Высокоэффективные строительные технологии и материалы на основе магнезиального вяжущего

Строительные науки

УДК: 660.97 Головнев С. Г. КиянецА. В. Дьяков К. В.

Высокоэффективные строительные технологии и материалы на основе магнезиального вяжущего

Аннотация

Статья посвящена современным проблемам применения новых композиционных материалов и строительныхтехнологий на основе магнезиального вяжущего.

Golovnev S.G., Kiyanets A.V., Djakov K.V.

New high-performance energy- and resource-saving construction technologies and materials base on magne-sia binding The article is devot to modem problems application of new composite materials and building technologies on the basis of magnesia binding.

Ключевые слова: магнезиальное вяжущее (цемент Сореля), композиционные строительные материалы, смесительное оборудование, magnesia binding (Sorel cement), composite construction materials, mix equipment.

Головнев

Станислав

Георгиевич

д-ртехн. наук, профессор ЮурГУ, чл.-корр. РААСН

Киянец

Александр

Валерьевич

канд. техн. наук, ЮУрГУ

Дьяков

Кирилл

Владиславович

канд. техн. наук, ЮУрГУ

Решение проблемы эффективности современного строительного производства лежит в области использования материалов с более высокими физико-механическими характеристиками, отличающихся низкой энергоемкость производства и доступностью. Таким требованиям полностью отвечает магнезиальное вяжущее и материалы на его основе (рисунок 1). Низкотемпературный обжиг, неавтоклавное твердение, огромные запасы минерального сырья, которые в нашей стране составляют более 3 млрд. тонн — вот основные предпосылки широкого применения магнезиальных материалов [2].

Однако проблемы энергоэффективности и ресурсосбережения строительного ком-плекса, которые являются одними из ключевых, невозможно решить только лишь внедряя новые материалы. Необходим целый комплекс технологий, позволяющих в полной мере реализовать потенциал этих материалов. Если говорить о магнезиальном вяжущем, то одним из наиболее широко применяемых строительных материалов на его основе является высокопрочный износоустойчивый бетон. Авторскому коллективу удалось получить составы бетона со следующими характеристиками: по прочности на сжатие до 100 МПа; по истираемости менее 0,2 г/кв.см (рисунок 2). Такие характеристики предопределили область применения магнезиального бетона, как материала для устройства монолитного пола [1].

Применяемая в настоящее время различными строительными фирмами технология устройства монолитного пола на основе магнезиального бетона состоит в следующем: бетонная смесь приготавливается в условиях строительной площадки, что обусловлено быстрыми сроками схватывания магнезиального вяжущего, в передвижном принудительном смесителе циклического действия из заранее приготовленной и расфасованной в мешки сухой смеси затворяемой водным раствором хлористого магния требуемой плотности. Затем приготовленная смесь укладывается на основание по заранее установлен-ным маячным рейкам с последующим ее разравниванием и заглаживанием. Технология, как мы видим, мало чем отличается от традиционной, поэтому главными ее недостатками являются высокая трудоемкость работ, длительность технологических процессов и низкое качество.

Однако существует способ решить данные проблемы. Использование магнезиальной растворной смеси вместо бетонной позволяет значительно повысить эффективность технологии монолитных полов, существенно не снижая конструктивных характеристик, за счет ряда особенностей: более высокой подвижности, способности к самонивелированию, пониженными требованиями к мощности приводов смесительных и транспортирующих машин, более низкой энергоемкости производства работ и т.д.

В этом случае наиболее приемлемым решением становится использование вместо

передвижных циклических смесителей принудительного действия турбулентных смесителей. Как показали проведенные исследования, турбулентные смесители по ряду технологических показателей значительно превосходят другие типы смесительных машин, за счет более интенсивного процесса перемешивания смеси (рисунок 3).

Другим направлением технологии устройства монолитного по-лана основе магнезиального раствора является использование растворосмесительных насосов непрерывного действия с винтовым насосом, как машин, которые приготавливают и подают к месту укладки по растворопроводу растворную смесь. Такие машины позволяют объединить три технологические операции: приготовление, подачу и укладку смеси, даже в труднодоступные и стесненные места, а также сделать этот процесс непрерывным, что значительно повышает производительность труда (в штукатурных работах применение таких машин увеличивает производительность в 3-4 раза).

В отечественной и зарубежной практике растворосмесительные насосы применяют для устройства штукатурных покрытий и наливных полов из сухих строительных смесей.

Анализ современных растворосмесительных насосов различных фирм производителей, таких как Р^кпесЫ, МЧес, РБТ, Ка1е1а, Ри1гкте151ег и др. показал, что при одинаковых габаритных размерах и однотипной схеме работы, они отличаются компоновкой основных агрегатов и узлов, конструкцией, стоимостью. Сходная схема работы и применение винтового насоса в этих машинах обеспечивает высокую производительность — в среднем 20-30 л/мин, равномерность подачи и высокое качество приготавливаемой смеси.

На сегодняшний день на рынке широко представлены различные модели таких машин, отличающихся различным конструктивным исполнением и компоновкой.

Наиболее эффективной является конструктивная схема машины со шнековым питателем для подачи сухой смеси в зону смешивания, а также с раздельными приводами систе-мы дозирования сухой смеси и системы перемешивания и перекачивания материала. Преимущества такой схемы заключаются в следующем: шнековый питатель обеспечивает

непрерывную подачу сухой смеси, что отражается на постоянстве состава приготавливаемого раствора; независимые приводы упрощают кинематическую схему, тем самым, увеличивая надежность машины.

Сдерживающим фактором для широкого применения таких машин в технологии магнезиальных растворов служит отсутствие методик расчета технологических параметров: производительности, дальности подачи, давления подачи, мощности привода, средней скорости движения смеси и т.д.

Основываясь на вышеизложенных фактах и резюмируя сказанное, можно сделать следующие выводы.

1 Широкое применение магнезиального вяжущего и материалов на его основе способствует общему повышению энергоэффективности строительных технологий.

2 Решением вопросов снижения энергоемкости, продолжительности и трудоемкости приготовления, транспортирования и укладки магнезиальных растворов, а также увеличения производительности работ является применение циклических смесителей турбулентного типа, а также растворосмесительных насосов, снабженных раздельными приводами подачи исходного материала и смесителя с винтовым насосом.

3 Для эффективного применения растворосмесительных насосов необходима методика расчета основных параметров — производительности, дальности подачи, давления подачи, в зависимости от свойств магнезиальной растворной смеси.

б)

Рисунок 1. Энергоемкость производства различных видов строительных вяжущих в кгусловного топлива

Рисунок 2. Истираемость традиционного бетона на различныхзаполнителяхи магнезиального бетона при испытании по методике износа до предельного состояния: 1 — бетон на мраморном заполнителе; 2 — бетон на базальтовом заполнителе; 3 — бетон на гранитном заполнителе; 4 — магнезиальный бетон различного состава

Список использованной литературы

1 Головнев С. Г. Технология реконструкции бетонного пола нанесением магнезиального покрытия // Вестник РААСН. М: РААСН, 2004. - Вып. 8. С. 147-151.

2 КрамарЛ. Я. Теоретические основы и технология магнезиальных вяжущих и мате-риалов. Автореф. дис. докт. техн. наук. Челябинск: ЮУрГУ, 2007. 42с.

?

11,1

0 20 40 60 80 100 120

Продолжительность приготовления

1 м3 магнезиальной растворной смеси, мин.

0,5 1,0 1,5 2,0

Трудоемкость, чел-час/маш-час

: 0,58

г 1,01

5,42

0,93

1 0,54

1 2 3 4 5

Производительность, м3/час

Способы приготовления магнезиального раствора:

1 — в гравитационном смесителе; 2—в принудительном смесителе; 3 — в турбулентном смесителе; 4 — ручным миксером; 5 — вручную.

Рисунок 3. Технологические показатели приготовления магнезиального раствора в смесителях различного типа а) Продолжительность приготовления 1 куб.м, б) Трудоемкость приготовления 1 куб.м в)Производительностьприготовления, куб.м/час