даже стены возводят, которые не нуждаются в дополнительной отделке, кроме окрашивания. Если применять материал для стяжки на пол, можно исключить дорогостоящее утепление. Отсюда очевидны основные характеристики и области применения полистиролбетона:

Изготовление несущих конструкций. Речь о фундаменте и стенах. Причем если для фундамента нужен более плотный ПБ, то в стенах особенно внутренних плотность можно снизить. Составы будут отличаться не только пропорциями, но и компонентами. В более плотный материал добавляют песок. Но это уже другая история, поскольку классически состав ПБ обходится без песка.
В качестве утеплителя ПБ показывает положительные результаты. Главное, с ним удобно работать. Он легкий по массе относительно объема.
Точность дозировки – это еще один положительный фактор. Вода, цемент и добавки меряются весами, а не ведрами или лопатами. Только гранулы полистирола измеряются объемом. У вас никогда не получится лишнего или нехватки.
С правильными добавками бетон практически не впитывает влагу. Простые добавки можно купить практически в каждом строительном магазине или на рынке.
Сохранение тепла выше, чем у газобетона и пенобетона.
Материал не горит, независимо от вида применяемых гранул.

Полистиролбетон позволяет сэкономить на материалах. Не нужен песок, цемента требуется меньше. А за экономией гоняются все самостройщики. И если кто-то делает свой дом капитально и основательно, тратя большие деньги, то услышав про экономию на отоплении сооружения с применением ПБ, сразу же задумывается о возможном применении.

Из чего состоит полистиролбетон

Еще раз замечу, что состав подробно рассмотрен в ГОСТе. Перечислим компоненты, которые использовали сами. Критика со стороны профи будет обоснована. Но только критика, а не критиканство. Для полистиролбетона мы использовали:

Бездобавочный цемент ДО-500. Это портландцемент. Долго выбирать не пришлось, поскольку складские запасы на оптовой базе ограничивались двумя марками.
Шарики делали сами из листов пенопласта размером 1000х1000х100 мм. Листы пенопласта остались после утепления дома. Диаметр шариков не превышал 5 мм. Дробили пенопласт в центрифуге стиральной машины, предварительно установив на вал металлическую пластину. Рваных шариков не было. То есть получалась очень качественная дробленка.
Дробим пенопласт в центрифуге
Дробленый пенопласт
Шарики из пенопласта
Насыпаем пенопласт в ведро
Воду брали во дворе со скважины. Отметим, что для ПБ нужна холодная вода. Это особенно важно в жаркий сезон.
Фибра из синтетического волокна. В бетоне она распределялась по всему объему мелкими волосками. Это делает бетон более прочным.
Добавки. Здесь нужно знать и понимать главное. Цемент сам по себе к шарикам не прилипнет. Требуется СДО. Многие говорят, что смола древесная является устаревшим способом. Но этот способ работает.

СДО еще образует мелкие пузырьки. То есть вспенивает цемент. Поэтому ПБ хорошо противостоит влаге при эксплуатации. Но так как СДО мы не смогли достать, сделали эту добавку сам. Для этого нужно растворить каустическую соду в небольшом объеме воды. Сода продается в магазине бытовой химии как универсальное чистящее средство. Это и есть едкий натр, в котором нужно растворить древесную смолу. Нужно собрать немного сосновой смолы и оставить в растворе соды на два дня.

Еще мы использовали хлористый кальций и строительный ПВА. Первый для удержания воды в рабочей смеси, поскольку погода стояла жаркая. Испарение воды препятствует схватыванию цемента должным образом. Однако хлористый кальций является ускорителем твердения. Это также плюс. ПВА придавал густоту и вязкость жидкому цементу. Бетон с ПВА тянется за мастерком.

Пропорции для изготовления полистиролбетона

Перед нами стояла задача – утеплить фундамент со стороны улицы. Поэтому мы ориентировались на бетон D250. На куб требуется 1,1 куба гранул полистирола. Сократив числа в десять раз, получили значение в 11 литров. И так далее. Для изготовления 1 одного замеса нам потребовалось:

2 кг цемента для прочности D250.
1 кг воды, что означает водоцементное соотношение 0,5.
11 литров шариков пенопласта.
20 г хлористого кальция. Это 1% от массы цемента. Вообще допускается не более 2%.
2 г СДО. Мы использовали минимум – 0,1%.
2% ПВА. Его можно добавлять и больше. Но не более 10%.
Щепотки фибры было предостаточно.

Эти все материалы не сложно было найти в нашем городе. Все, чего не хватало – было куплено в ближайшем скромненьком строительном магазине в нескольких кварталов от дома.

Пошаговое изготовление полистиролбетона своими руками

Пропорции определялись объемом емкости, в которой производили замес. Мы использовали строительную бадью в 44 литра, а гранулы отмеряли ведром из-под краски в 10 литров. Плюс сверху горочка. Пошаговое изготовление одного замеса полистиролбетона:

ШАГ 1. В бадью отмеряем 1 кг воды. Он же 1 литр.

ШАГ 2. Добавляем 20 г хлористого кальция, предварительно разведенного в пластиковом стаканчике.

Внимание! Это вещество при растворении выделяет много тепла. Можно и сразу в бадью его кинуть. Но только размешать. Иначе пластик в месте, где будет горочка этих гранул, деформируется.

ШАГ 3. Следом добавляем щепотку фибры. Достаточно несколько раз наклонить бадью из стороны в сторону. Кальций растворится, а фибра распределится по дну.

ШАГ 4. Отмеряем на весах цемент.

: Цемент D250 для полистиролбетона

: Отмеряем необходимое количество

ШАГ 5. Добавляем цемент в бадью и размешиваем миксером. Мы использовали шуруповерт со специальной насадкой.

: Добавляем цемент в смесь

: Размешиваем все миксером

ШАГ 6. После этого добавляем клей ПВА и размешиваем.

: Строительный ПВА клей

: Добавляем в смесь полистиролбетона

ШАГ 7. Далее насыпаем 11 литров гранул полистирола. Сейчас нужно хорошо поработать миксером.

: Насыпаем шарики пенопласта в ведро

: Готовим 11 литров шариков из пенопласта

: Добавляем пенопласт

: Размешиваем полистиролбетон миксером

ШАГ 8. Когда все шарики покрываются цементом, полистиролбетонная смесь готова.
Объемы укладки ПБ у нас были маленькие, поэтому работали шуруповертом. Хотя медлить с замесом не стоит.

Смесь схватывается быстрее обычного. В течение четырех дней я добавлял немного воды на уже застывший ПБ. Это было нужно из-за высокой температуры воздуха.

Для нас полистиролбетон стал открытием, поскольку бетон оказался намного легче, чем обычно. Всем известно, что самостройщики применяют другие технологии приготовления. В ход идут бетономешалки и даже ванны с лопатами. Мы же считаем, что однородность цементной смеси определяет итоговый результат. В дальнейшем можно рассматривать полистиролбетон в качестве основного при бетонировании или утеплении. Нужно только подумать об увеличении объема при производстве.

Полистиролбетон: Универсальная альтернатива строительству

Область композитов, используемых в строительстве и машиностроении, в последние годы расширилась по мере диверсификации химической промышленности. Полимеры и другие пластмассы стали более широко применяться в качестве традиционных заполнителей в бетонных конструкциях. С этим расширением происходит добавление определенных тепловых и механических свойств к различным композиционным бетонам. В частности, Полистиролбетон (Epscrete) появляется в Интернете благодаря своим уникальным свойствам. Смешивание полистирольного композита почти точно такое же, как и традиционное смешивание бетона, за исключением замены более крупных заполнителей измельченными гранулами полистирола.

https://www. youtube.com/watch?v=j3j6azOz6x0

Полистирол используется в изоляции из мягкого пенопласта, а также во многих коммерческих упаковочных материалах. После использования по назначению это химическое вещество становится невероятно трудно перерабатывать, а из-за его гидрофобной природы и низкой плотности оно может вызвать проблемы на традиционных свалках. С экологической точки зрения, переработка полистирола в бетон предотвращает попадание материала на свалки.

Одной из основных причин увеличения частоты использования бетона являются его впечатляющие теплоизоляционные свойства. С другой стороны, некоторые смеси композита могут достигать значений R от 7,8 до 8,2 согласно испытаниям ORNL, соответствуя или даже превосходя другие альтернативные варианты изоляции. Помимо полезных изоляционных свойств, бетон, который традиционно изготавливается в виде блоков различной формы, может выдерживать свой вес в мелкомасштабном строительстве. Этот материал, используемый для наружных стен, может значительно уменьшить или устранить потребность в традиционных методах внутренней изоляции.

[Источник изображения: Wikimedia ]

Производственный процесс также прост, за исключением необходимости работать в хорошо проветриваемом помещении во время смешивания и измельчения полистирола. Отходы пенопласта измельчаются в мелкие гранулы (номинальный диаметр сильно различается в зависимости от применения), а затем смешиваются с частью воды, содержащей добавку. Это делается для уменьшения сцепления между частицами и облегчения смешивания. В смеситель дозированными добавками добавляют воду, полистирол, портландцемент и заполнитель кварцевого песка. Пропорции смеси варьируются в зависимости от производителя, но можно ожидать, что они будут соответствовать стандартным соотношениям.

Самый популярный

Готовый пенополистирольный блок, по размерам соответствующий стандартному шлакоблоку, может весить до 10 раз меньше. Благодаря эластичности пенополистирола композит может выдерживать значительные растягивающие напряжения по сравнению с бетоном на обычном заполнителе. Хотя плавучесть не является традиционным свойством бетона и не используется в промышленности, этот композит действительно плавает. Однако для погружения требуется очень небольшая нагрузка, поэтому он не используется в морских или плавучих пирсах.

Пригодный в основном для сборных форм, композит также может быть отлит в монолитные формы на месте. Работа с опалубкой по-прежнему требуется, но опора для нее не должна быть такой прочной из-за малого веса и плотности литой конструкции. Одним из преимуществ использования этого материала является то, что он не требует виброуплотнения или других методов уплотнения на месте при заливке.

По мере развития строительной отрасли строительные материалы будут становиться все более экологически чистыми, а инженеры смогут выбирать механические и химические свойства желаемого материала. Вместо того, чтобы обходиться с доступными материалами, в процессе строительства будут доступны различные композитные конструкционные компоненты.

Для вас 06.10.2022

инновации3D-отпечатки пальцев: новейший инструмент в арсенале борьбы с преступностью

Дина Тереза| 29.08.2022

наукаЭта операция на головном мозге демонстрирует потенциал для лечения эпилепсии, посттравматического стрессового расстройства и даже страха

Дина Тереза| 29.07.2022

Долговечность модифицированного пенополистирольного бетона после динамического циклического нагружения

На этой странице

РефератВведениеМатериалыВыводыСсылкиАвторское правоСтатьи по теме характеристики поглощения энергии вибрации. Основываясь на экспериментальных данных, полученных при объемном соотношении пенополистирола 0%, 20%, 30% и 40% путем замены матрицы или крупного заполнителя, два стиля дизайна имели почти одинаковую прочность на сжатие. Применяя циклическую нагрузку с частотой 5 Гц, 50000 или 100000 раз, 40 кН, 50 кН и 60 кН, показано, что чем выше размер включения, тем ниже будет прочность пенополистирола на сжатие; чем больше была приложенная динамическая циклическая нагрузка, тем более очевидным было бы изменение прочности на сжатие. При этом прочность пенополистирола не претерпела явных изменений после испытаний на долговечность. Результаты этого исследования имели практическое значение при использовании пенополистирола в некоторых конструкциях с длительными циклическими динамическими нагрузками.

1. Введение

Поскольку легкий бетон на основе вспененного полистирола (EPS) обладает такими характеристиками, как легкий вес, поглощение энергии и сохранение тепла, он используется во многих конкретных отраслях строительства, таких как высотные здания, плавучие морские платформы и крупногабаритные сооружения. размерный и большепролетный бетон [1, 2]. Легкий бетон (LWC) не загрязняет окружающую среду, потому что производство частиц пенополистирола потребляет мало энергии, а частицы не имеют яда и вреда. Бетон EPS обладает характеристиками экономичности, защиты окружающей среды и энергосбережения, что соответствует концепции дизайна современного строительного материала.

В 1970-х Кук [3] поместил частицы пенополистирола в бетон и провел исследования. Систематические исследования начались в 1990-х годах; Французский ученый получил связь между прочностью легкого бетона и пористостью путем введения в бетон различных пропорций частиц пенополистирола [4]. Бетон EPS был получен путем замены частично нормальных заполнителей в бетоне; конкретная стадия смешивания зависела от требований к плотности и уровням прочности. Взаимосвязь между прочностью и широким диапазоном плотностей пенополистирола может быть получена путем изменения масштаба смеси частиц пенополистирола [1, 4–8]. Также были проведены исследования, посвященные влиянию размера частиц пенополистирола на прочность бетона на сжатие [9]., 10]. Латекс стирол-бутадиенового каучука (SBR) был применен в бетоне EPS в качестве полимерной добавки Ченом и Лю [11] для улучшения однородности частиц EPS в LWC и обеспечения того, чтобы частицы не всплывали во время вибрации бетона. Бабу и др. [12] увеличили прочность путем смешивания летучей золы с пенополистирольным бетоном и улучшили раннюю прочность путем смешивания микрокремнезема с пенополистирольным бетоном [13]. С введением метода премиксов, используемого Ченом и Лю [14] для изготовления пенополистирола, удалось избежать сегрегации частиц пенополистирола в заполнителе во время литья. Лаалаи и Саб [15] проверили формулу преобразования для образцов разных размеров.

Бетон из полистирола считается энергопоглощающим материалом для защиты заглубленных военных сооружений и некоторых специальных конструкций, подвергающихся длительным циклическим нагрузкам. Между тем, он предъявляет требования к прочности и долговечности пенополистирола. Основной целью данной статьи является количественная оценка влияния размера включения пенополистирола на прочность на сжатие, улучшение прочности и удобоукладываемости пенополистирола путем смешивания трех добавок. Долговечность пенополистирола была получена путем сравнения образцов до и после приложения циклической нагрузки 40 кН, 50 кН и 60 кН в течение 50000 или 10000 раз.

2. Принципы расчета материалов и смесей

Образцы для испытаний были изготовлены из того же типа, что и для очень высокопрочного бетона, а частицы пенополистирола заменяли часть бетона или крупного заполнителя.

(1) Цемент. № Изготовлен из цемента ЦЕМ I 52,5.

(2) Мелкий заполнитель. Изготавливается из окатанного речного песка с модулем крупности 2,85.

(3) Крупный заполнитель. Это гравий диаметром от 4 до 20 мм.

(4) Частицы EPS. Частицы EPS представляют собой частицы вспененного полистирола в виде сфер диаметром 1–3 мм и плотностью 20 кг/м ³, что показано на рисунке 1.

(5) Дым кремнезема. Поскольку крупность микрокремнезема очень низкая, она составляет около 80–100 по сравнению с обычным цементом, и она используется в бетоне для заполнения пор между гранулами цемента, а продукты гидрата аналогичны цементу в воде; другая смесь будет связана гелем. Соотношение смешивания микрокремнезема обсуждается К.Г. Бабу и Д.С. Бабу [13].

(6) Добавка. Для улучшения удобоукладываемости и прочности на сжатие пенополистирола использовался суперпластификатор на основе поликарбоксилата, а соотношение смешивания соответствует результатам Miled et al. [4]. Частицы пенополистирольных сфер представляют собой гидрофобный материал, чрезвычайно легкий, с плотностью всего 12–20 кг/м ³, что может вызвать сегрегацию при смешивании и сделать пенополистирольный бетон неоднородным, что приведет к снижению прочности на сжатие.

Есть два способа решения этой проблемы: один заключается в увеличении действия связи между частицами пенополистирола и заполнителями путем преобразования частиц пенополистирола из гидрофобного материала в гидрофильный материал, а другой заключается в повышении вязкости бетона из пенополистирола. Чтобы максимально улучшить прочность пенополистирола на сжатие, образец был изготовлен с применением обоих методов. В смесь вмешивали полимерную эмульсию для увеличения вязкости; взаимосвязь между прочностью на сжатие и соотношением компонентов смеси показана на рис. 2. Эфир гидроксипропилцеллюлозы использовался для контроля консистенции и водоудерживающей способности бетонного раствора; взаимосвязь между прочностью на сжатие и коэффициентом смешивания показана на рис. 3. Эти две добавки могут гарантировать, что частицы пенополистирола не будут расслаиваться во время вибрации бетона.

(7) Метод смешивания. Из-за гидрофобного материала частиц пенополистирола удобоукладываемость и долговечность пенополистирола в процессе смешивания были плохими [16]. Действительно, после многократного смешивания для изготовления пенополистирола был использован метод смешивания, аналогичный методу «обертывания песком». Во-первых, он втянул частицы пенополистирола, 1/3 воды и 1/2 полимерной эмульсии в смешанный бункер. После перемешивания в течение одной минуты он поместил гравий в смесительный бункер, затем перемешивал его в течение одной минуты и, наконец, затянул все остальные заполнители в смесительный бункер и перемешивал их в течение двух минут. Метод смешивания обеспечит удобоукладываемость и однородность пенополистирола.

3. Испытание на прочность при сжатии

Кубы пенополистирола размером 100 мм использовались для исследования прочности на сжатие после хранения в лабораторных условиях в течение 28 дней. Водоцементное отношение является важным показателем, влияющим на прочность на сжатие. Взаимосвязь между водоцементным отношением и прочностью на сжатие показана на рисунке 4. Прочность на сжатие значительно снижается, когда водоцементное отношение устанавливается равным 0,36, поскольку частицы пенополистирола состоят из гидрофобного материала, а удобоукладываемость падает при снижении водоцементного отношения. увеличивается. Прочность на сжатие немного меняется, когда водоцементное отношение увеличивается с 0,32 до 0,34, с учетом экономических соображений применительно к практическому проектированию водоцементное отношение в этой статье установлено равным 0,32.

Чтобы проследить влияние объемного соотношения частиц пенополистирола на прочность на сжатие, были изготовлены образцы пенополистирола различной плотности в соответствии с таблицей 1.

Объемное соотношение пенополистирола, рассматриваемое здесь как пористость бетона, определялось следующим формула [4]: где – плотности матрицы, и – плотности пенобетона и частиц пенополистирола соответственно.

Было изготовлено три образца в соответствии с каждым стилем дизайна, и каждое значение было сообщено, поскольку пористость и прочность на сжатие образца незначительно различаются. Влияние пористости на прочность на сжатие легкого пенополистирола показано на рисунках 5 и 6 9.0005

Минимальная и максимальная прочность на сжатие пенополистирола с конструктивным исполнением частиц пенополистирола, заменяющих бетон в возрасте 28 дней, составляли 18,05 и 40,31 МПа; в то же время минимальная и максимальная прочность на сжатие составляли 16,23 и 40,07 МПа в соответствии со стилем проектирования частиц пенополистирола, заменяющих крупный заполнитель на рисунках 5 и 6. Можно обнаружить, что объемное соотношение пенополистирола оказывает наиболее значительное влияние на прочность на сжатие пенополистирола, заменяющего бетона или крупнозернистого заполнителя и увеличение объема пенополистирола и снижение прочности на сжатие.

Согласно испытательному значению, прочность на сжатие двух стилей дизайна в основном совпадала, но пористость пенополистирола отличалась от рисунков 5 и 6. бетона было меньше, а прочность на сжатие этого стиля дизайна была такой же, как у частиц пенополистирола, заменяющих крупный заполнитель. Таким образом, исследовательский акцент в этой статье делается на изучение механических свойств пенополистирола с частицами пенополистирола, заменяющими бетон.

Посредством экспоненциального анализа соответствия полученные эмпирические соотношения могут быть записаны как где представляют собой прочность на сжатие (МПа) через 28 дней. Коэффициент корреляции предложенного отношения составляет 0,989, что указывает на значимые корреляции.

Режим отказа. Различное соотношение объема частиц пенополистирола имело различный характер разрушения, что показано на рисунке 7. Матрица разрушалась после испытания на прочность на сжатие, и масштаб трещины был меньше вместе с увеличением объемного соотношения частиц пенополистирола. Это явление было вызвано характеристиками поглощения энергии частицами пенополистирола, и внешний вид оставался неповрежденным, даже если бетон пенополистирола подвергался разрушению.

4. Долговечность EPS-бетона

EPS-бетон обладает характеристиками виброустойчивости и поглощения энергии, которые могут использоваться в гражданском строительстве на основе циклической нагрузки для снижения вибрации системы. Однако большое значение имеет испытание на долговечность пенополистирола с вибрационным свойством, так как воздействие вибрационной нагрузки часто сопровождается характеристикой низкой долговечности. В этой статье качественно анализируется влияние объемного соотношения пенополистирола, времени циклов вибрации и вибрационной нагрузки на долговечность бетона из пенополистирола с помощью испытаний на циклическую нагрузку.

В испытании на циклическую динамическую вибрацию использовалась система для испытаний на усталость с электрогидравлическим сервоприводом 370.50 MTS, показанная на рисунке 8, которая имела грузоподъемность 500 кН и динамический ход 150 мм, а данные испытаний можно было отображать в реальном времени и сохранять в компьютере. Объемное соотношение ЭПС составляло 0%, 20%, 30% и 40%, время цикла вибрации 50000 и 100000, вибрационная нагрузка 60 кН, 50 кН и 40 кН, частота вибрации 5 Гц; синусоидальная волна была принята для имитации процесса вибрации.

4.1.
50000-кратный тест на долговечность

После 50 тысяч испытаний на циклическую нагрузку бетон будет проходить испытание на прочность; значение прочности на сжатие до и после циклического нагружения показано на рисунках 9–11.

Прочность на сжатие бетона без частиц пенополистирола снизилась в разной степени после испытания на долговечность, и чем больше приложенная циклическая нагрузка, тем более очевидным было снижение прочности бетона. Прочность на сжатие бетона с объемным соотношением частиц EPS 20% (бетон с 20% EPS) была меньше, чем раньше, в то время как прочность на сжатие бетона с 30% и 40% EPS в разной степени увеличивается при приложении циклической нагрузки 40 кН, в основном из-за циклической нагрузки. приводило к сжатию частиц пенополистирола, а уплотнение пенополистирола при приложении нагрузки было небольшим; таким образом, прочность на сжатие бетона с содержанием пенополистирола 30% и 40% была выше, чем до испытания на долговечность. При приложении нагрузки от 40 кН до 50 кН и, наконец, до 60 кН влияние циклической нагрузки на долговечность пенополистирола становилось все более и более очевидным; при этом, чем больше было объемное соотношение частиц пенополистирола, тем меньше изменение прочности на сжатие после 50000 циклов нагрузки.

4.2.
100000-кратное испытание на долговечность

Поскольку 100000-кратное циклическое динамическое испытание требует много времени, в исследовании в качестве примера был взят пенополистирол с объемным соотношением частиц 0% и 30% путем приложения синусоидальной циклической нагрузки 50 кН 100000 раз к пенополистиролу; прочность на сжатие до и после испытания на долговечность показана на рис. 12.

Изменение прочности на сжатие матрицы было очевидным после 100 000 раз динамической вибрационной нагрузки, как показано на рис. 12, в то время как прочность на сжатие бетона с 30% EPS уменьшилось по сравнению с прочностью после 50000-кратного циклического динамического вибронагружения, но снижение было незначительным; Таким образом, можно сделать вывод, что EPS-бетон является материалом с хорошей долговечностью.

5. Выводы

Бетон из пенополистирола имеет преимущества небольшой плотности, теплоизоляции и хороших сейсмических характеристик. Поэтому при изучении современных конструкционных материалов и практической инженерии большое значение имеет исследование новых бетонных материалов. Экспериментальные исследования были проведены на трех типах пенополистирола с пенополистиролом с объемным соотношением частиц в диапазоне от 0% до 40% с целью подтверждения наличия влияния собственного содержания частиц на прочность на сжатие и долговечность пенополистирола. Выводы сделаны следующим образом. (1) Для повышения прочности на сжатие полимерная эмульсия смешивается с бетонным раствором, который будет связывать другие смеси вместе, и обсуждается взаимосвязь между ее соотношением смешивания и прочностью на сжатие. Гидроксипропилцеллюлоза смешивается с пенополистиролом для улучшения удобоукладываемости цементного раствора, и изучается влияние соотношения компонентов смеси на прочность бетона на сжатие. (2) Прочность на сжатие двух типов пенополистирола, в которых бетон заменяется или только гравий, замененный частицами пенополистирола, был в основном идентичен; результат показал, что прочность на сжатие двух стилей дизайна в основном совпадала. Прочность на сжатие пенополистирола, очевидно, снижается с увеличением объемной доли частиц пенополистирола; кривая уменьшения была похожа на кривую экспоненциального типа. (3) Величина приложения динамической циклической нагрузки оказала большое влияние на прочность на сжатие после испытания на долговечность. Прочность на сжатие EPS-бетона с объемным соотношением частиц 40% была увеличена после приложения циклической динамической нагрузки 40 KN и 50 KN, а другое соотношение объемных частиц EPS-бетона было уменьшено после испытания на долговечность; при этом степень снижения прочности на сжатие была обратно пропорциональна объемному соотношению частиц пенополистирола. Кроме того, чем больше была приложенная динамическая циклическая нагрузка, тем больше был бы разрыв прочности на сжатие между до и после испытания на долговечность. Прочность на сжатие EPS-бетона с объемным соотношением частиц 0% и 30% упадет при приложении динамической циклической нагрузки 100000 раз, а снижение прочности на сжатие матрицы было намного больше, чем объемное соотношение частиц EPS-бетона 30% по сравнению с применением динамическая вибрационная нагрузка 50000 раз. (4) По результатам разработанного испытания на долговечность было доказано, что легкий бетон EPS имеет хорошую долговечность и очень хорошо используется в практическом строительстве, которое имеет определенные сейсмические требования и приложенную циклическую нагрузку.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Ссылки

Y. Xu, L. Jiang, J. Xu и Y. Li, «Механические свойства пенополистирола, легкий заполнитель, бетон и кирпич», Construction and Building Materials , vol. 27, нет. 1, стр. 32–38, 2012 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Б. Чен и Дж. Лю, «Вклад гибридных волокон в свойства высокопрочного легкого бетона, обладающего хорошей удобоукладываемостью», Исследование цемента и бетона , том. 35, нет. 5, стр. 913–917, 2005.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Д. Дж. Кук, Гранулы пенополистирола как легкий заполнитель для бетона , Школа гражданского строительства, Университет Нового Южного Уэльса, 1972.
К. Майлед, К. Саб и Р. Ле Рой , «Влияние размера частиц пенополистирола на прочность легкого бетона на сжатие: экспериментальное исследование и моделирование», Механика материалов , том. 39, нет. 3, стр. 222–240, 2007 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
R. Le Roy, E. Parant и C. Boulay, «Учет размера включений при прогнозировании прочности на сжатие легкого бетона», Cement and Concrete Research , vol. 35, нет. 4, стр. 770–775, 2005.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
C. Bagon and S. Frondistou-Yannas, «Морской плавучий бетон, изготовленный из пенополистирола», Журнал исследований бетона , том. 28, нет. 97, стр. 225–229, 1976.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. Шри Равиндрараджа и А. Дж. Так, «Свойства затвердевшего бетона, содержащего обработанные гранулы пенополистирола», Cement and Concrete Composites , vol. 16, нет. 4, стр. 273–277, 1994.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Г. К. Хофф, Новые области применения для бетонов низкой плотности , том. 29, ACI Special Publication, 1971.
А. Лаукайтис, Р. Жураускас и Дж. Кериене, «Влияние гранул пенополистирола на свойства цементного композита», Цементные и бетонные композиты , том. 27, нет. 1, стр. 41–47, 2005 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
E. Parant и R. Le Roy, «Optimisation des betons de densité inferieure à», Tech. Представитель, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Париж, Франция, 1999.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Б. Чен и Дж. Лю, «Механические свойства полимер-модифицированных бетонов, содержащих гранулы пенополистирола», Строительство и строительные материалы , том. 21, нет. 1, стр. 7–11, 2007 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Бабу Д.С., Бабу К. Ганеш и Ви Т.Х. Свойства легких бетонов на вспененном полистироле, содержащих летучую золу, Исследование цемента и бетона , том. 35, нет. 6, стр. 1218–1223, 2005.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Г. Бабу и Д. С. Бабу, «Поведение легкого пенополистирольного бетона, содержащего микрокремнезем», Cement and Concrete Research , vol. 33, нет. 5, стр. 755–762, 2003.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Чен Б.