Пн - Пт: 9:00 - 18:00 | Сб - Вс: Выходной
г. Краснодар, Пос. Индустриальный, пер. Дорожный, 6/1

Прочность полистиролбетона и его долговечность

Прочность полистиролбетона и его долговечность

В настоящее время строительство идет быстрыми темпами, и это увеличило потребность в строительном сырье, особенно в крупном заполнителе. В целях сохранения природных ресурсов правильным шагом будет использование пластиковых отходов в качестве частичной замены природного заполнителя при производстве бетона. В данной научной статье рассматривается исследование и экспериментальная работа по созданию «Полистиролбетона», состоящего из измельченных заполнителей из отходов полистирола. Полистиролбетон — это вид бетона, который производится из смеси цемента, песка и пенополистирольного заполнителя (EPS или UEPS). Термопластичный полимерный материал, который изначально находится в твердой форме (UEPS) и может быть расширен с помощью пара и экспансивного агента, называется полистиролом.

Отходы полистирола, измельченные до размеров крупного и мелкого заполнителя, используются для замены 40% природного заполнителя. Было использовано девять пробных смесей с различной пропорцией этих трех типов измельченных полистирольных отходов и водоцементным соотношением. Была определена удобоукладываемость свежей бетонной смеси, а также прочность бетона на сжатие через 28 дней. Данное исследование показало, что отходы полистирола могут быть эффективно использованы для производства легкого бетона. Полистиролбетон является наиболее подходящим материалом для не нагружаемых упругих бетонных конструкций, таких как перегородки и фасады. Ключевые слова: полистирол, бетон, легкий вес, упругость, переработанный пластик, сохранение, воздействие.

Прочность полистиролбетона: Введение

В связи с быстрой урбанизацией строительство развивается высокими темпами, и основную долю используемых материалов составляет бетон. Таким образом, сырье, необходимое для производства бетона, особенно крупный и мелкий заполнитель, пользуется большим спросом. При рассмотрении различных вариантов частичной замены природных заполнителей, пластик является идеальным выбором, так как пластиковые материалы стали неотъемлемой и неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Благодаря различным характеристикам, таким как низкая плотность, прочность, удобные конструкции, возможность изготовления, длительный срок службы, легкий вес и низкая стоимость, адаптивность пластика продемонстрировала феноменальный рост.

Пластмассы используются в огромном количестве областей, начиная от упаковки, автомобильной и промышленной промышленности, медицинских систем доставки, и заканчивая жилищным строительством, материалами для коммуникаций, системами безопасности и другими видами использования. Благодаря такому широкому и разнообразному применению, пластик вносит все больший вклад в объем твердых отходов.

С точки зрения сохранения природных ресурсов, использование заполнителя из переработанного пластика позволит сократить использование природных заполнителей, утилизацию твердых отходов и приведет к экономии энергии. Таким образом, было проведено обширное исследование с целью выяснения влияния использования заполнителя из переработанного пластика на прочность и жесткость бетона. В настоящее время в Индии утилизация твердых отходов является одной из основных экологических проблем. Во всем мире ежедневно образуются миллионы тонн отходов полистирола, что представляет собой большую угрозу для экологического баланса.

Переработка и безопасная утилизация полистирольных отходов в рамках национальных и международных экологических норм является дорогостоящей, требует больших энергозатрат и выделяет вредные газы. Большое количество пластиковых материалов, полиэтилена, пластиковых бутылок попадает в бытовые отходы и на свалки, что также представляет большую экологическую угрозу. Таким образом, использование отходов полистирола в производстве бетона не только дает экономию, но и способствует сохранению природных ресурсов и снижает нагрузку на утилизацию отходов полистирола.

В последние несколько лет» строительная индустрия с нетерпением ждет применения пенополистирола (EPS) в различных строительных работах. Благодаря небольшому весу и хорошим теплоизоляционным свойствам EPS широко используется в качестве изоляционного материала. Как правило, ППС состоит из мелких полистирольных шариков, полученных в процессе полимеризации. После завершения полимеризации для введения в EPS используется расширяющий агент, такой как пентан и гексан. В процессе расширения происходит формование бусин. Затем предварительно расширенные бусины стабилизируют и снова подвергают воздействию пара для получения связующего вещества между бусинами. Пена в EPS состоит из небольших частиц сферической формы, содержащих около 98% воздуха в виде легкого ячеистого пластика. На рисунке 01 показаны три распространенные формы EPS.

Использование полистирола в бетоне

Исследование показало, что основным потребителем пластика является упаковочная промышленность (41%) и строительная индустрия (20%). Другими потребителями пластика являются крупная промышленность (15 %), автомобильный сектор (7 %), сельское хозяйство (6 %). Крупные исследовательские центры исследовали свойства бетона, состоящего из полистирольного (ПС) заполнителя в качестве частичной замены природного крупного заполнителя, и обнаружили, что плотность, прочность на сжатие и модуль упругости уменьшаются с увеличением количества измельченного полистирольного заполнителя в бетоне, в то время как ползучесть и усадка при высыхании увеличиваются с увеличением количества измельченного полистирольного заполнителя в бетоне.

В легком пенополистирольном бетоне, содержащем кремнеземистую пыль, с увеличением количества кремнеземистой пыльцы снижается прочность и поглощающая способность бетона. Исследования показали, что разрушение бетона происходит постепенно из-за присутствия полистирольных шариков. Исследовательская работа показала, что прочность бетона на сжатие увеличивается по мере уменьшения размера полистирольных шариков. Ученые исследовали упругое поведение и возможность использования полистиролбетона в качестве перегородки или изоляционного барьера. Недавно представили исследование прочности и жесткости бетона с использованием переработанных бетонных отходов. Все эти исследования выявили различные преимущества использования полистирола в бетоне, такие как:

  • хорошие электро- и теплоизоляционные свойства;
  • прочность и долговечность;
  • возможность сочетания с другими материалами, такими как клей, бумага и алюминиевая фольга;
  • хорошая устойчивость к химическим веществам, воде и ударам;
  • меньший вес по сравнению с другими подобными материалами;
  • относительно экономичная стоимость производства.

Испытание прочности полистиролбетона

Формула расчета (01):

Плотность упаковки = объем пластиковых заполнителей / объем эквивалентной воды.

Для получения оптимальной плотности упаковки были испробованы различные комбинации мелкого и крупного пластиковых заполнителей, и было замечено, что комбинация 40% — 60% дала наибольшее значение плотности упаковки (т.е. 0,568). Для того чтобы получить наибольшее значение плотности упаковки, крупный и мелкий пластиковые заполнители смешиваются в различных пропорциях. Используя формулу (01), получают соответствующую плотность упаковки.

Наблюдается, что до определенного уровня, по мере уменьшения количества крупного и увеличения мелкого заполнителя, значение плотности упаковки увеличивается, а после достижения оптимального значения дальнейшее уменьшение количества крупного заполнителя приводит к уменьшению плотности упаковки. Изменение плотности упаковки в соответствии с изменением количества крупного и мелкого заполнителя. Для заливки бетонных кубиков используется обычная питьевая водопроводная вода.

Прочность и долговечность полистиролбетона

Определяется удельный вес пластика и используется для получения его количества. После многочисленных испытаний для смешивания полистиролбетона был принят метод смешивания, аналогичный методу «песчаного покрытия». Так как частицы EPS должны быть покрыты надлежащим образом для однородности бетонной смеси, сначала в течение одной минуты они смешиваются с цементным раствором. После этого добавляется природный песок и заполнители, и вся смесь тщательно перемешивается в течение 03 минут в миксере.

Такой метод поэтапного смешивания обеспечивает хорошую обрабатываемость и однородность полистиролбетона. В соответствии с каждой комбинацией ингредиентов отливается набор из 06 кубиков, и каждый набор из трех кубиков испытывается через 7 и 28 дней соответственно. Пробные пропорции смеси для каждого набора из трех кубов, т.е. всего 54 куба, отливаются и испытываются в лаборатории.

Результаты исследований

Исследовательская работа, представленная в данной статье, проведена с целью проверки возможности использования переработанных пластиковых отходов в виде EPS. Для бетонирования используется обычный портландцемент марки 53, местный природный песок и заполнители, а также питьевая вода. После изучения изменения плотности упаковки были использованы крупные и мелкие частицы пластиковых отходов в виде EPS в пропорции 40:60. Для лабораторной работы использован анализ изменения плотности упаковки и обрабатываемости с помощью теста на коэффициент уплотнения, а также водоцементное отношение 0,49. Всего отлито 54 куба с различным соотношением природного заполнителя и частиц полистирола при одинаковом водоцементном отношении. Кубы испытываются в течение 7 и 28 дней.

Три куба испытываются после 7 дней твердения, а остальные три куба — после 28 дней твердения. Изменение прочности бетона на сжатие при изменении объема полистирола наблюдается. Из этого ясно видно, что с увеличением количества полистирола в бетоне прочность снижается. Аналогично, наблюдается, что с увеличением количества полистирола в бетоне, массовая плотность бетона уменьшается. Для проверки ударопрочности полистиролбетона 28-дневные кубики подвергаются испытанию на падающую нагрузку. Результаты ясно показывают, что благодаря присутствию полистирола в бетоне, ударная прочность значительно повышается.

Заключение

Исследовательская работа, представленная в данной статье, направлена на выявление эффективного способа использования частиц переработанных пластиковых отходов в качестве частичной замены природных заполнителей. Данное исследование подчеркивает эффективность использования пластиковых отходов в качестве частичной замены природных заполнителей. Это приводит к сохранению природных ресурсов, а также к конструктивному использованию опасных для окружающей среды отходов, т.е. пластика. Но из-за введения пластиковых отходов в бетон снижается прочность и массовая плотность бетона, поэтому целесообразно ограниченное использование пластика в полистиролбетоне. В диапазоне от 5 до 20 % замены природного заполнителя на полистирол снижение прочности не влияет на пригодность. Но свыше 20 % замена природного заполнителя полистиролом приводит к значительному снижению прочности и влияет на пригодность бетона к использованию.

По результатам исследования, представленного в данной научной статье, можно сделать следующие выводы о прочности полистиролбетона:

  1. Полистирол может быть использован для частичной замены природного заполнителя. Снижение массовой плотности полистиролбетона делает его пригодным для применения в качестве ненагружаемого легкого бетона, такого как перегородки, панели, наружные фасады и т.д.
  2. Полистиролбетон обладает высокой стойкостью к ударам и высоким значением пластичности, что приводит к увеличению деформации до разрушения. Это свойство делает полистиролбетон пригодным для использования в местах с большим разбросом температур.
  3. Полистиролбетон может быть использован с частичной заменой природного заполнителя до 20%.
  4. Разрушение полистиролбетона происходит в основном из-за отслоения цементной пасты и пластиковых частиц, поэтому водоцементное отношение играет второстепенную роль в придании прочности полистиролбетону.
  5. При одинаковом водоцементном отношении добавление большего количества пластика в полистиролбетон приводит к снижению плотности массы, прочности на сжатие и увеличению ударной вязкости.
Вячеслав
Вячеслав
Эксперт в области производства полистиролбетонных изделий
Вопрос эксперту
Какую нагрузку выдерживает полистиролбетон?
Вячеслав
Полистиролбетон отличается высокой прочностью. Он способен выдерживать значительные механические нагрузки и имеет высокую устойчивость к давлению. Среднестатистический размер блока полистиролбетона выдерживает нагрузку до 15 МПа.
Какова долговечность полистиролбетона?
Вячеслав
Полистиролбетон обладает долговечностью. Он не подвержен воздействию насекомых и грибков, не гниет и не требует специального ухода. Правильно уложенные и защищенные стены из полистиролбетона служат десятилетиями без потери качества.
Как обеспечить правильную укладку полистиролбетона?
Вячеслав
Укладка полистиролбетона должна проводиться квалифицированными специалистами. Необходимо соблюдать правила укладки, использовать специальные клеящие смеси и обеспечить надежное соединение блоков. При правильной укладке вы получите прочные и энергоэффективные стены.
Поделиться
Бауштофф®