сборник докладов. 1МССФ-2020 том 2. Кафедра строительства и городского хозяйства v международный студенческий строительный форум 2020 Белгород, 26 ноября 2020 г Том 2 Сборник докладов Белгород 2020
 Скачать 4.55 Mb.
|
|
Рафаелян А.В., студент Научный руководитель ассистент Рябчевский И.С. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия ПРИМЕНЕНИЕ ЭКОВАТЫ ПРИ УТЕПЛЕНИИ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ Технологии строительства задний и сооружений не стоят на месте, компании со всего мира занимаются созданием новых технологий и материалов. Их стремление изменить и улучшить сферу строительства приводит к тому, что, в настоящее время появляется всё больше инновационных материалов предназначенных для теплоизоляции зданий и сооружений. Перед современными теплоизолирующими материалами ставится множество целей. Так в мире остро стоит вопрос сохранения экологии, и эковата в этом является идеальным примером, поскольку она считается одним из самых экологичных утеплителей [1, 2]. Постройка здания включает в себя множество этапов каждый из которых в свою очередь имеет свои особенности. Таковым является и выбор правильного теплоизолирующего материала, который будет сочетать в себе множество инновационных решений и поспособствует долгой и эффективной эксплуатации здания. Эковата является целлюлозным утеплителем, изготавливается данный тип утеплителей входе переработки макулатуры и отходов бумажной промышленности. Большую роль в появлении технологии получения эковаты сыграло развитие химической промышленности в мире, поскольку входе производства эковата проходит не только через переработку в волокно, но и распределение химикатов по ней, что поспособствовало созданию данных типов утеплителей [3]. Именно из-за химикатов некоторые называют данный вид утеплителей опасным, однако если на этапе производства эковаты предельное допустимое количество этих веществ соблюдено, а работы по монтажу выполнены строго по регламенту, то никакой опасности быть не может, т.к. целлюлоза и бората, используемые при производстве, не являются летучими химическими веществами, и являются абсолютно безвредными. Но нужно отметить, что экологичность продукции у разных производителей может отличатся, т.к. для защиты от микроорганизмов некоторые компании добавляют антисептики и фунгициды [4]. 232 Как и другие теплоизолирующие материалы эковата характеризуется по теплопроводности (0,04 Вт/мК), степени прочности (30-90 кг/м³), показателю проницаемости пара (0,3 мг/мчПа), устойчивости к огню (Г, дымообразованию (Д) и другим факторам. Все эти характеристики у данного материала на очень хорошем уровне, что несомненно является плюсом по отношению к конкурентам. Но даже при всём этом нужно учитывать тот факт, что в потенциально опасных зонах эковату лучше не использовать, т.к. она не является барьерным материалом и служит для иных целей [5]. Эковата появилась российской сфере производства позже, чем та же минеральная вата или пенополистирол и нельзя сказать, что она особенно выделяется на их фоне. Но она не только не отстаёт от своих конкурентов, а ещё и имеет ряд особенностей, которые выделяют её на фоне других. Минеральная вата может абсорбировать много влаги, но при этом ухудшаются теплоизоляционные свойства, а эковата не подвержена таким ухудшением даже при той же адсорбции большого количества влаги. Несомненным плюсом является и то, что в деревянных домах эковата способствует естественному поддержанию влажности в доме. Также при хорошей воздухопроницаемости, как у минеральной ваты, эковата является более эластичным материалом, а в отличии от пенополистирола она лучше отражает любые звуковые волны, тем самым создавая хорошую звукоизоляцию. Сама по себе эковата является фактически сыпучим материалом, для его удобного хранения и перевозки зачастую эковату прессуют и упаковывают в брикеты с плотностью до 110 кг/м 3 . Для дальнейшего использования нужно всего лишь распаковать и высушить содержимое, после чего материал увеличится примерно в три раза. Эковата может применятся как в утеплении стен, таки полови потолков. Способов по использованию тоже несколько, в основном выделяют мокрый и сухой. Мокрый метод считается более лёгким в работе, но недостатком является то, что для него используется достаточно дорогое оборудование. Подготовительным этапом для этого метода служит обрешётка стен древесным бруском или же металлическим профилем. Далее с помощью специального устройства нужно распределить эковату по поверхности. Благодаря клеящему веществу, в качестве которого в данном случае используется лигнин, эковата с лёгкостью прилипает к нанесённой поверхности, при этом на выходе из сопла эковата немного смачивается водой и под напором попадает на поверхность. Если же утеплить требуется потолок, то помимо лигнина добавляются ещё и другие клеящие вещества, 233 которые поспособствуют усилению адгезии эковаты. Сухой способ заключается в том, что вся эковата перед использованием полностью высушивается. Данный метод зачастую используется, когда нужно заполнить подготовленные ниши в стенах и ячейки обрешетки по перекрытиям. Распределения материала происходит простым насыпом в необходимых местах, но нужно учитывать то, что если не соблюдать нормы и правила утепления, и если правильно не просчитать нужное количество материала, то со временем могут появится проблемы, а именно усадка материала. Опытные компании знающие все тонкости данных работ укладывают материал с 10%-ным запасов в толщине, чтобы со временем, когда материал усядет, плотность слоя утеплителя была равна своему значению по ГОСТу, а именно 38 кг/м³. Поскольку утрамбовка эковаты является неотъемлемым этапом его использования, при распределении материала по поврхности используется специальный компрессор и под действием давления и воздуха через специальный шланг подачи задувается эковата. Явным недостатком эковаты является только то, что для её установки требуется дополнительное оборудование. К выбору утеплителя нужно подходить очень серьёзно и понимать все достоинства и недостатки того или иного материала, поскольку зачастую один и тот же материал в разных условиях может показать себя по-разному. Но стоит заметить, что эковата является примером отличного теплоизолирующего материала, поскольку она сочетает в себе инновационные технологии, экономичность, а главное экологичность. Именно поэтому на сегодняшний день данный способ является столь востребованным во свей сфере строительства. Библиографический список 1. Сулейманова Л.А., Рябчевский И.С. Образование и устранение наледи на скатных крышах с неотапливаемым чердаком // Сборник докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова Наукоемкие технологии и инновации. Белгород, 2019. С. 94-98. 2. Сулейманова Л.А., Ерохина И.А., Сулейманов А.Г. Ресурсосберегающие материалы в строительстве // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. № 7 (583). С. 113-116. 3. Лемешко ЕЕ. К вопросу применения эковаты в строительстве // Развитие науки и техники механизм выбора и реализации приоритетов сборник статей по итогам Международной научно- практической конференции. 2019. С. 46-48. 234 4. Кетов ПА, Красновских М.П., Кетов А.А. Исследование экологической опасности теплоизоляционного материала эковата // Строительные материалы. 2016. № 5. С. 78. 5. Мошкова Е.А., Туева Т.В., Панова Я.В. Исследование теплотехнических свойств эковаты // Эволюция современной науки Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2015. С. 29-31. Рябчевский И.С., аспирант Научный руководитель др техн. наук, профессор Сулейманова Л.А. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия АНАЛИЗ МИРОВОГО РЫНКА СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ На сегодняшний день снижение продолжительности ремонтных работ при возведении или реконструкции зданий с высокими эксплуатационными характеристиками играет решающую роль в строительной отрасли. Добиться этого можно за счет применения сырьевых материалов и технологий, позволяющих при минимальных трудовых и энергетических затратах изготавливать конструкции непосредственно на строительном объекте. Одним из основных решений данного вопроса является применение сухих строительных смесей. Сухие строительные смеси (ССС) обладают высокими техническими характеристиками, отвечающими строгим производственным требованиям, применение которых является наиболее рентабельным за счет уменьшения потенциальных проблем строительства с долговременной целостностью конструкций, отличающихся простотой изготовления [1…4]. Рынок ССС сегментирован в зависимости от основного назначения, применяемого вяжущего и региона. На рис. 1 представлена классификация сухих строительных смесей по основному назначению [1]. Предполагается, что применение выравнивающих и облицовочных материалов будет преобладающим в данном сегменте, поскольку практически каждая конструкция при возведении или ремонте здания требует отделки для получения 235 специально текстурированных, гладких и функциональных поверхностей. Увеличение объемов строительства, особенно в США, Европейском и Азиатско-Тихоокеанском регионах, является одним из основных факторов, стимулирующих рост мирового рынка сухих строительных смесей. Несмотря на то, что в США в период с 2014 по 2019 гг. расходы на жилищное строительство ежегодно увеличивалось на 5…10 % (рис. 2), что связано с более высоким располагаемым доходом населения и высоким уровнем жизни в регионе, рост зеленого строительства в сочетании со строгими правительственными постановлении в области строительства может препятствовать росту рынка ССС в ближайшие годы [5, 6]. Рис. 1. Классификация сухих строительных смесей по основному назначению Рис. 2. Расходы на жилищное строительство в США в период 2014…2020 гг. 236 В Европе тенденция к использованию сухих строительных смесей в последние несколько лет набирает обороты и открывает хорошие перспективы для будущего строительной отрасли [7]. Использование сухих строительных смесей повышает качество и скорость строительства. Рынок еще не раскрыл своего полного потенциала, нос растущим интересом производителей он становится все более популярным стечением времени. Это объясняется тем, что в Европе сосредоточена основная доля предприятий по изготовлению сухих строительных смесей, ежегодно увеличивающих объем производства продукции. Распределение выпуска ССС по крупнейшим европейским производителям представлено на рис. 3. Рис. 3. Распределение выпуска сухих строительных смесей на 2020 год по крупнейшим европейским производителям В Азиатско-Тихоокеанском регионе наблюдается наибольшее увеличение объемов производства сухих строительных смесей. Рост населения, рост располагаемых доходов, усиление государственной инициативы по развитию инфраструктуры, доступность сырья и низкая стоимость рабочей силы будут способствовать процветанию строительной отрасли в регионе. В глобальные расходы на строительство в основном вносят вклад страны с развивающейся экономикой, такие как Китай, Индия и Япония. В Китае, крупнейшем строительном рынке в мире, на 2020 год запланировано более 300 строительных проектов, включая промышленные, инфраструктурные, жилые и коммерческие проекты на сумму более 30 млрд. долл. США. Помимо этого, NDRC (Национальная комиссия по развитию и реформам) одобрила 27 проектов на сумму более 200 млрд. долл. США в Шанхае, Ухане, провинции Цзянсу, провинции Гуандун, 237 провинции Шэньси, Сучжоу, Чанчуне, провинции Гуанси, Чунцине и Ханчжоу для развития инфраструктуры в стране. Япония, с другой стороны, вкладывает большие средства в строительство и инфраструктурные проекты в странах с развивающейся экономикой. Между тем в Индии, втором по темпам роста строительном рынке в регионе, несколько строительных проектов, таких как промышленный коридор Дели-Мумбаи, международный аэропорт Нави Мумбаи, башня World One Tower и т. д, должны быть завершены к 2020 году [8]. Эта постоянная тенденция в этих крупных странах в сочетании с частными инвестициями в развитие инфраструктуры в странах Юго- Восточной Азии будет стимулировать строительную отрасль (рис. 4). Рис. 4. Расходы на жилищное строительство в Азиатско-Тихоокеанском регионе в период 2016…2020 гг. Таким образом, в ближайшие годы на рынке сухих строительных смесей будет наблюдаться значительный рост в связи с ростом строительных работ в Азиатско-Тихоокеанском регионе и увеличением жилищного строительства в США. Ожидается, что рынок сухих строительных смесей в течение прогнозируемого периода покажет среднегодовой темп роста более 6 %. Основным фактором, движущим изученный рынок, является рост объемов строительной деятельности в США и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Однако высокие цены на сухие строительные растворы по сравнению с обычными строительными растворами и недостаточная осведомленность в развивающихся странах, вероятно, будут препятствовать росту изученного рынка. 238 Библиографический список 1. Сулейманова Л.А., Погорелова И.А., Строкова В.В. Сухие строительные смеси для неавтоклавных ячеистых бетонов: монография / Л. А. Сулейманова, И. А. Погорелова, В. В. Строкова. Белгород, 2009. 2. Сулейманова Л.А. Неавтоклавный пеногазобетон на основе сухих строительных смесей // Вестник БГТУим. В.Г. Шухова . 2010. № 4. С. 73-80. 3. Денисов ГА. Производство и использование сухих строительных смесей // Строительные материалы XXI века. 2011, № 1. С. 14-17. 4. Козлов В. В. Сухие строительные смеси Учебное пособие. – М Издательство АСВ, 2000. 96 с 5. Realtà Mapei International. 2020 № 82. 43 р. 6. Баринова Л.С. Тенденции развития промышленности строительных материалов за рубежом : монография / Л. С. Баринова, В. В. Миронов, К. Е. Тарасевич. – СПб. : Изд-во Стройиздат СПб, 2004. 38 с. 7. Harder, Joe. Market review of the premixed dry mortar industry in Europe. 2007. 60. рр 48-61. 8. Dry Mix Mortar Market Size, Industry Analysis Report, Regional Outlook, Growth Potential, Competitive Market Share & Forecast, 2020 – 2026 электронный ресурс. URL: https://www.gminsights.com/industry- analysis/dry-mix-mortar-market Рябчевский И.С., аспирант Аноприенко Д.С., студент Научный руководитель др техн. наук, профессор Сулейманова Л.А. Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия ГЕОПОЛИМЕРНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА На протяжении многих лет создаются предприятия, которые производят новые строительный материалы, изделия и конструкции. Ученые разрабатывают технологии, позволяющие использовать промышленные отходы в качестве сырья для производства строительных материалов. Для изготовления строительных материалов ежегодно извлекаются из природной среды миллиарды тонн минерально-сырьевых ресурсов. Их производство относится к числу 239 наиболее консервативных областей техники. На протяжении многих лет изучения и развития строительной науки было разработано значительное количество материалов нового назначения, но лишь небольшая их часть производится сейчас в промышленности [1, 2]. Наиболее эффективными доминирующим вяжущим материалом в современном строительстве является портландцемент. На сегодняшний день практически не существует строительных вяжущих, которые могли бы заменить портландцемент и бетон на его основе. Однако есть самая перспективная альтернатива портландцементу – геополимерные строительные материалы на основе отходов промышленного производства. Геополимеры – это неорганические материалы, которые образуют ковалентно связанные некристаллические сети с большой протяженностью [3]. Изначально термин «геополимер» вначале х годов предложил французский исследователь Джозеф Давидовиц. Также он разработал концепцию геополимеров, которая до сих пор служит научной основой развития щелочных вяжущих. Он получил полимерный материал на основе алюмосиликатного минерального сырья, который разрабатывался в качестве замены органических полимеров, ввиду их недостаточной огнестойкости [3]. Классификация геополимерных вяжущих представлена на рис. 1. Рис. 1. Классификация геополимерных вяжущих Когда вместо сырья стали использовать алюмосиликатные горные породы, метакаолин, полевошпатные горные породы, золы ТЭС, то начался новый этап развития технологии геополимерных материалов. Применение данного сырья помогло получить достаточно недорогое геополимерное вяжущее, а также решить проблему утилизации промышленных отходов. Еще одна особенность производства данного материала заключается в том, что расход энергии и эмиссия углекислого газа в несколько раз ниже, чем при производстве портландцемента. Наибольшая перспектива роста производства 240 геополимеров на основе промышленных отходов имеется в тех странах, в которых золы и шлаки не находят своего применения. Самым перспективным сырьем для производства геополимерных материалов являются золы ТЭС. Топливные золы во всем мире производятся в объемах свыше 800 млн тонн, что намного больше, чем количество остальных промышленных отходов, использующихся в технологии геополимерных строительных материалов. Благодаря В.Д. Глуховскому, который, исследуя возможности расширения сырьевой базы вяжущих щелочной активации, пришел к заключению, что можно использовать дисперсные золы-уноса, мир опередил на несколько десятилетий современные исследования в области геополимерных материалов. Основное преимущество золы в сравнении с другими материалами заключается в ее высокой дисперсности и высокой пуццолановой активностью [4]. Доменный гранулированный шлак, еще один промышленный отход, может использоваться по-разному – в качестве добавки для повышения прочности на основе магматических горных породили в качестве компонента гибридных геополимерных вяжущих. Среди всего разнообразия шлаков практическое значение для получения вяжущих имеет лишь доменный шлак, который является отходом выплавки чугуна и имеет сходный с портландцементом состав (рис. 2) [5]. Рис. 2. Химический состав на диаграмме СаО–SiO 2 –Al 2 O 3 : 1 доменный шлак 2 – зола-унос; 3 – портландцемента Образуется огромное количество отходов в виде горных пород различного состава на предприятиях современной горной промышленности. Из них основным компонентом геополимерных вяжущих являются измельченные магматические горные породы алюмосиликатного состава, твердение которых активируется щелочными соединениями. Ежегодно в отвалы складируется более 241 15 млн м магматических горных пород различной дисперсности. Самыми подходящими по химическому составу для производства минерально-щелочных вяжущих являются изверженные горные породы. В их составе преобладают силикатные минералы. Благодаря высокой химической активности данных минералов на их основе можно получить вяжущее с более высокой реакционной способностью. Существует несколько значимых плюсов использования геополимерных строительных материалов. Если при производстве портландцемента требуется выполнение самой энергоемкой операции – обжиг, тов производстве шлакощелочных и геополимерных вяжущих она отсутствует. Исключение данной операции помогает снизить не только производственные издержки, но и капиталовложения, так как для осуществления обжига требуются крупные инженерные сооружения. Использование этого материала в производстве и при эксплуатации имеет существенные преимущества в сравнении с портландцементным бетоном во-первых, в качестве заполнителя могут использоваться мелкий песок, супеси и легкие суглинки во-вторых, прочность бетонов на основе геополимеров, шлакощелочных вяжущих, в 2…3 раза выше прочности аналогичных по технологическим свойствам портландцементных бетонов, а также они быстрее набирают свою прочность в-третьих, благодаря более надежному поведению в условиях пожара конструкции, изготовленные при помощи геополимерных строительных материалов, имеют большие перспективы применения при строительстве жилых и общественных зданий повышенной этажности [6, 7]. Производство геополимерных материалов строительного назначения – важная составляющая будущего строительства. На первых стадиях развития геополимеров для их получения на базе зол- уноса, природного алюмосиликатного сырья (в качестве природного алюмосиликатного сырья используются каолины и полевошпатовые горные породы, шлака и метакаолина предусматривается предварительное измельчение сырья и последующий обжиг при температуре 700…750 С. Полученное вяжущее перемешивается с щелочным раствором, затем создается бетонная смесь и формуется изделие, отличающиеся высокими термическими и прочностными характеристиками [8]. Несмотря на многие исследования геополимерных строительных материалов на основе промышленных отходов, на большой объем имеющихся данных о поведении геополимеров нельзя говорить о полной изученности материала, его структурообразовании и технологии создания. Однако по многим характеристикам 242 геополимеры превосходят традиционные материалы, они представляют собой перспективный класс наноструктурированных материалов. Благодаря их производству и использованию можно решить несколько научно-технических задач снизить потребность в природных сырьевых материалах, уменьшить себестоимость производства, решить проблему складирования использования отходов и получить строительный материал с более высокими характеристиками. Библиографический список Гладков Д.И., Сулейманова Л.А. Эффективный стеновой материал на основе отходов производства // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова . 2004. № 8. С. 121-122. 1. Гладков Д.И., Сулейманова Л.А. Неавтоклавный ячеистый бетон на основе отходов производтсва // В сборнике Экология - образование, наука и промышленность. материалы Международной научно-методической конференции. 2002. С. 55-57. 2. Davidovits J. Geopolymer chemistry and applications. 3rd eddition. – France, Saint-Quentin: Institute Geopolymer, 2011. – 614 p. 3. Глуховский В.Д. Шлакощелочные цементы и бетоны / В.Д. Глуховский, В.А. Пахомов. – Киев Будiвельник, 1978. – 184 с. 4. Hardjito D., Rangan B. V. Development and Properties of Low- Calcium Fly Ash-based Geopolymer Concrete. Research Report GC1. – Perth: Curtin Univer- sity of Technology, 2005, 103 p. 5. Davidovits J. Soft Mineralurgy and Geopolymers / In proceeding of Geopolymer 88 International Conference, the Université de Technologie. Compiègne, France. 1988. 6. Davidovits J. 30 Years of Successes and Failures in Geopolymer Applications.Market Trends and Potential Breakthroughs // Geopolymer 2002 Conference, October 28-29, 2002, Melbourne, Australia. 7. Рахимов, Р.З. Достижения, проблемы и перспективные направления развития исследований производства шлакощелочных вяжущих и бетонов / Р.З. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина // Достижения, проблемы и направления развития теории и практики строительного материаловедения сб. докл. Академических чтений РААСН. – Пенза- Казань, 2006. С. |