СРО НП «МАЭ» — СРО-Э-150
Коллектив ученых Донского государственного технического университета разработал усовершенствованный способ изготовления газобетона, обеспечивающий снижение его средней плотности на 29% и улучшение теплозащитных свойств на 31%.
Результат был достигнут благодаря улучшению двух показателей: газоудерживающей способности материала и вспучивания смеси.
Предложенный учеными ДГТУ способ изготовления газобетона опирается на введение в состав газобетонной смеси предварительно гидратированного в течение 20–30 минут цемента. Полученный по этой технологии газобетон отвечает требованиям экологичности и экономической эффективности, обладает улучшенными механическими и физическими характеристиками.
Помимо этого, исследовательская группа доказала эффективность использования отходов производства в виде частично гидратированного цемента в составе такого газобетона, что позволяет снизить себестоимость его производства и строительства в целом на 15%.
– Полученный нами материал полностью отвечает мировым требованиям по энергоэффективности и энергосбережению. Его пористая структура улучшена рецептурными и технологическими факторами для получения наиболее эффективных строительных конструкций с минимальным поперечным сечением и минимальной теплопроводностью, – прокомментировал доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» ДГТУ Евгений Щербань. – Неавтоклавные ячеистые бетоны превосходят автоклавных конкурентов за счет значительно сниженной себестоимости производства и меньшего воздействия на окружающую среду.
Ранее было известно, что при замене песка переработанным газобетоном прирост прочности на сжатие на 16% выше, чем у обычного газобетона, и на 29–156% выше значений, полученных при использовании различных промышленных отходов.
По словам Евгения Щербаня, в технологии производства нового газобетона используются также комплексные добавки. В проведенных ранее другими учеными исследованиях изучалось влияние комплексной добавки, состоящей из базальтовых волокон и микрочастиц диоксида кремния, на прочностные свойства автоклавного газобетона. В результате ученые установили, что комплексная добавка влияет на процесс гидратации ячеистого бетона – приводит к образованию гидросиликатов кальция группы тоберморита. При этом прочность на сжатие образцов газобетона, содержащих комплексную добавку, увеличилась на 52%, а прочность на растяжение при изгибе – на 62% по сравнению с прочностными характеристиками образцов контрольного состава без добавки.
– Вспучивание ячеистобетонной смеси – сложный гидродинамический и физико-химический процесс, развивающийся во времени. Он заключается в зарождении и росте ячеек в результате реакции выделения газа газообразователем, деформировании смеси с переменной скоростью под действием возникающего в ячейке давления, парообразовании и конденсации паров воды, – поясняет Евгений Щербань – При этом изменяются температура, реологические и диффузионные характеристики межпоровой перегородки, и в целом всей смеси. Процесс вспучивания осложняется границами расширения в форме и некоторыми другими условиями.
Также исследователи создали математическую модель процесса вспучивания газобетонной смеси. На основе этой модели возможно рассчитать состав экологически чистого, экономичного неавтоклавного газобетона, отвечающего требованиям глобальной повестки устойчивого развития ООН по охране окружающей среды.
Моделирование вспучивания газобетонной смеси позволило выделить два практических аспекта, позволяющих достичь лучших результатов: первое – использование газообразователя с длительным индукционным периодом, второе – использование в качестве вяжущего предварительно гидратированного цемента.
– Мы получили бетон, обладающий улучшенной структурой и улучшенными энергоэффективными и энергосберегающими свойствами, а также лучшими механическими характеристиками, – подчеркнул Евгений Щербань.
В разработке участвовали проректор по учебной работе и международной деятельности ДГТУ, д. т. н., профессор Алексей Бескопыльный, член-корреспондент РААСН, д. т. н., профессор Левон Маилян, доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» ДГТУ Сергей Стельмах, к.т.н., доцент, начальник Регионального экспертного управления ДГТУ Анатолий Шуйский.
Проведенное исследование соответствует программе стратегического академического лидерства Приоритет 2030 по направлению «Новые экологичные материалы для строительства зданий и сооружений из растительного сырья и сельскохозяйственных отходов».
Исследование опубликовано в научной статье под названием Mathematical Modeling and Experimental Substantiation of the Gas Release Process in the Production of Non-Autoclaved Aerated Concrete в журнале Materials, том 15, выпуск 7, апрель 2022. С полным текстом статьи можно ознакомиться по ссылке.
