Каталог: Строительство / Проект организации строительства / Исследование структурного состояния пористых ограждающих конструкций здания Назад в оглавление

Опубликованные научно-технические статьи ООО "ЦЭиПСК"

Общее количество статей: 121

Исследование структурного состояния пористых ограждающих конструкций здания

Уникальный номер статьи: 40; дата публикации: 9 июня 2016 г. 22:16

УДК 624.9

© Е. С. Федулов, аспирант

(Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет)

E-mail: fesworkscience@gmail.ru

© E. Fedulov, post-graduate student

(Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering)

E-mail: fesworkscience@gmail.ru

Исследование структурного состояния пористых ограждающих конструкций здания в связи с технологическими параметрами установки химических анкерных креплений нагнетательным способом

The investigation of the structural condition of the building envelope construction to detect a correlation with the technological parameters of the mounting injection anchors by means of the excessive air pressure method

На основе анализа структурного состояния пористого базового материала, в статье приводятся факторы, влияющие на технологические параметры устройства анкерных креплений нагнетательных способом. Возможность движения жидких фаз, связующих растворов в газобетоне обоснована микроструктурой самого материала, что подтверждается прямыми признаками (микрофотографии) и косвенными признаками (воздухопроницаемость). Исследование основ движения связующих веществ в газобетоне выявило ряд аналогичных физических явлений в других строительных технологических процессах.

Ключевые слова: устройство анкеров, нагнетательный способ, технологические параметры, структура газобетона.

In this scientific article, the factors, that have influence on the technological parameters of the mounting injection anchors by means of the excessive air pressure method, is identified. It was carry out by the investigation of the lightweight concrete microstructure. In addition, the possibility of the liquid flow inside the lightweight concrete is justified by one’s microstructure that was illustrated by the direct signs (microphotographs) and the indirect signs (air permeability). The row of the same physical phenomena’s of the other technological building processes is given in this article.

Key words: anchor mounting, excessive air pressure method, technological parameters, lightweight concrete microstructure.

Обеспечение безопасности зданий и сооружений является приоритетной задачей Правительства Российской Федерации [1]. Стоит отметить широкое использование газобетонных элементов в строительной области, а также облицовку ограждающих конструкций зданий навесным вентилируемым фасадами. Вопрос обеспечения высокой надежности при воздействии длительных, в т. ч. динамических нагрузок на крепления фасадных систем к ограждающим конструкциям из газобетона требует более глубокой проработки несущей способности крепления.

Описанные в работе [2] факты, свидетельствующие о нестабильности прочностных свойств пористых оснований во времени, таких как низкие деформационные характеристика материала и изменение этих характеристик. Выдвинутые предложения о целесообразности применения новой нагнетательной технологии в работе [3] при устройстве комбинированных (химическо-механических) анкеров приводят к выводу о необходимости рассмотрения поровой структуры материала в разрезе возможности проникновения в него связующих материалов с различными физическими характеристиками для повышение прочностных свойств основания.

Целью исследований, рассматриваемых в настоящей статье, является выявление факторов, относящихся к структурным и физическим свойствам газобетона и связующего раствора, влияющих на технологические параметры устройства химических анкеров по нагнетательной технологии.

При рассмотрении физических основ движения связующего вещества при устройстве анкеров с его нагнетанием и выдерживанием, установлены параллели с ранее изученными физическими и технологическими процессами такими, как влагоперенос в пористых материалах [4], гидроизоляция пористых материалов поверхностным способом [5], фильтрация жидкостей и газов в пористых средах [6].

Вопросы фильтрация жидкостей и газов в пористых средах, различных физических характеристик, исследовался в области нефте- и газодобычи. Движение газа и нефти в горных породах имеют аналогии с движением растворов и жидкостей в пористой структуре газобетона, и, по мнению автора, такие факты, как замещение связующим раствором влаги и замещение связующим раствором газовой фазы в газобетоне могут быть тесно связаны с технологическими параметрами устройства химических анкеров по нагнетательной технологии.

В части исследования структурного состояния пористых оснований, основными характеристиками газобетона по [7] приняты: плотность; средняя плотность; пористость. Под пористостью понимается дифференциальное распределение пор по радиусам в газобетоне. В работе [8] обобщенно представлено распределение пор (табл. 1) в газобетоне вне зависимости от способа их получения.

Таблица 1

Характеристика пористости ячеистого бетона [8]

Плотность

ячеистого

бетона,

кг/м3

Общий объем

пор

Побщ, %

Объем

твердой фазы,

Vт, %

Ячеистые

поры, Пя

Капиллярные

поры, Пкап

Гелевые

поры, Пг

размер, м

объем, %

размер, м

объем, %

размер, м

объем, %

200

92

8

10-6 - 0,25·10-2

83

10-7 - 10-6

7,5

<10-8

1,5

300

88

12

10-6 - 0,2·10-2

76

10-7 - 10-6

9

<10-8

3

400

84

16

10-6 - 0,15·10-2

70

10-7 - 10-6

10,5

<10-8

3,5

 

В работах [4] и [5] приведен ряд уточнений, полученных методам световой микроскопии и ртутной порометрии, по распределению пор в газобетоне. Пики на графиках дифференциального распределения пор (рис. 1) подтверждаются микрофотографиями структуры газобетона (рис 2), представленными в работе [5], на которых показаны макропоры и микропоры. Микропоры отчетливо видны в твердой фазе газобетона.

Рис. 1 Дифференциальное распределение пор по радиусам для газобетонов различных плотностей [4]

Рис. 2 Микрофотография структуры газобетона при 200-кратном увеличении [5]

В работе С.Г. Ершовой [5] приведена также характеристика пористости газобетона, отражающая отношение распределение закрытых и сообщающихся макропор (табл. 2).  

Таблица 2

Параметры поровой структуры пористых газобетонных блоков

Материал

Средняя плотность, кг/м3

Объем пор, %

Распределение пор в диапазоне радиусов, %

Удельная поверхность порового пространства в диапазоне радиусов 0,1-250 мкм, м2/см3

общий

сообщ.

замкн.

0,1-1 мкм

1-10 мкм

10-50 мкм

Газобетон

400

81

23

58

39,94

10,48

13,60

1,2

600

71

32

39

42,63

5,19

13,58

1,5

700

67

34

33

37,23

8,49

16,30

1,9

Наличие соединенных пор в газобетоне хорошо иллюстрирует микрофотография (рис 4), приведенная в работе [9]. В дополнение к факту о наличии соединенных пор в газобетоне возможно отнести факт воздухопроницаемости газобетона, который изучался А. А. Лаукайтис. Основные выводы о зависимости воздухопроницаемости от плотности газобетнного блока и водоцементного соотношения при его затворении приведены в работе [10] (рис 3).

Рис. 3 Зависимость коэффициента воздухопроницаемости газобетона от его плотности при В/Ц: 1 - 0,5; 2-  0,55; 3 - 0,6; 4 - 0,65; 5 - 0,7 [10]

Рис. 4 Микрофотография, подтверждающая наличие и структуру соединенных пор газобетона. Базовый размер принят 500 мкм [9].

В работе [11] Schlober G. приводит схему с усредненными показателями структрых характеристик газобетона: макро-, микро- и твердой фазы в процентном сооотношении.

Рис. 5 Распределение твердой фазы, макропор и микропор в процентном соотношение в зависимости от плотности газобетона [11]

В точки зрения связующих веществ, применяемых для установки анкеров нагнетательным способом, на технологические параметры оказывают влияние следующие свойства: плотность связующего вещества; поверхностное натяжение; динамическая (кинематическая) вязкость; размер частиц; смачиваемость связующим (или его компонентами) раствором пористого основания; сжимаемость связующего раствора.

Резюмируя вышеизложенное, имеется основание заключить, что нижеследующие факторы оказывают влияние на технологические параметры устройства химических анкеров: пористость базового материала; дифференциальное распределение пор по размерам; распределение пор по объему пористого основания; проницаемость базового пористого основания; плотность базового материала; прочность; процентное соотношение открытых и закрытых пор; вытеснение жидкости (влаги) связующим веществом в базовом материале; вытеснение газа связующим веществом в базовом материале.

В ходе дальнейших стендовых экспериментальных исследований будут изучены факторы, оказывающие наибольшее влияние на технологические процессы, связанные с повышением несущей способности базового материала, а также определены весовые вклады каждого фактора как в картину физических явлений, оказывающие вклад в инженерные решения при разработке технологического регламента, обеспечивающего внедрение нового эффективного нагнетательного способа устройства анкерного крепления в базовое пористое основание в строительное производство.

Библиографический список

1.        Технический регламент о безопасности зданий и сооружений: федеральный закон РФ от 30.12.09 № 384–ФЗ // Закон. – 2009. – № 4.

2.        Верстов В.В., Федулов Е.С. Повышение надежности и несущей способности анкерных систем при креплении навесных конструкций на пористые основания // Вестник гражданских инженеров, №. 7, октябрь 2014. с. 68-71.

3.        Верстов В.В., Федулов Е.С. Пути повышения надежности и несущей способности первичных средств крепления // 70-й научной конференции преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. Санкт-Петербург. 2014. вып. 1. с. 68-71.

4.        Стерлягов А.Н. Совместный тепло- и влагоперенос в ограждающих конструкциях зданий из газобетона. Новосибирск. 2007. 167 с.

5.        Ершова С.Г. Обеспечение эффективной гидрофобной защиты неорганических строительных материалов: диссертация. кандидата технических наук. 6107514th ed. Новосибирск. 2006. 174 с.

6.        Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидродинамика. Москва: Недра, 1993. 402 с.

7.        Мартыненко В.А., Ворона А.Н. Запорожский ячеистый бетон. Днепропетровск: Пороги, 2003. 95 с.

8.        Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. Москва: Стройиздат, 1980. 399 с.

9.        Ioannis Ioannou, Andrea Hamilton, Christopher Hall. Capillary absorption of water and n-decane by autoclaved aerated concrete // Cement and concrete research, №. 38, 2008. с. 766-771.

10.        Лаукайтис А.А."Воздухопроницаемость ячеистых бетонов низкой плотности // Строит. материалы, №. 7, 2001. с. 16.

11.        Schlober G. Porosity in autoclaved aerated concrete (AAC): A review on pore structure, types of porosity, measurement methods and effects of porosity on properties. Olching, Germany.

Консультации технического отдела
+7-903-095-09-10 (Евгений)
Звоните в технический отдел в удобное для Вас время
gip@gip.su