Menu Close

Армирование газосиликатных блоков: нужно ли армировать кладку и как правильно это сделать

нужно ли армировать кладку и как правильно это сделать

Возведение стен из блоков ячеистого бетона наиболее выгодный и экономичный вариант строительства. Такие блоки обладают повышенной пористостью, что обеспечивает хорошую теплоизоляцию и вывод водяных паров из помещения наружу. Удобство укладки больших по размеру блоков позволяет гораздо быстрее производить монтаж стеновых элементов. Но есть и один существенный минус – газобетонные блоки слабо устойчивы к изгибающим деформациям.

Как повысить устойчивость газобетонной конструкции к изгибу?

Для того чтобы обезопасить стены и перегородки от появления трещин, вызываемых просадкой подошвенного грунта или температурными перепадами, в некоторых случаях используется армирование газобетонных блоков. Металлические стержни принимают на себя растягивающие нагрузки и предохраняют газобетонные блоки от трещинообразования. Усиление арматурой не увеличивает его несущую способность, но минимизирует последствия хрупкого разрушения газобетонных элементов.

Примерная схема. Участки армирования для конкретного строения определяются проектировщиком.

Климатический, сейсмический и ветровой район непосредственно влияют на необходимость армирования стен. Еще

на этапе проектирования выясняется необходимость усиления стен с помощью арматуры, а также указывается тип применяемого армирования и место его расположения.

Важно!

Закладка арматуры по всему периметру каждого стенового ряда не обязательна. Достаточно будет расположить металлическое усиление в наиболее опасных элементах стеновой конструкции.

Места обязательного армирования газобетонной стены:

  1. Первый ряд блоков, укладывающийся на фундамент;
  2. При длине стены превышающей 6 метров, производится дополнительная горизонтальная закладка арматуры в каждом четвертом кладочном ряду для компенсирования ветровой нагрузки;
  3. Примыкания перекрытий и стропил к стеновым конструкциям. В этом случае выполняется армопояс), где армирующие стержни закладываются в U-образные блоки;
  4. Проемы в стенах: опорная часть под перемычками, а также нижняя часть оконного проема на всю ширину с добавлением напуска по 0,9 метра в каждую сторону от него;
  5. В газосиликатные колонны закладывается вертикальная арматура;
  6. Места потенциального возникновения нагрузки, превышающей нормативную.

У застройщиков часто возникают вопросы и споры, нужно ли армировать стены в каждом четвертом ряду блоков. Необходимость определяет проектировщик, исходя из конструктивных особенностей и протяженности стен будущего строения, сейсмической зоны местности, силы и розы ветров в данной местности, особенностей грунта в зоне застройки и типа фундамента, а также характеристик материала стен. Здесь выясняется, хватит ли прочности у применяемого при строительстве газосиликата выдерживать возникающие нагрузки и не давать микротрещин.

Если вы экономите на проекте, то производите расчеты самостоятельно. Либо армируйте и спите спокойно, так как хуже точно не будет, но несите затраты по покупке арматуры и клея.

Если концы отдельных арматурных стержней не обвязаны в один контур, то их необходимо загнуть под прямым углом и заглубить в штробы для обеспечения надежной анкеровки в стене здания.

Исполнение

Первый ряд

Армирование первого ряда кладки, равно как и каждого четвертого при необходимости, осуществляют следующим образом.

Выполняют усиление конструкции стальными прутками диаметром 8 мм марки А III. Для стены толщиной 200 мм достаточно уложить один пруток арматуры ровно по середине ряда.

Для более толстых стен используют 2 прутка. Их укладывают параллельно друг другу. Для этого делают 2 параллельных штробы с помощью штробореза. Расстояние от внутреннего и внешнего края стены до штробы должно быть не менее 6 см. В углах здания штробы закругляются по радиусу.

Из готовых канавок щёткой выметают пыль, заполняют клеевым составом, укладывают арматуру и удаляют излишки клея с помощью шпателя.

Важно!

В углах арматура не должна прерываться. Её закругляют, чтобы она повторяла радиус штробы.

Поэтому перехлест арматуры делайте примерно посередине стены, фиксируя с помощью вязальной проволоки.

Армирование под оконным проемом

Укладка арматуры в газобетонные блоки необходима под оконным проёмом. Закладку производят в последнем ряду блоков перед сооружаемым окном. Для этого на поверхности кладки вымеряется и помечается его планируемая длина (стержни арматуры должны быть на 0,5 метра больше длины окна). Далее в кладочном ряду на расстоянии по 60 мм с наружной и внутренней стороны стены при помощи ручного штробореза производится штробление газобетона. А именно вырезаются 2 паза, минимальное сечение каждого – 2,5х2,5 см.

Совет

Для обеспечения ровности штробы можно прибить на нужный ряд блоков деревянную доску, которая будет выполнять роль правила при вырезании выемки.

Из пазов с помощью щётки необходимо удалить пыль и крошки газобетона, образовавшиеся в процессе их вырезания. Перед укладкой арматурных стержней и замоноличиванием раствором, вырезанные штробы увлажняются водой. Делается это для наилучшего скрепления клеевого раствора с армированным газобетоном.

На следующем этапе паз на половину высоты заполняется раствором для тонкошовной блочной кладки, затем укладывается профилированная стальная арматура диаметром не менее 6 миллиметров. Паз до конца заполняют раствором, при необходимости удаляя все его излишки и выравнивая шов мастерком.

Следующий кладочный ряд можно монтировать сразу же после усиления подоконного участка.

Вертикальное армирование стен

К такому виду прибегают крайне редко в следующих случаях:

  1. Армирование стены, на которую возможно сильное воздействие боковых нагрузок. В этом случае необходимо осуществлять и горизонтальное армирование.
  2. При использовании газобетона низкого качества с минимальным показателем плотности.
  3. В местах опирания на конструкцию стен тяжеловесных элементов (металлические балки и др.).
  4. Угловая перевязка стыкования смежных стен.
  5. Усиление малых простенков и дверных и оконных проемов.
  6. Возведение колонны из блоков газобетона.
  7. При использовании крупногабаритных стеновых панелей.

Используемые материалы

Помимо классического варианта (использование арматуры) для армирования кладки из блоков могут применяться другие материалы:

Металлическая оцинкованная сетка

Состоит из сваренных во взаимно перпендикулярном положении стальных стержней.

Из всех используемых видов сеток, металлическая – самая прочная. Но у нее есть один большой минус: специальный клеевой состав для соединения стеновых блоков способствует развитию коррозии, что приводит к достаточно быстрой потере всех положительных свойств такого армирования. Также поперечные прутки выступают мостиками холода в зимний период. Этот вид усиления я не рекомендую.

Базальтовая сетка

Изготавливается из базальтоволоконных стержней, которые располагаются перпендикулярно друг другу. В стыковых узлах стержни фиксируются при помощи проволоки, хомутов или специализированного клея. Такое скрепление обеспечивает правильную и ровную геометрическую форму ячеек.

Базальтовая сетка может выдерживать сильное воздействие разрывных нагрузок – около 50 кН/м. Ее вес в несколько раз меньше, чем у металлической сетки, что обеспечивает простоту работ по армированию.

Сетки на основе базальта устойчивы к негативному влиянию коррозии, не реагирует на изменение температурных условий. Обладают очень низкой теплопроводностью, что обеспечивает отсутствие мостика холода, возникающего при армировании сеткой из стали.

Справка

Базальтовая сетка стоит не мало, поэтому данное решение является самым дорогим из предложенных.

Металлическая монтажная перфорированная лента

Это оцинкованная полоса стали с отверстиями, выполненными по всей ее длине.

Достаточно приобрести ленту с размерами 16х1 мм. Армирование кладки осуществляется без штробления газобетона путем закрепления на саморезы. В остальном принцип такой же, как и при использовании арматуры. Для увеличения прочности возможно попарное скрепление полос при помощи стальной проволоки. Обладает меньшей прочностью на изгиб в сравнении с профилированной арматурой.

Внимание!

В сетевых строительных магазинах и на рынках распространена перфолента толщиной 0,5-0,6 мм. Она не подходит для армирования. Ищите перфоленту толщиной 1 мм в специализированных магазинах или заказывайте в Интернете заранее. К сожалению, её не так просто купить на обычном строительном рынке.

Плюсы использования этого материала по сравнению с традиционной арматурой я вижу в следующем:

  • экономия на доставке в силу компактности ленты;
  • не нужно делать штробы (экономия на работе и монтажном клее).

Стеклопластиковая арматура

Основной материал арматуры – стеклопластик, на котором спиралевидно намотана нить для обеспечения лучшего сцепления с бетоном.

Значительно легче по весу, нежели металлический аналог. Низкая теплопроводность позволит избежать мостика холода в газобетонной кладке. Удобство монтажа обеспечивается минимальным количеством стыков, так как такая арматура продается упаковками в бухтах.

Внимание!

Арматура из стеклопластика обладает существенным минусом – не выдерживает больших нагрузок на излом, а это и является основной задачей армирования кладки из газобетонных блоков с повышенным изгибающим воздействием.

Из этого материала невозможно соорудить жесткий каркас, поэтому такое армирование не рекомендуется в сейсмически опасных районах строительства. Наш вердикт — не использовать.

Польза армирования стеновых конструкций очевидна. Поэтому стоит поступиться малыми дополнительными денежными затратами и временем при монтаже, чтобы возводимое здание прослужило вам верой и правдой в течение долгих лет.

Полезное видео

В видео-сюжете наглядно и подробно показано армирование первого ряда. А именно штробление блоков, укладка арматуры с загибанием в углах, заполнение клеем.

Мы старались написать лучшую статью. Если понравилось — пожалуйста, поделитесь ею с друзьями или оставьте ниже свой комментарий. Спасибо!

Отличная статья 51

размеры, опирание, как сделать своими руками

Грамотное выполнение армирования строений из газобетона является залогом долговечности возводимой конструкции, а также позволяет предотвратить появление трещин и деформаций в процессе всего периода эксплуатации.

Армированные элементы применяются при необходимости повысить уровень прочности стен из газосиликата в условиях коттеджного и частного малоэтажного строительства. Перемычки для газобетонных блоков устанавливаются при обустройстве всех оконных и дверных проемов. Это помогает распределить нагрузки от перекрытий и исключить появление трещин в оконной зоне.

Заводские решения

Технология применения перемычек в частном домостроительстве имеет несколько принципиальных отличий от монтажа, принятого в современном и массовом строительстве с использованием ячеистых газобетонов. В настоящее время используется несколько видов перемычек, которые отличаются конструктивными особенностями и правилами применения.

Готовый вариант армированной газосиликатной перемычки по ГОСТ

Готовые заводские газосиликатные (газобетонные) перемычки являются обычными балками из газобетона с прямоугольным сечением и внутренним каркасом в виде арматуры, покрытой специальным антикоррозионным составом.

Стрелки на элементе указывают правильное направление выполнения монтажа.

Справка

Такой вариант принято считать самым простым и не требующим особых знаний для установки.В тоже время это решение является самым дорогим по стоимости.

Основными преимуществами являются:

  • правильно армированные газобетоны не растрескиваются, не «плывут» и не разрушаются в процессе длительной эксплуатации;
  • газобетонные перемычки относятся к высокопрочным конструкциям с малым весом, не оказывающим дополнительной нагрузки на возведенные стены и фундаментное основание;
  • ячеистая структура газобетонной перемычки идентична структуре строительных блоков, поэтому не вызывает снижения показателей тепловой эффективности, и в результате не потребуется выполнять дополнительное утепление.

Основные размеры газосиликатных перемычек:

  • Высота — 124 мм;
  • Ширина — 115 мм, 150 мм, 175 мм;
  • Длина — 1300-3000 мм.

Уточняйте на сайте производителей.

Конструкция из U-блоков

Наиболее популярным вариантом является обустройство сборно-заливных перемычек над окнами в стенках из ячеистого газобетона с несъемной опалубкой на основе U-образных элементов.

В приведенной по ссылке статье представлена информация о выпускаемых размерах этих элементов и о способе самостоятельного изготовления.


U-образные перемычки являются сборными элементами. Они легко пилятся под необходимую длину с помощью ножовки по газобетону. В борозды изделий закладывается сварная арматурная каркасная конструкция, после чего монтаж производится над оконным или дверным проемом посредством деревянной опалубки. Железобетонные элементы изготавливаются с применением тяжелых смесей на основе бетонов и арматурных прутов.

Важно!

Если стены дома не планируется утеплять, не забудьте внутри конструкции разместить вставку из пенополистирола или другого утеплителя.

Железобетонные перемычки

Эти заводские изделия представляют собой балки из бетона с арматурой внутри.

По теплопроводности бетон заметно уступает газосиликату.

Если планируется утепление стен дома минеральной ватой, то эти балки использовать можно.

Но для стен без утеплителя железобетон будет являться мостиком холода.

В этом случае перемычки из газобетона, предложенные в первом варианте, смотрятся лучше.

Глубина опирания и максимальная длина проема

В зависимости от конструкционных особенностей может варьироваться как технология монтажа, глубина опирания перемычек на газобетонные блоки, так и основные правила эксплуатации.

Тип перемычки Длина проёма максимальная Опирание на кладку Конструктивные особенности
Армированная несущая конструкция газобетонная 174 см 25 см Не нуждается в дополнительном утеплении
Несущая конструкция из железобетона с применением несъёмной опалубки в виде U-образных блоков 300 см 25 см Не нуждается в дополнительном утеплении
Монолитная железобетонная конструкция несущего типа В соответствии с длиной балки 35 см Нуждается в дополнительном утеплении
Выполнение армированием 120 см Введение арматуры за проём на 0,5 м Желательно осуществлять рядовое армирование над проёмами
Монолитная не несущая конструкция из железобетона 200 см 35 см Нуждается в дополнительном утеплении
Конструкция не несущего типа на основе металлических уголков 120 см 20 см Нуждается в заглублении в кладку

Способы монтажа

Рассмотрим, как сделать перемычку над окном, подробнее.

Устройство с помощью U-блоков

Конструкция предназначается для работы с перекрытиями, ширина которых не превышает три метра. Применение облегченных элементов позволяет исключить привлечение строительного крана и других видов специальной техники.

Армирование осуществляется рифлеными металлическими прутами, имеющими класс прочности А400-500 при диаметре в 10-16 мм (что определяется расчетом):

  • при параметрах ширины лотка меньше 120 мм рекомендуется применять двухстержневое армирование;
  • при параметрах ширины лотка больше 150 мм рекомендуется применять четыре арматурных стержня, которые соединяются с помощью вязальной проволоки арматурными прутами с шагом в 40-50 мм для получения пространственной надежной решетки.

Опорная зона крайних блоков должна составлять 25 см. Для склеивания торцов блоков используется стандартный монтажный клей для ячеистых газобетонов. О его выборе и расходе узнайте из этой статьи.

Можно обойтись без специальных лотков U-образной формы и соорудить опалубку по месту из досок и (или) перегородочных газобетонных блоков. Далее проармировать и залить бетоном. Разнообразные способы рассмотрены в статье про изготовление армопояса. Здесь конструкция схожа.

Устройство армированных перемычек

Такой вариант надежен благодаря объемному стальному каркасу внутри изделия и является наилучшей основой для выполнения финишного декорирования.

Размеры подбираются в соответствии с длиной пролёта и шириной стеновых блоков. Такой элемент используется в качестве балки на один пролет и монтируется в соответствии со следующими рекомендациями:

  • подъём детали на необходимую высоту и установка стрелкой вверх с соблюдением опорной глубины в 30 см;
  • при необходимости допускается применение в одном проеме пары перемычек, но устройство основания оконного проема выполняется исключительно монолитным изделием;
  • на участках опоры все элементы необходимо скреплять специальными склеивающими растворами, а вторая деталь монтируется вплотную к уже установленной оконной перемычке при помощи резиновой киянки.

Поверхность при необходимости выравнивается рубанком. Дальнейшие работы осуществляются только после полного просыхания клеящей смеси.

Устройство на уголках или арматурных стержнях

Вариант, широко используемый при возведении домов из ячеистых бетонов. Но профессионалы такой монтаж не одобряют и называют словом «колхоз». Если вы всё же решитесь поколхозить, то применяйте такую конструкцию на узких окнах шириной до 120 см в одноэтажных постройках. И уголки берите помощнее, например, с сечением 75х75х6 мм.

Городить перемычку из уголков на широком окне, как здесь, я бы не рекомендовал.

Такая конструкция представляет собой применение металлических уголков, устанавливаемых с опорной глубиной в 30 см. Монтажные работы осуществляются с учётом следующих требований и правил:

  • стальные уголки требуется подвергнуть окрашиванию со всех сторон специальными составами против коррозийных изменений;
  • минимальная опорная длина устанавливаемого металлического уголка на кладку стен не должна быть меньше 20 см;
  • уголки скрепляются между собой при помощи стальной ленты, сваркой или посредством стандартной проволочной стяжки;
  • металлические элементы требуется утапливать в газобетон, что не позволит уголкам выступать над стеновой поверхностью.

Вот ещё вариант:

Важно!

Если предполагается выполнять оштукатуривание газобетонного строения, то металлические перемычки из уголков нужно оборачивать специальной штукатурной сеткой.А вот вариант с применением арматуры:

Советы и рекомендации

Важно помнить, что если длина проема не превышает 1,2 метра, а высота менее двух третей от ширины, то наиболее удобным вариантом устройства станет перемычка из стандартных блоков без применения дополнительных крепежей. Блоки нужно укладывать с использованием съёмной временной опалубки и специального клея для ячеистых газобетонов. Боковые элементы в этом случае заглубляются в стену минимум на 115 мм.

Дополнительным усилением может стать армирование расположенных над проёмом рядов. Оптимальное сечение используемой арматуры составляет примерно 6-8 мм. Концевая часть заводится за границы проема на 0,5 м с двух сторон кладки. Концам нужно придать Г-образную форму и анкеровать их в кладку газобетонных блоков.

Полезное видео

Вот так можно смонтировать качественную правильную перемычку и обойтись без покупки заводских изделий:

Мы старались написать лучшую статью. Если понравилось — пожалуйста, поделитесь ею с друзьями или оставьте ниже свой комментарий. Спасибо!

Отличная статья 29

советы и рекомендации, инструменты, материалы, этапы

Дата: 18 февраля 2017

Просмотров: 5184

Коментариев: 0

Газосиликатные блоки получили распространение при строительстве частных зданий и промышленных объектов. Строители убедились в высоких эксплуатационных характеристиках популярного материала. Потребителей привлекает доступная цена и надежность, которой обладает газосиликат. Однако имеется сложность – материал восприимчив к воздействию растяжения.

Устранить проблему можно, выполнив армирование газосиликатных блоков. Это позволяет повысить прочность конструкции, укрепить стены, углы, проемы здания, предотвратить появление трещин, обеспечив длительный срок эксплуатации строения.

Армирование кладки из газосиликатных блоков необходимо, так как стены подвергаются объемным деформациям, связанным с усадкой, реакцией почвы и температурными факторами. Особенно подвержены нагрузкам проемы, пороги, а также стены, на которых появляются трещины под воздействием растягивающих усилий.

За сравнительно короткий промежуток времени газоликатный кирпич или газобетон завоевал большую популярность у строителей

Рассмотрим детально, каким образом армируют пользующийся популярностью газосиликат, остановимся на особенностях армирования кладки отдельных участков здания, технологии выполнения работ, которые можно выполнить самостоятельно.

Свойства материала

Газосиликат обладает множеством положительных характеристик:

  • правильной геометрией, позволяющей осуществлять кладку с помощью клея, что устраняет перемычки холода и обеспечивает экономию тепла;
  • высоким уровнем прочности, позволяющим использовать материал для возведения капитальных стен;
  • снижением нагрузки на фундамент здания, что связано с небольшой массой изделий;
  • уменьшенным коэффициентом теплопроводности, способствующим комфортному температурному режиму помещения;
  • небольшим весом при увеличенном объеме, что облегчает транспортировку и ускоряет выполнение работ, связанных с кладкой;
  • отсутствие отрицательного влияния блоков на здоровье окружающих;
  • несложностью обработки, позволяющей изменить размеры и конфигурацию изделий.

Обработка в процессе производства придает высокую прочность возводимым строениям

Одно из неоспоримых достоинств газосиликата – низкая цена, благодаря которой материал широко используется частными застройщиками. Однако изделия нуждаются в армировании.

О необходимости усиления

Наряду с комплексом положительных моментов у материала имеются отрицательные стороны. Стены склонны к объемным деформациям, вызванным следующими факторами:

  • Восприимчивостью блоков к воздействию растягивающих усилий.
  • Гигроскопичностью материала, который, впитывая влагу, набухает.
  • Температурными перепадами, в результате которых массив сужается и расширяется.
  • Недостаточной жесткостью фундамента, вызывающей усадку строения.
  • Пучением проблемных грунтов, отличающихся близко расположенными водоносными слоями.

Избежать отрицательного воздействия негативных факторов позволяет армирование стен из газосиликатных блоков, предотвращающее растрескивание, повышающее прочность и ресурс эксплуатации возводимого здания.

Рассмотрим детально, какие проблемные участки возводимого здания целесообразно усиливать.

Области, подлежащие усилению

Применяя газосиликат, для повышения прочностных характеристик возводимого объекта выполняйте армирование газосиликатных блоков на проблемных участках.

Сооружение стен из газобетона должно сопровождаться обязательной укладкой армирующего каркаса

Усилению подлежат следующие зоны:

  • участок между основанием здания и нижним рядом кладки, который воспринимает массу стен, перекрытий и кровли. Обеспечивают прочность основания арматурой или стальной сеткой, способствующей пропорциональному распределению усилий на фундамент и повышающей несущие характеристики первого ряда блоков;
  • опорные поверхности возводимой кладки с интервалом через каждые 4 уровня устанавливаемых блоков. Сетка для кладки, наряду со стальной арматурой, позволяет выполнить надежное усиление данных участков;
  • поверхности стен увеличенной длины, а также боковые поверхности здания, воспринимающие повышенные нагрузки. Дополнительный контур усиления обеспечивает сетка для кладки. Это позволяет повысить прочность, компенсировать ветровые нагрузки и достигнуть тепловой изоляции периметра здания;
  • верхний уровень стен, воспринимающий нагрузку стропильной системы и крыши здания. Использование стальной арматуры позволяет сформировать монолитный контур усиления по всему периметру стен, что выравнивает точечные нагрузки и равномерно распределяет усилия, передаваемые стропильной системой на поверхность кладки;
  • области, расположенные в проемах. Используя стальную арматуру, расположенную в подготовленных пазах, укрепляют участки над перемычками, воспринимающие значительные нагрузки от массы расположенной над ними кладки.

Рассмотрим материалы, позволяющие выполнить армирование газосиликатных блоков.

Исходя из возможных нагрузок, используется несколько видов и подходов в укладке армирующих элементов

Чем усиливают изделия?

Армирование кладки из газосиликатных блоков осуществляйте, используя следующие материалы:

  • Стальную арматуру класса А-III, диаметр которой составляет 8-10 миллиметров и более. Установка стальных прутков в газосиликатную поверхность производится в предварительно подготовленные пазы, размеры которых зависят от размеров арматуры. Технология установки арматуры предусматривает очистку и увлажнение водой каналов с последующим заполнением полостей смесью, применяемой для кладки. Уложенные в полостях прутки полностью покрываются связующим раствором, после твердения которого, формируют прочную конструкцию. Усиление угловых зон кладки производится арматурными прутками, загнутыми по радиусу. Концы располагаются под прямым углом. Установка угловой арматуры осуществляется в полости, соответствующие конфигурации радиусных элементов.
  • Металлическую сетку из стальной проволоки диаметром 3-5 мм, имеющую ячейку квадратной формы со стороной 50 мм. По сравнению с арматурой, сетку легче использовать при возведении стен. Арматурную сетку можно устанавливать без выполнения штроб, размещая ее в кладочном или штукатурном растворе. Важно полностью расположить сетчатое усиление в связующей смеси, обеспечив покрытие стальной проволоки раствором, толщиной более 2 мм. Это предотвратит коррозию каркаса, затрудняя доступ влаги к проволоке. Усиление нагруженных перемычек, применяемых в качестве опор проемов, можно выполнять сеткой, изготовленной из проволоки класса Вр-1 диаметром 4 мм. При этом размер квадратной ячейки может быть увеличен до 70 миллиметров.

    Армирование стен из газосиликатных блоков используется в том случае, когда строительство выполняется из свежих изделий, которые не прошли еще усадку

  • Каркасы усиления, изготовленные из стальной проволоки диаметром 1-5 мм. Конструктивно, арматурный каркас представляет два стальных прутка, параллельно расположенных в предварительно выполненных пазах. Элементы каркаса могут соединяться поперечными проволочными элементами, обеспечивающими жесткость конструкции. Укладка арматурного каркаса осуществляется в пазы или на поверхность. Важно погрузить конструкцию полностью в цементно-песчаный раствор, обеспечив надежную защиту от коррозионных процессов.

Остановимся на особенностях выполнения отдельных этапов в наиболее проблемных зонах.

Особенности армирования кладки

Армирование кладки из газосиликатных блоков выполняйте в следующей последовательности:

  • разметьте поверхности, расчертив две параллельные линии, каждая из которых находится на расстоянии 6 см от боковой поверхности;
  • согласно разметке выполните пазы, используя штроборез или болгарку;
  • очистите канавки от пыли, увлажните поверхность;
  • нарежьте арматуру требуемой длины и поместите в полости;
  • соедините в цельный контур арматуру с помощью сварки или вязальной проволоки;
  • заполните пазы с прутками раствором, обеспечив равную толщину слоя для укладки следующего ряда.

Если кладка армирована правильно, то дом никогда не пойдет трещинами и будет всегда достаточно прочным

Использование сетки

Желая обеспечить прочность, армируют, также, с помощью сетки. Имеется возможность приобрести изготовленную промышленным образом сетку или изготовить ее в домашних условиях. Сетку можно погрузить в канавки или расположить в растворе. Газосиликат усиливают кладочными сетками, изготовленными из различных материалов:

  • Оцинкованной проволоки, обладающей повышенной прочностью, но склонной к коррозии.
  • Стеклопластика, имеющего недостаточную прочность, применяемого только для армирования стен.
  • Базальтового волокна, не склонного к коррозии, прочностные характеристики которого близки к конструкциям из металла.

Применение сетки для укрепления газосиликатных стен позволяет укрепить строения и создать благоприятный микроклимат.

Усиление проемов

Армирование стен из газосиликатных блоков в областях проемов осуществляется двумя методами:

  • применением расположенных в газосиликате стальных стержней диаметром 4-5 мм, повторяющих конфигурацию углов и опорной части перемычки. Установку прутков осуществляйте в предварительно выполненные пазы;

  • использованием промышленно произведённых профильных блоков, имеющаяся полость которых позволяет расположить готовый арматурный каркас. Заливка раствора позволяет создать жесткую конструкцию.

Итоги

Мероприятия по усилению газосиликатных блоков обязательны при выполнении строительных работ. Газосиликат, армированный при выполнении кладки, обеспечит длительный срок эксплуатации здания, предотвратит появление трещин.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Армирование газобетонных блоков: технология, советы и рекомендации

Дата: 18 февраля 2017

Просмотров: 7945

Коментариев: 0

Строительные технологии не стоят на месте. Появляются новые материалы, обеспечивающие высокое качество возводимых объектов, совершенствуются старые. Газобетон, широко используемый в частном строительстве, в момент появления не был особо популярен. Обладая рядом положительных качеств, он отходил на второй план из-за повышенной хрупкости. Стены постепенно покрывались трещинами, требующими быстрого реагирования и дополнительного вложения денег. Решить эту проблему удалось, применив армирование газобетонных блоков.

Надежное усиление принесло ощутимые результаты. Газонаполненные материалы приобрели заслуженное уважение среди застройщиков. Газобетон позволил сократить сроки строительства, добиться улучшенной теплоизоляции помещений. Особое внимание при возведении зданий, уделяется армированию зон повышенного риска: дверным и оконным проемам, входным порогам, стенам, подвергающимся усиленному воздействию ветровых нагрузок. Дома из газобетона, после проведения мероприятий по увеличению прочности, выдерживают значительные усилия, направленные на растяжение, сжатие, изгиб.

В последнее время большой популярностью пользуется такой строительный материал, как газобетонный блок

Правильно армированный материал, позволяет применять его при возведении наружных стен, внутренних перегородок различной конфигурации. Разберемся с существующими методами укрепления элементов конструкции, определимся, какая арматура понадобится для работ.

Общие понятия

Принимая решение, нужно ли проводить армирование газобетона арматурой, следует знать свойства, характеристики газонаполненного композита для принятия правильного решения. Способ производства, предусматривающий образование воздушных полостей в бетонном составе, определяет увеличенные теплоизоляционные свойства, позволяющие возводить постройки, не требующие дополнительного утепления. Газобетонные блоки сокращают затраты на отопление до 25 процентов. К основным характеристикам, выделяющим газобетон из общего списка стройматериалов, относятся:

  • Высокая степень теплоизоляции.
  • Увеличенная морозоустойчивость и жаропрочность.
  • Отличные звукоизоляционные свойства.
  • Невозможность гниения.
  • Экологическая безопасность.
  • Простота обработки.
  • Небольшой вес.

Газобетонные блоки значительно увеличивают скорость строительства и снижают стоимость строительства стен за счет того, что не требуют дополнительной теплоизоляции

Растрескивание газонаполненных элементов, связанное с пониженной прочностью, компенсируется армированием. Определимся, какие участки зданий требуют усиления.

Проблемные зоны, требующие усиления

Приступая к строительству, определите участки пониженной прочности и произведите укрепление следующих зон:

  • зоны соприкосновения фундамента с начальным рядом кладки, воспринимающей усилия, создаваемые массой стен, кровли. Для придания прочности основанию и равномерного распределения усилий, производят армирование газобетона сеткой;
  • армирование кладки из газобетона осуществляют равномерно, соблюдая постоянный интервал в 4 ряда. Укрепление выполняют стальными прутьями, реже – металлической сеткой;
  • стены из газобетона увеличенной длины и поверхности, воспринимающие боковые усилия. Армирование газобетонной кладки создает дополнительный уровень усиления, позволяющий компенсировать действие сильного ветра, и обеспечивает дополнительную теплоизоляцию объекта. Укрепление рекомендуется проводить кладочной сеткой;
  • зоны, воспринимающей нагрузки от крыши. Опорную поверхность усиливают металлической арматурой диаметром 10-14 мм, с помощью которой создается единая армирующая система, равномерно распределяющая нагрузки стропильной конструкции по периметру сооружения. Происходит выравнивание нагрузок, исключающее возникновение деформации стены из газобетона;

Многие строители задаются вопросом о том, стоит ли заниматься дополнительным укреплением кладки из газобетонных блоков

  • зоны оконных и дверных проемов. Усиление проводят путем бетонирования арматурных прутьев диаметром 8-12 мм в предварительно подготовленных продольных пазах верхнего уровня блоков перекрытия. Не возникает сомнений, целесообразно ли армировать дверные и оконные проемы – ведь они воспринимают нагрузки от общего веса, расположенных выше элементов кладки.

Дома из газобетона, укрепленные с соблюдением правил, значительно прочнее. Знакопеременные усилия не оказывают губительного воздействия на сооружение, что повышает ресурс эксплуатации.

Материалы и инструменты

Чтобы осуществить армирование стен из газобетона, необходимо подготовить следующие материалы:

  • Металлическую сетку. В зависимости от поставленных задач, меняется диаметр проволоки, размер ячейки. Чтобы выполнить армирование кладки из газобетона, достаточно ячейки 50х50 мм из проволоки диаметром 3-5 мм. Усиливают кладку путем закрепления армирующей сетки на поверхности, с последующим покрытием цементным раствором. Состав наносят с запасом 2-3 мм, во избежание коррозионных процессов, возникающих при попадании влаги. Укрепление контура проемов производят сеткой, выполненной из проволоки диаметром 4 мм с увеличенным до 70 мм размером ячейки.

    Армированию должны подвергаться те ряды, которые являются самыми нагруженными: блоки под перемычками, оконными проемами и первые ряды блоков

  • Стальные прутья, диаметром 8-14 мм. Чем выше предполагаемые нагрузки, тем больший диаметр арматуры используют при выполнении работ. Процесс установки не сложный, но требует определенных навыков и аккуратности. В элементах, подлежащих усилению, делаются продольные пазы, соответствующие размерам стальных прутьев, очищают от пыли, увлажняют. Затем укладывается арматура и заливается цементным раствором. Армирование газоблока, расположенного в угловой зоне, производится аналогично, с одной разницей – паз формируется закругленным, по конфигурации армирующего прутка.
  • Вязальную проволоку для создания каркаса усиления.

Произвести кладку и укрепление газобетонных блоков не сложно, имея в наличии:

  • острозаточенную пилу. С ее помощью производится подгонка блоков под требуемый размер. Изделия из газонаполненного бетона легко поддаются обработке, без потери прочности;
  • ручной или электрический инструмент (штроборез) – необходим для формирования пазов;
  • строительный уровень, угольник, рулетка;
  • болгарка с диаметром рабочего органа 250 мм. Ее назначение – резка стальных прутьев;
  • приспособление для изгиба арматуры при формировании углов здания;
  • вязальный крючок или сварочный аппарат для осуществления крепления армирующих элементов.

Арматура сама по себе не увеличивает несущую способность стен здания, но она остается важным условием, которое должно быть соблюдено при строительстве

Технология укрепления кладки

Основную нагрузку здания, принимает нижний ряд блоков. Чтобы максимально обезопасить от повреждений основание, принято проводить их усиление, придерживаясь рекомендаций, основанных на многолетнем опыте практикующих строителей:

  • Выполните по краям изделия параллельные пазы. Воспользуйтесь штроборезом или другим удобным инструментом.
  • Нарежьте болгаркой прутья необходимой длины.
  • Очистите от мусора канавки.
  • Уложите арматуру в пазы, скрепите сваркой или вязальным крючком в единую конструкцию. Помните, что применение сварки ослабляет металл, ухудшает прочностные характеристики. Пользуйтесь, при возможности, ручным методом крепления.
  • Залейте пазы цементным раствором, аккуратно спланируйте поверхность шпателем.

У застройщиков часто возникает вопрос, как армировать основание проще – без применения сварки или вязки? Такой вариант возможен, если произвести укрепление кладочной сеткой, которая избавит от необходимости соединять элементы армирования каждого блока между собой. Облегчить работы можно, уложив сетку непосредственно в слой цемента, произведя фиксацию края. Проследив за полноценным укрытием сетки связующим раствором, вы создадите надежный армированный слой без особых физических затрат.

На возведение армирующего пояса оказывают влияние многие факторы: проект дома, качество грунта и другие

Усиление верхнего уровня

Особое внимание уделяется усилению верхнего периметра стен, служащего основанием кровли. Масса кровельной конструкции, особенно оборудованной натуральными материалами (черепицей, шифером), создает нагрузки на газобетонную стену, способные привести к деформации и повреждению. Поэтому размышления, стоит ли армировать верхний пояс здания, не уместны. Контур усиления поможет:

  • снизить отдельные, точечно приложенные нагрузки;
  • распределить усилия равномерно, по всему верхнему периметру стены;
  • выровнять кладку по горизонтали, не применяя дорогостоящих составов.

Диаметр арматуры выбирается исходя из расчетной массы кровельной конструкции.

Виды упрочнения несущих стен

Вопрос, нужно ли проводить усиление наружной поверхности стен, не имеет однозначного ответа. Армировать стены из газонаполненных блоков можно, но увеличения несущей способности не произойдет. Единственный плюс – снижение вероятности образования трещин при колебаниях температуры и усадке здания в процессе эксплуатации.

Армирование стен делает геометрию строения неизменной и предотвращает конструкцию строения от дальнейшей деформации

Целесообразность определяется индивидуально. Известны три вида армирования наружных поверхностей, направленных на предупреждение образования:

  • Трещин вокруг проектных проемов. Проводится методом горизонтального армирования газобетонных блоков.
  • Температурно-усадочных трещин, характерных для зданий, возведенных в регионах с повышенным колебанием температур. Актуален при ускоренном возведении стен свежеизготовленными блоками, подверженными изменениям размеров в период усадки.
  • Деформаций в процессе негативных воздействий природных явлений (ураганов, землетрясений). Вид армирования – вертикальный, объединяющий в единую систему фундамент и пояс усиления верхнего уровня.

Укрепление проемов

Укрепление проемов необходимо в связи с повышенными нагрузками, возникающими в зонах перекрытия. Масса расположенных над проемом элементов создает напряжения, способствующие возникновению трещин. Избежать возникновения дефектов можно, усиливая проемы стальной арматурой, имеющей необходимую конфигурацию. Прутки, уложенные в подготовленные пазы и залитые цементным раствором, придадут дополнительную прочность, обеспечат надежность. Облегчить работы по усилению можно, воспользовавшись специальными бетонными элементами U-образной формы. В полости формируют усилительный каркас, который заливают до полного покрытия, уплотняют, избавляясь от воздушных полостей, планируют шпателем. Заливку проводят непосредственно на месте перекрытия, с предварительной установкой опорной конструкции или на строительной площадке, с последующим подъемом к месту монтажа.

Подведем итоги

Как видим, армирование газобетонных блоков – актуальный вопрос, решение которого помогает застройщикам создать надежное и долговечное строение. Соблюдение технологической последовательности, выбор качественных материалов позволит выполнить работы по усилению несущей способности конструкции быстро, с минимальными затратами.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

как и чем лучше армировать кладку

Уже хорошо известный, современный строительный материал – газосиликат – первоначально предназначался для утепления возводимых построек. Быстро оценив удобство монтажа, прочность, лёгкость обработки газосиликатные блоки стали использовать как полноценный материал при кладке малоэтажных зданий и сооружений. Важным моментом такого строительства является армирование стен из газосиликатных блоков. Теперь по порядку рассмотрим сам материал для кладки, особенности его армирования, советы для тех, кто решил построить стены из газосиликата.

Получение газосиликата

Для производства этого пористого материала требуются следующие составляющие: кварцевый песок, известь, алюминиевая пудра, цемент. В смеси исходных компонентов инициируется газообразовательный процесс. Его результат – смесь поднимается и растёт, словно тесто на дрожжах, с образованием многочисленных пор. Затем отвердевший массив тонкими струнами разрезают на блоки нужных размеров и геометрии.

Уникальная структура газосиликатного блока создаётся в специальном автоклаве, благодаря действию насыщенного пара, температуры (примерно +190°С) и давлению (12 атмосфер). Более дешёвый способ изготовления – не автоклавный. Смесь затвердевает в естественной среде. Блоки получаются менее прочные, чем при автоклавном способе.

Характеристики и свойства материала

  • В зависимости от диаметра и количества пор материал может иметь плотность 300-600 кг/м3. Менее плотный газосиликат имеет меньшую теплопроводность и используется как утепляющий материал. Плотные блоки применяют непосредственно для строительства капитальных стен.
  • Кладка блоков идеальной геометрии может производиться на специальный клей. Получаемый при таком способе малый зазор (от 2 мм) исключает перемычки холода и гарантирует уменьшение теплопотерь.
  • Объёмные изделия небольшого веса легко транспортируются, грузятся, ускоряют производительность кладочной работы (вместо 22 кирпичей достаточно положить один блок), не требуют специальной техники для подъёма тяжестей.
  • Изменить размеры и получить сложную конфигурацию блоков можно в результате их несложной обработки вручную и электроинструментом.
  • Материал, изготовленный из составляющих природного происхождения, безвреден для здоровья.
  • Низкая цена.
  • Фундамент под кладку не требует усиления из-за лёгкости блоков. Может использоваться ленточный фундамент.
  • Газосиликат обладает высокими звукоизоляционными показателями.
  • Сделанный из негорючих неорганических веществ, сам газосиликат является пожаробезопасным.

Область применения

  • Возведение межкомнатных перегородок и несущих стен.
  • Наращивание этажности уже эксплуатируемых зданий.
  • Восстановление старых зданий.
  • Выполнение ступеней.
  • Облицовка для утепления и необходимой звукоизоляции.
  • Возведение мансард.

Необходимость армирования и подлежащие усилению области

Любое сооружение вследствие неравномерности усадки, температурных перепадов, осаждения почвы, постоянного сильного ветра испытывает нагрузки, способные привести к деформациям. Результатом действия перечисленных факторов могут стать волосяные (очень тонкие) трещины. При их появлении стены не теряют своей несущей способности. Но их эстетичный вид и изолирующие свойства ухудшаются.

Склонность стен из газосиликатных блоков к объёмным деформациям повышается из-за:

  • Слабой устойчивости блоков материала к изгибающим и растягивающим усилиям.
  • Гигроскопичности газосиликата, который набухает при повышенной влажности окружающей среды.

Усилить отрицательные факторы способны: недостаточная прочность фундамента, усиливающая усадку; проблемные участки грунта с близкорасположенными водоносными слоями (в результате их пучения, сдвига, проседания).

Чтобы избежать воздействия перечисленных отрицательных факторов – все конструкции из газосиликатных блоков обязательно армируют. Для упрочнения возводимого объекта нужно армировать следующие участки:

  • Первый (нижний) ряд кладки, воспринимающий всю массу возведённой конструкции. Арматура или металлическая сетка усилят несущую способность этого ряда и помогут равномерно распределить нагрузку на фундамент.
  • Поверхность кладки по всему периметру через каждые 4 ряда уложенных блоков.
  • Поверхности наиболее нагруженных и имеющих большую длину стен.
  • Верхний ряд стены, на которую приходится нагрузка от стропил и крыши постройки. Армирующая система помогает сделать контур усиления монолитным, что позволяет распределить по периметру точечные нагрузки.
  • Области проёмов. Усиливается часть ряда, проходящего под проёмом. Армирование выполняется на 0,9 м в обе стороны от края оконного проёма. А также подлежат укреплению участки кладки над перемычками. Именно они являются высоко нагруженными массой выше расположенной кладки.

Способы армирования

Усиление конструкции из газосиликатных блоков достигается укладкой армирующего каркаса одним из способов:

  1. Заглубление в подготовленную полость блоков. По предварительной разметке в блоках всего ряда устраивается штраба, проходящая по горизонтальной верхней грани. Сечение штрабы (чаще 25х25 мм) должно обеспечить полное погружение арматуры. Работать можно ручным или электрическим штроборезом, также подойдёт угловая шлифмашинка. Работа с ней потребует больше внимательности и тщательного измерения размеров в процессе получения штрабы. Затем полученная полость очищается от крошки и пыли обычной кистью или пылесосом. Чистые бороздки смачивают и заполняют применяемым раствором или клеем до половины, можно немного больше. На раствор укладывают арматуру и полностью покрывают её связующей смесью. При армировании угловых зон прутки загибают по радиусу.
  2. Армирование парными металлическими полосами. Оцинкованные полосы (8х1,5 мм) укладываются на тонкий слой клея, прижимаются, сверху наносится ещё слой клеящей смеси. Метод не требует наличия штрабы и дополнительной подготовки поверхности.
  3. Укрепление с помощью армирующих металлических сеток. Вырезают сетку необходимого размера. Её можно располагать на слой раствора или укладывать в подготовленные канавки. Сетки из оцинкованной проволоки, армирующие конструкции из газосиликата, кроме металла, также могут быть выполнены из базальтового волокна и стеклопластика. Последние недостаточно прочные, ими армируют только стены.

Армирующий пояс

Любое строение из газосиликатных блоков завершает железобетонный каркас (пояс), напоминающий фундамент. Порядок его сооружения следующий. Собирается деревянный короб на верхнем ряду. Внутри размещают объёмный каркас из металлических прутьев, связанных или сваренных под прямым углом. Размещают каркас равноудаленно от краёв опалубки, для защиты металла от возможной коррозии. Для получения большей прочности армирующего пояса в верхний ряд кладки равномерно вбивают куски катанки, арматуры или гвозди. Заливают армирующую конструкцию за один раз. Если это условие не выполнено – практического усиления возведённой постройки не произойдёт.

Важные рабочие нюансы

  • Все отклонения и неровности кладки легко устраняются наждачной бумагой, пилой по металлу, рубанком, болгаркой.
  • В возводимом газосиликатном сооружении обязательно укрепляются все наружные стены.
  • 6 см минимум – расстояние от внешнего края газосиликатного блока до прорезанной штрабы. При меньшем расстоянии увеличивается вероятность сколов материала.
  • По горизонтали расстояние между армированными участками должно быть меньше метра. По вертикали каждый четвёртый ряд блоков должен быть армированный (для блоков высотой 25 см), при высоте 30 см – каждый третий.
  • Нельзя выполнять кладку «промокшими» блоками, которые легче поддаются разрушению и теряют свою прочность. При морозе попавшая внутрь влага разрывает соседние участки и нарушает целостность всего блока. Поэтому нужно работать с газосиликатом в сухую погоду и беречь от лишней влаги его пористую структуру.
  • Конструкции из газосиликата усиливают стеклопластиковой или металлической арматурой класса А3 диаметром от 6 мм.
  • От толщины применяемых блоков зависит число рядов арматуры. При толщине до 20 см один ряд металлического прутка укладывают по центру кладки. 25 см и больше – два ряда.

Выполненное армирование кладки из газосиликатных блоков позволяет получить конструкцию высокой прочности. В этой конструкции друг друга будут дополнять хорошая прочность газосиликата на сжатие и отличная прочность стали, применяемой для изготовления арматуры, на растяжение. Соблюдение технологии возведения построек из газосиликатных блоков обеспечивает их длительную эксплуатацию без периодических ремонтных и восстановительных работ.

Армирование газобетонных блоков – технология усиления кладки

Несмотря на то, что газобетон стал широко применяться в строительстве сравнительно недавно, сегодня он находит широкое применение в самых разных видах строительства. Жилое малоэтажное строительство, гаражи, хозяйственные постройки, склады – все здания, которые можно возвести из него, просто не перечислить. Однако, решив построить здание из этого материала, ни в коем случае не следует забывать про армирование газобетонных блоков.

Зачем армировать газобетон при строительстве?

Газобетон является прекрасным материалом, в число достоинств которого входит:

  • низкий коэффициент теплопередачи, благодаря которому отапливать построенные дома дешевле;
  • малый вес, позволяющий снизить расходы на фундаменте и упростить процесс транспортировки и строительства;
  • высокая прочность – можно строить из него дома в несколько этажей;
  • долговечность – как показывают лабораторные испытания, материал способен прослужить 100 лет и больше сохраняя изначальный внешний вид и другие положительные свойства;
  • устойчивость перед плесенью, грибком, открытым огнем, частыми перепадами температуры;
  • легкость обработки.

Увы, при всем этом он плохо работает на изгиб и растяжение. Да, точно также как бетон, он может выдерживать большие нагрузки на сжатие, но быстро разрушается при других нагрузках. Решить эту проблему может только качественное армирование газобетонной кладки. Специалисты, работающие в области строительства, прекрасно знают, что арматура – весьма недешевый материал. Поэтому при возведении большого дома придется потратить немалые деньги на покупку арматурных прутов. Но это единственный способ гарантировать высокую прочность и долговечность постройки.

Как правильно армировать стены?

В связи с тем, что материал начал использоваться при строительстве сравнительно недавно, не все специалисты точно знают, как армировать стены из газобетона. Одни утверждают, что армирование вообще излишне, а другие утверждают, что сетку или арматуру следует укладывать на каждом ряду. Конечно, первое решение приведет к тому, что здание начнет разрушатся при первых серьезных нагрузках, а второе станет причиной серьезных финансовых затрат, причем совершенно излишних.

Только зная, как правильно армировать дома из газобетона, можно добиться безупречного результата, сочетающего в себе надежность и экономность.

В первую очередь необходимо армировать ряды, на которые приходится наибольшая нагрузка на изгиб и растяжение. Сюда входят:

  • первый ряд уложенный на фундамент;
  • оконные и дверные проемы;
  • перемычки.

Схема армирования кладки из газобетона.

Здесь особенно важно повысить надежность конструкции, чтобы впоследствии не столкнуться с весьма серьезными проблемами, такими как трещины.

При строительстве небольших конструкций, например, гаража или хозяйственных построек, имеющих стены короче 4-5 метров, армирование кладки из газобетона не является обязательным, но желательным. В большинстве случаев здание и так сможет прослужить многие годы, не доставляя владельцу никаких хлопот. Совсем иначе обстоят дела, если ведется строительство жилого дома или иного крупного здания. Здесь армирование газобетона является обязательным. Но укладывать арматуру на каждый слой раствора не следует – это приведет к серьезному перерасходу материала. Как утверждают опытные специалисты, не один год проработавшие в своей сфере, армировать нужно каждый 4 шов. С одной стороны это позволяет стенам выдерживать все виды нагрузок без вреда для себя. С другой – стоимость строительства увеличивается на сравнительно небольшую сумму. Поэтому такое решение можно с уверенностью назвать удачным компромиссом между надежностью и стоимостью.

Ход работы по армированию кладки из газоблоков металлической или стеклопластиковой арматурой:

  1. Размечаем места прорезки штробы. Рулеткой отмеряем от одного и другого края блока по 5-6 см, рисуем линию карандашом или отбиваем нитью.
  2. При помощи штробореза делаем углубления под арматуру. Рекомендуемый размер канавки – 3 диаметра арматуры ширина и столько же глубина.
  3. Очищаем углубление в блоке от мусора и пыли, так как их наличие ухудшит сцепление и снизит надежность соединения арматуры с клеем.
  4. Перед тем как заполнять канавки клеем их следует увлажнить, для того чтобы газоблок сразу не впитал воду с клея, и не нарушил его процесс твердения.
  5. Заполнив штробы клеем, укладываем в них стеклопластиковую или металлическую арматуру класса А2 или А3, оптимальный диаметр – 8-10 миллиметров.

Таким образом армируем каждый четвертый ряд кладки газоблоков, начиная с первого.

Иногда вместо этой технологии используется другая, более простая. Используются не металлические пруты, а специальная армирующая сетка. Но при её использовании швы получаются более толстыми, они играют роль мостиков холода и теплопотери дома значительно увеличиваются. Поэтому данная технология применяется всё реже.

Рекомендуем к просмотру видео материал, где эксперт в области строительства даст полезные советы и рекомендации по армированию газобетонной кладки.

Что нужно знать про вертикальное армирование?

Существует ещё одна тонкость, о которой следует знать. Это вертикальное армирование стен из газобетона. В большинстве случаев это не является необходимым. Исключением являются здания с большими проемами (например, панорамными окнами) или объекты, построенные в зонах повышенной сейсмической опасности. Если ваше строительство подпадает под один из этих случаев, то про вертикальное армирование стен из газобетонных блоков забывать ни в коем случае нельзя.

Чтобы обеспечить надежность стены или перегородки из газобетона, используйте толстую арматуру – не тоньше 14 миллиметров. Причем это должен быть металлический прут – стеклопластик для этой работы не подходит.

Из металлических прутов связывается каркас. Именно связывается, а не сваривается – при сварке металл подвергается нагреву до такой температуры, что кристаллическая решетка повреждается. При нагрузках на растяжение прут обычно ломается именно на участках, подвергшихся перегреву. Также эти участки становятся более подверженными коррозии. Существуют специальные виды арматуры, которые можно сваривать, в их маркировке есть буква “С”, например арматура А500С, но они являются узкоспециализированными и довольно дорогими. Поэтому вязка арматуры является лучшим решением.

При сборке стены внутри делается небольшое углубление. Толщина стен составляет 3-5 блоков – в одном ряду кирпичи следует подгонять таким образом, чтобы в середине остался зазор. Именно в него будет опускаться каркас, связанный из прутов. Когда армирование перегородки из газобетонных блоков завершено, пустота заливается бетоном. Теперь ваш дом выдержит любые серьезные нагрузки без малейшего вреда.

Строим армирующий пояс

Про важность и необходимость армирования стен, при постройке которых использовались газобетонные блоки, специалисты спорят не первый год. Зато все соглашаются с тем, что армирующий пояс является не роскошью, а необходимостью.

Главная роль армирующего пояса – равномерное распределения нагрузок по всей поверхности стен и обеспечение дополнительной прочности и жесткости конструкции.

Варианты устройства армопояса по газобетонным блокам.

Строительство армопояса начинается с подготовки блоков для укладки каркаса из арматуры. Тот факт, что газобетонные блоки легко обрабатываются, играет здесь строителям на руку. Но все-таки не обойтись без пилы по блокам и перфоратора с длинным сверлом. Работая с этим инструментом, нужно проделать в верхней части блоков, перед укладкой, достаточно глубокую канавку под каркас. Да, если при армировании обычной стены можно пользоваться как прутом, так и кладочной сеткой, то при создании армирующего пояса подойдет только арматура. Чаще всего используют пруты диаметром 12-16 мм, выбор размера зависит от будущих нагрузок на пояс. Глубина канавы может составлять до половины высоты блоков – чем толще армирующий пояс, тем большие нагрузки он сможет выдержать. Для определения необходимого размера армопояса, советуем обратиться за расчетами к проектировщику, чтобы избежать ошибки.

Каркасы из арматуры укладываются в канаву и соединяются путем вязки, причем с нахлестом в 40 диаметров используемого прута. Нахлест арматуры не должен приходиться на углы, а так же не допускается совпадение верхнего и нижнего стыка – это серьезно снизит прочность пояса. После монтажа каркаса заливаем пояс бетоном, марки М200 и более.  Выполнять последний шаг нужно как можно быстрее. Нельзя допустить неравномерного застывания раствора – это часто приводит к расслоению и снижению прочности. Так же незабываем периодически, после заливки поливать бетон водой, чтобы он не потрескался.

После застывания бетона (на это уходит несколько дней, в зависимости от влажности и температуры воздуха, толщины слоя) можно приступать к дальнейшей работе.

Теперь вы знаете всё, что нужно про армирование газоблока, включая работу с армирующим поясом и довольно редкое вертикальное армирование. А значит, никаких проблемы при выполнении работ наверняка не возникнет.

Выбор армирования швов — СТР

Фото любезно предоставлено Neumann / Smith Architecture

Дэном Цехмайстером, PE, FASTM, и Джеффом Снайдером, MBA
Во время все более сложных систем ограждающих конструкций каменная промышленность стремится заново открыть для себя упрощенные принципы, которые сделали ее частый выбор материала на протяжении всей истории. Одним из них является принцип «меньше — значит больше», который справедлив, когда дело доходит до выбора проволочной арматуры для стеновых систем из каменной кладки.

Стандартный калибр 9 (MW11), лестничная проволока, изготовленная из сваренных встык поперечных стержней, расположенных на расстоянии 406 мм (16 дюймов) по центру (oc), лучше облегчает конструктивно необходимую установку арматуры, растекание и уплотнение раствора, а также усадку контроль для бетонных стен. Чтобы понять, почему, важно знать историю и рациональную основу армирования горизонтальных швов.

Согласно данным Национальной ассоциации бетонных кладок (NCMA) TEK 12-2B (2005), Армирование швов для бетонной кладки , армирование швов CMU было «изначально задумано в первую очередь для контроля растрескивания стен, связанного с горизонтальной термической усадкой или расширением под действием влаги, а также альтернатива кладки коллекторов при связывании кладочных лент вместе.Далее в примечании TEK говорится, что он «также увеличивает сопротивление стены горизонтальному изгибу, но это не широко признано модельными строительными нормами для структурных целей».

Самым значительным изменением конструкции одинарных и многослойных каменных стен с тех пор, как армирование проволокой стало нормой в 1960-х годах, стал переход на вертикальную и горизонтальную стальную арматуру (арматуру) в CMU в 1990-х годах. Это охватило все неармированные рынки Северной Америки, а не только сейсмические зоны.

В соответствии с таблицей 2 в NCMA TEK 10-3 (2003), Контрольные стыки для бетонных стен — альтернативный инженерный метод («Максимальный интервал горизонтального армирования для соответствия критериям> 0.0007 An ”), для стен без заделки или частично залитых раствором, расстояние между проводами по вертикали составляет 406 мм (16 дюймов) oc для блока CMU 203 и 305 мм (8 и 12 дюймов). Кроме того, в таблице 2 указано, что расстояние 406 мм (16 дюймов) применяется к проводу 9-го калибра (MW11) с двумя проводами (по одному проводу на лицевую оболочку блока). Стена CMU без часто расположенных вертикальных арматурных стержней и соответствующих связующих балок с арматурными стержнями, заключенными в раствор, встречается редко.

Проволока в форме лестницы обеспечивает необходимое центрирование арматуры. Изображения любезно предоставлены Джоном Маниатисом Проволока в форме фермы мешает центрированию арматуры в соответствии с требованиями кода.

Ферма против лестницы
За последние десятилетия армирование горизонтальных швов претерпело значительные изменения. Вначале форма фермы была нормой для стен из неармированной каменной кладки. Как следует из NCMA TEK 12-2B, форма фермы оказывала некоторое сопротивление перекрытию стены в горизонтальном направлении из-за трех проводов — двух продольных и одной диагональной. Однако, поскольку большинство каменных стен в настоящее время, как правило, рассчитаны на перекрытие в вертикальном направлении, стальная арматура и раствор размещаются вертикально.

Размещение арматуры
Когда инженеры-строители проектируют армированную кладку, они обычно требуют, чтобы вертикальный стержень был размещен в центре ячеек блока. В статьях 3.4 B.11.a и b, Требования и спецификация строительных норм и правил для строительных норм , Комитета по стандартизации каменной кладки 2013 года, требует, чтобы допуск на размещение вертикальной арматуры составлял ± 12,7 мм (½ дюйма) в поперечнике. ширину блока и ± 50,8 мм (2 дюйма) по длине блока, измеренной от центра ячейки блока.

Форма имеет значение
Проволока лестничной формы имеет перпендикулярные поперечные стержни, приваренные встык под углом 406 мм (16 дюймов) к продольным проволокам. Он размещается поперечными стержнями по центру непосредственно над стенками блока (рис. 1). Размещение лестничного троса таким образом устраняет препятствия, вызванные диагональными поперечными стержнями, общими с формой фермы, особенно если блочные ячейки спроектированы так, чтобы содержать вертикальные стержни (Рисунок 2).

Поток раствора
Еще одно преимущество лестничной проволоки проявляется при укладке и уплотнении раствора.Отсутствие диагональных (анкерных) поперечин улучшает растекание и уплотнение раствора. Согласно статьям 3.43 B.4.d, код MSJC обычно требует размещения блока CMU (, т.е. полых блоков), чтобы вертикальные ячейки, подлежащие заделке, были выровнены. Это обеспечивает беспрепятственный путь для потока раствора. Согласно NCMA TEK 12-2B: «Поскольку диагональные поперечные проволоки могут мешать укладке вертикальной арматурной стали и цементного раствора, армирование швов ферменного типа не следует использовать в армированных или залитых раствором стенах.”

Контроль усадки
Проволока в форме лестницы, размещенная с поперечными стержнями, центрированными непосредственно над стенками блоков, имеет еще одно отличительное преимущество. Он размещает сварные встык Т-образные пересечения каждой продольной проволоки с поперечными стержнями непосредственно над Т-образными пересечениями, где торцевые поверхности блоков встречаются с каждой стенкой. При укладке по схеме непрерывного склеивания двухъячеечные блоки укладываются только под засыпку из облицовочного раствора. Перекрытия блоков засыпаются строительным раствором только рядом с вертикально армированными ячейками.

Подложка из облицовочного раствора будет выдавливаться на перемычках при сжатии во время размещения блока, полностью герметизируя Т-образные пересечения проволоки, прикрепляя проволоку к бетонной кладке (Рисунок 3). Следовательно, конечный результат должен заключаться в улучшенном контроле трещин от усадки.

Проволока в форме лестницы улучшает контроль усадки. Прочная проволока диаметром 4,8 мм (3/16 дюйма) оставляет недостаточно места для покрытия строительным раствором.

Стандартный калибр 9 или тяжелый 3/16
Помимо формы ( i.е. фермы или лестницы), толщина проволоки важна в процессе укладки. Чаще всего указанная толщина швов раствора составляет 9,5 мм (3/8 дюйма). Наибольший диаметр проволоки, разрешенный разделом 6.1.2.3 MSJC Code , будет составлять половину толщины шва — 4,8 мм (3/16 дюйма). Существуют веские причины, по которым использование провода 9-го калибра (, т. Е. 3,8 мм [0,148 дюйма) более целесообразно, чем использование провода большего диаметра для тяжелых условий эксплуатации (, т. Е. 4,8 мм [3/16 дюйма]). .

Допуски на укладку
Допуск MSJC Code на укладку толщины шва слоя раствора составляет ± 3.2 мм (1/8 дюйма), как указано в Статье 3.3 F. 1. b. Следовательно, указанный шов из раствора толщиной 9,5 мм (3/8 дюйма) может иметь толщину от 12,7 до 6,4 мм (от ½ до ¼ дюйма). При толщине шва из строительного раствора от до 3/8 дюйма, с использованием сверхпрочных 3/16 дюйма. проволока с покрытием, нанесенным методом горячего цинкования (в соответствии с MSJC Code , раздел 6.1.4.2), оставит недостаточно места для покрытия из раствора для герметизации проволоки (рисунок 4). Буквально, блок можно было поставить прямо на провод ( т.е. блок на проводе на блоке).

В статье в выпуске журнала Masonry Construction за январь 1995 г. «Выбор правильного армирования швов для работы» автор Марио Дж. Катани утверждает:

Одной из веских причин использовать арматуру 9-го калибра является удобство и конструктивность. В то время как код позволяет армированию швов иметь диаметр, составляющий половину ширины шва раствора, допуски, разрешенные для узлов, соединений и самой проволоки, могут препятствовать размещению арматуры большого диаметра.Используйте его только тогда, когда другого выбора нет.

Формовка углов
Существуют некоторые споры относительно преимуществ заказа заводских сборных внутренних и внешних углов по сравнению с их формованием на месте. Поскольку код MSJC Code не различает достоинств того или иного метода (и фактически почти не распознает их), необходима некоторая интерпретация.

Стандарт для притертой проволочной арматуры в любом месте всегда один и тот же — требуется 152 мм (6 дюймов).) как минимум, при притирке прямых участков длиной 3,1 м (10 футов) друг к другу или там, где прямой участок пересекает угол (согласно статье 3.4 B.10.b). Это требование также может применяться к углам полевой формы. Внутреннюю продольную проволоку можно разрезать и согнуть, образуя угол в 90 градусов с минимальным перекрытием 152 мм (6 дюймов) параллельно недавно сформированной внутренней продольной проволоке (Рисунок 5).

Заводские углы могут показаться естественным выбором, но это может потребовать дополнительных затрат времени и средств для любого размера или конфигурации, кроме стандартных (8 или 12 дюймов.) двухпроводная арматура. Это особенно актуально для регулируемых крючков и проушин, изготовленных по индивидуальному заказу.

Углы полевой формы имеют много преимуществ. Они соответствуют всем требованиям MSJC Code и легко поддаются формовке для любых углов. Каждая ножка может быть сформирована по размеру, а также притерта в каждом направлении от угла, что сводит к минимуму расточительные остатки с отрезков длиной 3,1 м, которые в противном случае были бы отправлены на свалку. Формованные на месте углы сокращают время выполнения заказа, стоят меньше на линейный фут, чем детали, изготовленные на заводе, и занимают всего минуту, чтобы вырезать и сформировать, чтобы соответствовать на рабочем месте.

Здесь показана простая трехэтапная последовательность формирования углов. Сетчатые стяжки, утвержденные Кодексом, безопасны, экономичны и легко доступны. Изображение предоставлено Мэттом Фаулером

Пересекающиеся стены
Код MSJC допускает сборные Т-образные горизонтальные участки армирования проволокой там, где внутренняя ненесущая кирпичная стена пересекает другую для боковой поддержки.Однако это может быть не лучший выбор. Такие Т-образные профили обычно закладываются на 406 мм (16 дюймов) по центру во время строительства в продольной стене, оставляя выступающую ножку Т-образного профиля, выступающую примерно на 609 мм (24 дюйма) до тех пор, пока пересекающаяся стена не станет построен.

Многие каменщики согласятся, что оголенные участки провода могут быть опасными на месте, особенно на высоте глаз. К счастью, MSJC Code также допускает использование оцинкованной аппаратной ткани с сеткой 6,3 мм (1/4 дюйма) для внутренних ненесущих стен интересного вида (рис. 6).Кроме того, код MSJC a

Укрепление блочной лестницы — Решения для бетонных и штукатурных работ — Стальные строительные изделия

  • Дом
  • Компания
    • Группа компаний ИКК

      • Основатель
      • Исполнительные сообщения
      • Взгляд
      • Большой 6
      • Совершенство в бизнесе
      • Диаграмма компаний
      • Деятельность
    • Путешествие Unitech

      • Сообщение MD
      • Обзор
      • Видение и миссия
      • Значения
      • Хронология
    • Бизнес-модуль

      • Философия бизнеса
      • Цепочка создания стоимости
    • Производство

      • SFSP КСА
      • СИГМА ОАЭ
      • SFSP Египет
      • SFSP Ливан
    • Команда руководителей

      • Наша команда
    • Рынки

      • Отрасли промышленности
  • Продукты
      • Гражданское строительство
      • Общее строительство
      • Мощность
      • Архитектурное
      • Защита от атмосферных воздействий
      • Нефть и газ

      ПРОДУКЦИЯ ПО ОТРАСЛЯМ

      • Стальные строительные изделия
      • Архитектурные и промышленные товары
      • Специализированные строительные решения

      ТОВАРОВ ПО КАТЕГОРИИ

  • Отрасли промышленности
      • Нефть и газ
      • Общее строительство
      • Гостиничный бизнес
      • Развлечения
      • Транспорт
      • Образовательный
      • Здравоохранение

Оптимизация характеристик цементных батарей

Описывается разработка батареи с использованием различных электролитов на цементной основе для обеспечения низкого, но потенциально устойчивого источника электроэнергии.Ток, напряжение и срок службы аккумуляторов, изготовленных с использованием различных добавок к электролиту, катодов из медных пластин и (обычно) анодов из алюминиевых пластин, сравнивались для определения оптимальной конструкции, компонентов и пропорций для увеличения выходной мощности и долговечности. Исследуемые параметры включают соотношение вода / цемент, отношение площадей поверхности анода к катоду, материал электрода, расстояние между электродами и влияние песка, заполнителя, солей, углеродной сажи, микрокремнезема и силиката натрия на электролит.Результаты показывают, что наибольшая и длительная мощность может быть достигнута при использовании высоких долей воды, технического углерода, пластификатора, солей и микрокремнезема в электролите, а также при использовании магниевого анода и медного катода. Эта ячейка вырабатывала напряжение холостого хода 1,55 В, пиковый ток, нагруженный резистором, более 4 мА, поддерживающий более 1 мА в течение 4 дней, и квазистационарный ток 0,59 мА со сроком службы более 21 дня.

1. Введение

Для автономных применений как ветровым, так и солнечным энергетическим системам требуются батареи или другие механизмы накопления энергии, чтобы выдерживать постоянную нагрузку из-за прерывистой их подачи.Таким образом, новая конструкция батарей может помочь ослабить зависимость общества от нефти, угля и газа. Исследования новых форм аккумуляторов сосредоточены на создании более мощных аккумуляторов и большей емкости перезарядки, а также на продлении срока службы традиционных аккумуляторов за счет адаптации их компонентов и материалов.

Электричество — это поток электронов через проводящий материал, вызванный дисбалансом электрического заряда [1]. Напряжение — это количество доступной потенциальной энергии или работы, которую необходимо выполнить на единицу заряда для перемещения электронов через проводник.В батарее электроны перемещаются от одного электрода к другому посредством ионных реакций между молекулами электрода и молекулами электролита [1]. Эти реакции активируются, когда есть внешний путь для электрического тока (через электрическую цепь), и прекращаются, когда он прерывается. Во время разряда электроны передаются от анода к катоду через внешний провод. На рисунке 1 показана основная концепция батареи с цинковым анодом, медным катодом и раствором хлорида натрия (NaCl) в качестве электролита.В воде соль NaCl расщепляется на ионы натрия (Na + ) и хлорида (Cl ). Атомы цинка растворяются в электролите в виде ионов, у которых отсутствуют два электрона (Zn 2+ ), и объединяются с двумя отрицательными ионами хлора в электролите с образованием ZnCl 2 . Два отрицательно заряженных электрона от растворенного атома цинка остаются в металлическом цинке (2e ). Молекулы воды (H 2 O) в электролите восстанавливаются с образованием молекулярного водорода (H 2 ) на поверхности меди и пузырьков, выходящих из раствора.Электроны, потерянные в реакции, восполняются за счет перемещения двух электронов из цинка через внешний провод, как показано на рисунке 1.


Электролит является ионным проводником [2]. Жидкие электролиты используются в батареях, так как они обладают высокой подвижностью ионов и непрерывностью границы раздела между электродом и электролитом. Основная проблема батарей с жидким электролитом — это использование токсичных материалов и их склонность к утечке во время использования или после утилизации. Твердые электролиты не склонны к утечкам, но их ионная проводимость обычно меньше, чем у их жидких аналогов, и они более дороги.Некоторыми примерами твердых электролитов являются полимеры, легированные ионами [3–5], или керамика с ионами, расположенными так, чтобы обеспечить их существенное движение [6–8]. Цемент является проводником ионов из-за его порового раствора, который может храниться и проходить через его поры и микротрещины, как показано на Рисунке 2. Это увеличивает его потенциал в качестве хорошего электролита для новых конструкций цементных батарей.


Мэн и Чанг [2] представили первоначальное доказательство концепции, что цементные батареи действительно могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать выход напряжения и тока.В их конструкции цемент и вода являются общими составляющими всех слоев, как показано на Рисунке 3, причем катод также содержит частицы диоксида марганца, а частицы цинка анодного слоя. К обоим электродным слоям добавляли технический углерод и водоредуктор. Предлагаемое преимущество этой конструкции перед электродными зондами на основе нецемента (рис. 1) состоит в том, что активная фаза присутствует во всех слоях (поровый раствор в цементном тесте), а не только на границе раздела электрод / электролит.Диоксид марганца (MnO 2 ) является одним из наиболее распространенных материалов для катодных батарей, поскольку он недорог и легкодоступен. Цинк находит широкое применение в качестве материала отрицательного электрода в батареях, например, в щелочных цинково-марганцевых, серебряно-цинковых, никель-цинковых и воздушно-цинковых батареях [10]. Углерод был добавлен для увеличения проводимости границы раздела между цинком и цементом и для увеличения его общей электронной проводимости. Выходная мощность этой конструкции батареи была очень низкой с напряжением холостого хода 0.72 В, пиковые токи 120 мк А и работают только при полном насыщении.


Примеры успешной разработки цементных батарей, как правило, следуют конструкции электродных цементных слоев Meng и Chung [2] с активными добавками, разделенными основным цементным электролитом. Rampradheep et al. [11] использовали аналогичную конструкцию с добавлением самоотверждающегося агента для получения максимального напряжения 0,6 В и значения тока, которое не разглашается. Qiao et al. [12] производили батареи, основанные на конструкции Менга и Чанга [2], и добавляли углеродные волокна и нанотрубки в слои электролита, что позволило достичь максимальных напряжений и плотностей тока примерно 0.7 В и 35,21 А / см 2 . Холмс и др. [13] сравнили батареи, похожие на Meng и Chung [2], которые были отверждены либо в растворе деионизированной воды, либо в 0,5 M растворе английской соли, и обнаружили, что последний вызывает снижение производительности с более быстрым временем высыхания и более коротким сроком службы. Поддержание высокого содержания воды необходимо для срока службы батареи слоистого цемента.

Примеры батарей типа электрод-зонд, аналогичные конструкции на рис. 1, но с использованием цемента в электролите, как правило, сосредоточены на сборе энергии коррозии.Бурштейн и Спекерт [14] разработали батарею со стальным катодом и алюминиевым анодом, установленным в бетонный электролит, который мог обеспечивать небольшую плотность тока. Оуэлетт и Тодд [10] разработали аккумуляторный комбайн для сбора энергии с морской водой с магниевыми и угольными зондовыми электродами, в которые в электролит был включен цемент для пассивного ограничения количества потребляемого кислорода в более глубокой воде. Холмс и др. [13] показали, что ограничение цемента электролитом значительно увеличивает как срок службы, так и выходную мощность цементных батарей по сравнению со слоистой конструкцией, показанной на Рисунке 3.

В этой статье представлено параметрическое экспериментальное исследование по разработке батареи на основе цемента, которая станет надежным и устойчивым источником электроэнергии. Развитие цементных батарей до сих пор не было полностью академически исследовано, хотя есть много примеров небольших экспериментов, доступных на веб-сайтах обмена видео и онлайн-форумах по энергетике. Поскольку эта область так мало изучена, не было большого прогресса в том, чтобы сделать эти батареи более эффективными, мощными, долговечными и перезаряжаемыми.Здесь сравниваются различные конструкции цементной смеси в отношении их выходной мощности и долговечности, чтобы определить, какие добавки повышают выходную мощность аккумулятора и / или увеличивают срок его службы.

Цементные батареи, представленные здесь, предназначены для катодной защиты наложенным током (ICCP) стальной арматуры в бетонных конструкциях. ICCP — это метод защиты арматурной стали в бетоне от коррозии путем подключения ее к инертному, менее благородному металлу, чем сталь, и пропускания через него тока низкого уровня с использованием внешнего источника питания [17].Рекомендуемая расчетная плотность тока составляет 20 мА / м 2 окружной площади стержней [18] или более низкие значения для полностью погруженного бетона, экспонируемого с обеих сторон 1 мА / м 2 [19]. Катодная защита, которая представляет собой обеспечение защитного тока до того, как произойдет какая-либо коррозия, требует более низкой плотности тока 2–5 мА / м 2 [20]. Поэтому режим тестирования и разработки батарей, представленный в этой статье, был направлен на повышение тока нагрузки резистора и увеличение срока службы.

2. Концепция
2.1. Базовый проект

Следуя выводам Holmes et al. [13] батарея с твердыми металлическими электродами и цементом, присутствующим только в электролите, считалась наиболее эффективной для этого приложения. Выбранная стандартная форма батареи показана на рисунке 4 и используется для сравнения различных конструкций электролита и электродов при ограничении других характеристик, таких как размер и форма. Базовая батарея состояла из цемента и водной пасты для образования электролита, катода из медной пластины и анода из алюминиевой пластины.Размер ячейки не имеет отношения к ее напряжению; однако это влияет на его внутреннее сопротивление, которое, в свою очередь, влияет на максимальный ток, который может обеспечить элемент [1]. Таким образом, все батареи, за исключением проверок соотношения электродов, были рассчитаны на один и тот же размер. Расстояние между электродами поддерживали равным 100 мм, за исключением испытаний расстояния между электродами.


2.2. Цементный электролит

Как обсуждалось в разделе 1, хороший электролит — это ионный проводник, который облегчает движение заряда по нему.Существует ряд примеров миграции ионного раствора через затвердевший бетон. Хлорид-ионы считаются основной причиной коррозии армированной стали, залитой бетоном [21, 22], и могут проникать внутрь через абсорбцию, диффузию, капиллярное проникновение и капиллярное действие через взаимосвязанную сеть пор. Процесс коррозии встроенной стали в бетон — еще один пример ионного потока через затвердевший бетон. Во время коррозии атомы железа удаляются со стальной поверхности в результате электрохимической реакции, а затем растворяются в окружающем растворе электролита, что в бетоне может происходить только там, где поры встречаются с поверхностью армирующей стали на аноде.Поскольку это окислительно-восстановительная реакция, электроны должны переходить от анода к катодному участку, который приобретает электроны. Перенос электронов происходит по металлу и создает ток между областями с разным потенциалом. Ионы из таких реакций, как ион двухвалентного железа (Fe 2+ ), переходят в раствор, захваченный в порах бетона, и реагируют с гидроксильными ионами (OH ) с образованием гидроксида трехвалентного железа, который в дальнейшем вступает в реакцию с образованием ржавчины, как показано на Рис. 5.


Ионный поток через поры бетона также можно стимулировать или форсировать с помощью методов ионной экстракции.Эти методы используются для защиты бетонной стальной арматуры от коррозии путем отвода ионов. Катодная защита, по сути, является обращением процесса коррозии, действуя как электрохимическая ячейка за счет введения внешнего анода и подачи небольшого тока на арматуру, заставляя ее действовать как катод (в отличие от растворяющегося анода) в электрохимической ячейке [ 23]. Экстракция хлоридов аналогична катодной защите, но требует гораздо более высокой плотности тока и является однократным применением.Ионную проводимость цемента можно увеличить, увеличивая долю раствора в пасте, тем самым увеличивая объем пор и количество раствора в порах. Его также можно увеличить, увеличивая ионную проводимость самого раствора, добавляя компоненты, химические вещества которых легко диссоциируют с образованием свободных ионов, например соли.

2.3. Электроды

Величина напряжения (электродвижущая сила), генерируемая любой батареей, зависит от конкретной химической реакции для этого типа элемента.Химические взаимодействия, при которых электроны передаются непосредственно между молекулами и атомами, называются окислительно-восстановительными или (окислительно-восстановительными) реакциями. В батарее анод и катод подвергаются окислению и восстановлению соответственно. Гальванический ряд металлов, представленный в таблице 1, соответствует присутствию морской воды. Алюминий и медь были выбраны из-за их высокой анодности и катодности соответственно, что привело к ожидаемому электродвижущему потенциалу 2 В (0,34 В + 1,66 В) для конструкции базовой батареи.

904 906 904 904 904 904 904 904 904 Соотношение катода и анода должно определяться с использованием их реакций окисления и восстановления (см. (1) и (2)) и их молярной массы, в результате чего получается расчет 2.5 частей меди (Cu) на 1 часть алюминия (Al). Однако перед проверкой этой теории в базовых конструкциях была взята пропорция 1: 1.

Общая проблема с металлами, особенно с сильно анодными материалами, — это образование оксидных слоев (тонкий слой продукта реакции). Алюминий очень быстро реагирует с кислородом и образует в атмосфере оксид алюминия (Al 2 O 3 ). Медь также образует оксидный слой при контакте с воздухом, но эти реакции протекают медленнее и состоят в основном из Cu 2 O и CuO [23].Эти оксидные слои могут препятствовать выходу батареи, поскольку они уменьшают границу раздела между электродами и электролитом. Такие слои можно удалить соскабливанием наждачной бумагой или промывкой уксусной кислотой и ополаскиванием летучей жидкостью, такой как этанол [2], перед добавлением в смесь.

3. Методология
3.1. Препарат

Материалы наивысшей чистоты были выбраны так, чтобы их специфическое воздействие можно было отличить от потенциального воздействия их примесей.Материалы также были выбраны так, чтобы они были нетоксичными в случае утечки, чтобы эти батареи могли иметь преимущество перед многими обычными типами жидкого электролита. Подробная информация о материале, используемом в батареях, представлена ​​в Таблице 2.


Материал Стандартный потенциал электрода (В)


Магний
Железо
Никель
Медь
Платина
Черный Углеродистый черный

Элемент Материал Детали

Электролитический углеродные агломераты; средний размер 30 нм
Цемент CEM I в соответствии с BS EN 197-1, 2000 [16]
Водоредуктор Sika VistoCrete 30HE
Соли (NaCl, квасцы и соль эпсома) Чистота более 99% для всех
Песок и легкий заполнитель Песок 0.4 мм, керамзитовый заполнитель 15 мм
Силикат натрия Плотность 1,38 г / см 3 (40 Be) и pH 11,3

Анод цинковые пластины Чистота> 99%
Алюминиевые пластины > Чистота> 99%
Пластины из магниевого сплава Чистота 96% (3% алюминия и 1% цинка)

9046 Медь плита 99.Чистота 5%, толщина 0,4 мм
Углерод Графитовый стержень

Frontiers | Спекание и вспенивание порошковых компактов из бариево-силикатного стекла

Введение

Стеклянные порошки широко используются при изготовлении спеченного стекла, спеченной стеклокерамики, композитов на основе стеклянной матрицы и стеклокерамики или паст, когда требуются более низкие температуры изготовления или обработки, газонепроницаемые уплотнения или сложные формы (Rabinovich, 1985; Schiller и другие., 2008; Мюллер и Райнш, 2012). Одной из проблем, часто рассматриваемых в этом контексте, является одновременная кристаллизация и спекание (Müller, 1994; German, 1996; Prado and Zanotto, 2002; Pascual and Duran, 2003; Prado et al., 2003a, b, 2008). Этот эффект наиболее выражен в спеченной стеклокерамике, где желательна большая фракция кристаллов и быстрая кристаллизация начинается с поверхности порошка (Müller and Reinsch, 2012).

Однако многие практические применения спеченной стеклокерамики зависят от медленно кристаллизующихся стекол.Такие стекла, например, используются для низкотемпературной керамики совместного обжига (Imanaka, 2005), пастообразных стекол (Hwang et al., 2002) или герметиков SOFC (Fergus, 2005; Gross et al., 2005). Однако в случае медленной кристаллизации может возникнуть другая проблема. Из-за низкой вязкости стекла, необходимой для соединения и газонепроницаемого уплотнения или получения желаемой кристалличности, часто возникает образование газовых пузырьков и связанное с этим набухание («вспенивание») образца, даже когда органические добавки не используются при переработке порошка.

Таким образом, Lucchini et al.(1983) наблюдали усиление образования пузырьков с увеличением объемной доли стекла для гексаферритов бария со связями из силиката натрия и свинца, связанного стекловолокном, и приписали этот эффект испарению стекла. Образование пор также наблюдалось в плитке из керамогранита (Leonelli et al., 2001) и фриттах из свинцово-боросиликатного стекла (Hwang et al., 2002). В последнем случае предполагалось, что истечение кислорода или воды, физически или химически адсорбированных на поверхности стеклянного порошка во время производства и хранения, является потенциальными источниками пенообразования.Однако ни сухая закалка расплавленного стекла, ни использование высушенного в вакууме B 2 O 3 для плавления стекла не могут уменьшить вспенивание. Лара и др. (2004) наблюдали пенообразование во время спекания и кристаллизации порошков алюмосиликатного стекла Ca, Mg и Zn для герметизации ТОТЭ, которое наиболее заметно в порошках алюмосиликатного стекла Ca (увеличение площади силуэта до 30% в экспериментах с нагревательной микроскопией). Авторы обсуждали образование кристаллов более низкой плотности и / или выделение газа во время кристаллизации, вызывающее наблюдаемое пенообразование.Совсем недавно вспенивание в основном приписывалось коалесценции пор во время чрезмерного обжига (Lim et al., 2006), очевидно, предполагая, что герметичная атмосфера спекания является основным источником вспенивания. Из-за пониженного давления спекания более крупных пор меньшее количество газа вынуждено растворяться в расплаве стекла, а низкая вязкость способствует легкому росту пузырьков. Аналогичное объяснение дали Ким и др. (2007) для вспенивания бессвинцовых порошков припоя Bi2O3 – B2O3 – SiO2 и Müller et al. (2009) для стеклянных порошков модели LTCC.Нежелательная пористость наблюдалась также при спекании золы для производства керамогранита, что объяснялось «некоторым эффектом кипения и захваченного газа» (Fernandes and Ferreira, 2007).

Целью данной работы было исследование влияния измельчения стеклянного порошка на вспенивание прессовок стеклянных порошков дисиликата бария. Исследуемые стеклянные порошки подвергались сухому измельчению в течение разного времени в различных атмосферах, включая аргон, азот, воздух и диоксид углерода, или влажному измельчению в воде и 10 мас.% HCl, одноосному прессованию и спеканию на воздухе.Уплотнение и пенообразование изучали с помощью нагревательной микроскопии, подкрепленной XRD, дифференциальным термическим анализом (DTA), вакуумной горячей экстракцией (VHE) и микроскопией.

Экспериментальный

Материалы

Настоящее исследование проводилось на промышленном стекле из дисиликата бария с небольшими добавками B 2 O 3 , Al 2 O 3 и ZnO, используемым для герметизации ТОТЭ (Kerafol, 2010). Максимальный размер частиц товарной стеклянной фритты в полученном виде был ограничен <2 мм путем ручного измельчения в металлической ступке и просеивания.

Чтобы достичь подходящего размера смещения частиц для экспериментов по измельчению, предварительное измельчение было выполнено на воздухе с использованием планетарной шаровой мельницы (Fritsch Pulverisette 5, Fritsch, Idar-Oberstein, Германия), загруженной двумя корундовыми банками емкостью 500 мл. (∅ дюйм ≈ 102 мм, h = 78 мм). Каждая банка была заполнена шестью корундовыми шариками (≈ 20 мм) и примерно 250 г стеклянной фритты. Измельчение было сделано в течение 15 мин при 320 оборотах в минуту (максимальная скорость поддержки диска) (Fritsch GmbH, 1987).Вспомогательные средства для измельчения не использовались. Затем использовали механическое сито (Analysette 3 PRO, Fritsch, Idar-Oberstein, Германия) для уменьшения гранулометрического состава до 40–250 мкм («p0» в таблице 1).

Таблица 1. Размер частиц стеклянных порошков после разного помола (p0: предварительно измельченный) .

Измельчение производилось в планетарной шаровой мельнице, оснащенной двумя размольными стаканами из корунда на 25 мл (∅ в ≈ 33 мм, h = 45 мм; планетарная микромельница Pulverisette 7, Fritsch, Idar-Oberstein, Germany) (FRITSCH GmbH, 1995).Сосуды были заполнены четырьмя корундовыми шариками (∅ ≈ 12 мм) и ≈8 г стеклянного порошка. Для обеспечения контролируемой атмосферы измельчения внутри этих размольных стаканов использовались специальные кольцевые уплотнения. Эти кольца были изготовлены из стали, снабжены верхним и нижним силиконовыми уплотнениями и капилляром для впуска газа, который можно было закрыть с помощью челночного клапана, установленного наверху вращающегося держателя стакана.

Процесс помола исследовали на воздухе из стеклянного порошка p0 (табл. 1). Стеклянные порошки измельчали ​​в течение 5-60 мин при 766 оборотах в минуту (максимальная скорость поддержки диска) (Fritsch GmbH, 1995).Измельчение было временно остановлено на 30 минут после 15 минут измельчения для предотвращения перегрева. Начиная со значительного уменьшения D 50 во время первой стадии измельчения, уменьшение размера частиц постепенно замедлялось до уровня ≈4 мкм. При 60-минутном сухом помоле несколько увеличенные значения D 90 и D 97 указывают на прогрессирующую агломерацию частиц (p1 – p6).

Измельчение в контролируемой атмосфере (p7 – p10) выполняли в течение 15 минут также при 766 об / мин (FRITSCH GmbH, 1995).В этом случае герметичные размольные стаканы были откачаны до <20 мбар и снова заполнены CO 2 , N 2 и Ar (чистота 99,99%, Air Liquide ™, Германия) до 10 5 Па (1 бар). Откачка и повторное заполнение повторяли пять раз, чтобы минимизировать количество остаточного воздуха. Для повышения чистоты N 2 использовали ловушку с жидким азотом. Для изучения влияния хранения порошка на воздухе после измельчения стеклянную фритту измельчали ​​до <1000 мкм (Jaw Crusher, Retsch BB51), просеивали до 200–1000 мкм и измельчали ​​на воздухе (p11) и CO 2 (стр. 12), как описано.

Мокрый помол начался с измельчения стеклянной фритты с использованием той же щековой дробилки: около 400 г исходной стеклянной фритты было повторно измельчено с использованием ширины зазора, уменьшающейся от 1000 до 200 мкм с шагом 200 мкм. Последний этап дробления (ширина зазора 200 мкм) повторяли трижды (p13). Размольные сосуды заполняли 8 г этого порошка (р13) и размалывали в течение 30 мин, как при помоле в контролируемой атмосфере. Для порошка р14 сухой помол проводился при окружающем воздухе в качестве эталона. Порошки р15 и р16 подвергали мокрому помолу в 8 г чистой воды и 10 мас.% HCl (разбавленный 37 мас.% Дымящей HCl, Merck, Германия) соответственно.Чистая вода подавалась с помощью устройства MilliQ ® (Merck, Германия). Перед спеканием порошки мокрого помола сушили в течение 2 суток при 120 ° C на воздухе.

Для исследования спекания и эволюции микроструктуры цилиндрические порошковые компакты были одноосно спрессованы на воздухе при 60 МПа (размер сырца: ∅ ≈ 5 мм, h, ≈ 2 мм и м, ≈ 0,1 г) без органических добавок. . После измельчения порошок хранился в закрытом контейнере из полиэтилена высокой плотности от 2 до 4 дней перед одноосным прессованием.В течение этого времени не наблюдалось значительного влияния на спекание и вспенивание.

Для исследования газовыделения с поверхности порошка и пористости вспененного порошка прессовки порошка цилиндрической формы одноосно прессовали при 105 МПа (∅ ≈ 5 мм, h ≈ 1 мм, м ≈ 0,050 г) без связующие или другие вспомогательные средства, а затем разрежьте скальпелем на части по ≈9–10 мг. Эти детали хранились в контейнере из полиэтилена высокой плотности до того, как были изучены VHE.

Методы

Вязкость стекла , η G , измеряли с помощью вискозиметрии с вращающимся концентрическим цилиндром (VT550, Хааке, Эрланген, Германия) для η <10 5 Па · с.Температура стеклования T g = 649 ± 3 ° C и коэффициент теплового расширения CTE 25–400 ° C = 7,6 × 10 −6 K −1 были определены с горизонтальным дилатометр (402 E, Netzsch, Selb, Германия; объемные стеклянные стержни 25 мм × 5 мм × 5 мм). Данные вязкости, полученные в паскаль-секундах и градусах Цельсия, можно аппроксимировать с помощью logη = -2,77 + 2644 / ( T -480) с точностью Δ logη ≈ ± 0,02.

Плотность стекла , ρ G = 3.61 г / см 3 , измерено на стеклянных стержнях по принципу Архимеда. Mastersizer 2000 (Malvern Instruments, Вустершир, Великобритания) использовали для измерения размера частиц . Агломерацию частиц минимизировали путем диспергирования ≈10 мг стеклянного порошка в 0,003 М растворе Na 4 P 2 O 7 и последующей ультразвуковой обработки (1–5 мин). Насыпная плотность сырых и спеченных образцов была получена из их геометрии образца (с помощью нагревательного микроскопа) и веса.

Микроструктура порошковых прессовок , нагретых до выбранных температур и закаленных на воздухе, изучалась по полированным поперечным сечениям с помощью сканирующей электронной микроскопии окружающей среды (ESEM-FEG, Philips-XL 30, Эйндховен, Нидерланды) или оптического микроскопа ( JENAPOL, Carl Zeiss Jena, Йена, Германия). Компакты зеленого порошка залили синтетической смолой для получения поперечных сечений. Пористость измеряли анализом изображений оптических микрофотографий с использованием программного обеспечения Image C (Aquinto AG, Берлин, Германия).

Кристаллизация была исследована методом дифракции рентгеновских лучей (Philips PW 1710, Эйндховен, Нидерланды) с использованием меди K α с λ = 1,5418 Å в симметрии Брэгга – Брентано. Данные были собраны для 2θ = 5–80 ° с шагом 0,02 ° / с. Картины дифракции анализировали с использованием программного обеспечения EVA 15.1 (Bruker-AXS, Карлсруэ, Германия) и сравнивали с базой данных JCPDS (JCPDS, 2009, Международный центр дифракционных данных). Циклы ДТА-МС проводили на воздухе при 5 К / мин (15 К / мин при температуре ниже 500 ° C) с использованием кусков порошка массой ≈25 мг и платиновых тиглей (TAG 24, Setaram, Caluire, France).Устройство DTA было соединено с масс-спектрометром (Balzers Quadstar 421, Balzers, Liechtenstein) с помощью нагретого (180 ° C) капилляра из кварцевого стекла. Таким образом, выделяющиеся газы одновременно регистрировались в режиме множественного обнаружения ионов (MID).

Выделение газа из прессовок сырого и спеченного порошка было изучено с помощью VHE с обнаружением выделяющегося газа масс-спектрометром (QMA4005, Balzers Instruments, Balzers, Лихтенштейн). VHE-анализ проводился в вакууме (10 −4 −10 −5 мбар) при нагревании со скоростью 20 К / мин с использованием режима MID (Müller et al., 2005).

Усадка порошковых прессовок цилиндрической формы при нагревании со скоростью 5 К / мин (<500 ° С, 15 К / мин) была исследована с помощью нагревательного микроскопа (Leitz, Wetzlar, Германия) с оптическим сбором данных (Hesse Prüftechnik, Osterode). , Германия). Усадка и пенообразование представлены в единицах изменения площади силуэта, s A = Δ A / A 0 , где A 0 — площадь исходного образца зеленого компакта.

Результаты

Усадка и вспенивание

На рисунке 1 показано изменение площади силуэта, s A , для порошков, измельченных на воздухе при разном времени измельчения (p1 – p6). Спекание предварительно размолотого порошка (p0) начинается при ≈710 ° C, а окончательное уплотнение достигается при ≈800 ° C. С увеличением времени измельчения, т.е. с уменьшением размера частиц, начальная стадия и стадия насыщения спекания смещаются к более низкой температуре на? 20 и? 30 К соответственно, в то время как достигаемое максимальное уплотнение имеет тенденцию к увеличению.Помимо максимального уплотнения, очевидно прогрессирующее пенообразование, чему в значительной степени способствует продолжительное измельчение.

Рис. 1. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры для стеклянных порошков, размолотых на воздухе при нагревании со скоростью 5 К / мин (p1 – p6) . Метки кривых: время измельчения в минутах, 0 мин указывает на предварительно измельченный порошок (p0). По материалам Agea Blanco et al. (2015).

Рисунок 2 иллюстрирует усадку и вспенивание стеклянных порошков, размолотых в течение 15 минут в контролируемой атмосфере (p7 – p10).Спекание начинается при ≈700 ° C для всех порошков и претерпевает начальное замедление при ≈760 ° C. Слабая усадка между 760 и 800 ° C, лучше всего видимая для измельченного порошка N 2 , может быть вызвана вязким осаждением образца на подложке под действием силы тяжести. За исключением измельчения в CO 2 , максимум усадки возникает при 800 ° C, после чего происходит постепенное увеличение с A из-за вспенивания. Это пенообразование наиболее заметно при помоле в CO 2 , где оно начинается уже при ≈770 ° C.Это открытие дает четкое свидетельство того, что на пенообразование может влиять атмосфера измельчения и что CO 2 является наиболее эффективным в этом контексте.

Рис. 2. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры для стеклянных порошков, размолотых в течение 15 минут в различных атмосферах (p7 – p10) при нагревании со скоростью 5 К / мин . Для каждого условия показаны два эксперимента, чтобы продемонстрировать воспроизводимость. По материалам Agea Blanco et al. (2015).

На рис. 3 показаны усадка и вспенивание стеклянных порошков, размолотых в течение 15 мин на воздухе (p11) и хранящихся в течение разного времени на воздухе перед одноосным прессованием и спеканием.Хорошо видно, что даже непродолжительное хранение (1 день) существенно способствует вспениванию. Этот результат указывает на то, что поглощение газа во время хранения в окружающей атмосфере может способствовать вспениванию.

Рис. 3. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры для стеклянных порошков, размолотых в течение 15 минут на воздухе (p11) и впоследствии сохраненных на воздухе в течение разного времени (метки кривых) перед спеканием при 5 K / мин . Стрелка: T г = 649 ° C. По материалам Agea Blanco et al.(2015).

На рис. 4 показано изменение пористости во время спекания порошка, размолотого в течение 15 минут в N 2 . Минимальная пористость наблюдается при 795 ° C, что соответствует максимальной стадии уплотнения на Рисунке 2. При 875 ° C ясно обнаруживается пенообразование. Максимум вспенивания на Рисунке 2 произошел при ≈940 ° C. Соответственно, наибольшая пористость на рисунке 4 видна для поперечного сечения образца, нагретого до 950 и 1000 ° C. Кристаллы не наблюдались даже для образца, нагретого до 1000 ° C.Соответственно, дифрактограммы порошка, размолотого в течение 15 минут в N 2 (p9), нагретого до 940 ° C и закаленного на воздухе, не показали присутствия кристаллических фаз (не показаны).

Рис. 4. Оптические микрофотографии порошковых прессовок (15 мин размола в N 2 , p9), нагретых со скоростью 5 К / мин до указанных температур и закаленных на воздухе . Поперечные сечения с алмазной полировкой. Полосы = 100 мкм (700–875 ° C) и 500 мкм (950, 1000 ° C). Пористость: 48% (700 ° C), 12% (745 ° C), 4% (795 ° C), 20% (875 ° C), 52% (950 ° C) и 53% (1000 ° C) .

На рис. 5 показано поведение при дегазации методом VHE-MS прессовок зеленого порошка , размолотых в течение 15 минут в различных атмосферах. Ниже начала лопания газового пузыря (<800 ° C) вода ( м / e = 18) является наиболее заметным дегазирующим компонентом. Дегазация воды, адсорбированной на поверхности, происходит при температуре от 50 до 350 ° C, как было ранее замечено для других порошков силикатного стекла (Müller et al., 2005). Этот эффект вызывает широкий слабоструктурированный пик дегазации, который одинаков для всех порошков.Плоская кривая дегазации в диапазоне от 400 до 600 ° C в основном отражает холостое значение VHE воды. Дегазация воды вновь ускоряется, когда температура приближается к T g (649 ° C, стрелки), а затем уменьшается из-за спекания> 700 ° C, что указывает на то, что механизм дегазации воды не исчерпан, а задерживается спеканием. Вторая по интенсивности дегазация после начала лопания пузырьков — это CO 2 ( м / e = 44), за которым следует CO ( м / e = 28).Связанное массовое число, вероятно, не связано с N 2 из-за совершенно разных характеристик дегазации N ( m / e = 14).

Рис. 5. Дегазация прессовок сырого порошка при нагревании со скоростью 20 К / мин для предварительного измельчения (p0), измельчения на воздухе (p7), в CO 2 (p8), в N 2 (p9), и в Ar (p10) . Активность дегазации представлена ​​в виде соответствующих ионных токов I в зависимости от температуры T .Масса образца: ≈9 мг. Стрелки: T г = 649 ° C. По материалам Agea Blanco et al. (2015).

Во время лопания пузырьков (всплески> 800 ° C) преобладающим веществом является CO 2 , за которым следует C ( м / e = 12), который, как ожидается, будет происходить в виде фрагмента CO 2 . Это открытие указывает на то, что дегазация CO 2 менее истощена при спекании, чем дегазация других летучих веществ. В отличие от CO 2 , Ar ( м / e = 40) и N 2 ( м / e = 14) не вносили значительного вклада в лопание пузырьков даже для порошков, размолотых в этих атмосферы.Измельченный порошок CO 2 показывает наиболее интенсивную дегазацию CO 2 во время лопания пузырьков, подтверждая наблюдаемое упорядочение вспенивающей активности на Рисунке 2. Подтверждая интеграцию ионных токов CO 2 ( м / e = 44) для каждого из образцов массой 9 мг в диапазоне температур вспенивания (800–1000 ° C) дает 6,0, 3,8, 3,1, 2,9 и 0,2 мкА мин. Г –1 для помола в CO 2 , Воздух , Ar, N 2 , и предварительно размолотый порошок соответственно.Кроме того, лопание пузырьков начинается при ≈800 ° C (logη / Па · с = 5,4) при измельчении в CO 2 , в то время как при измельчении в Ar, N 2 и воздухе разрыв пузырьков начинается при ≈840 ° C (logη / Па = 4,6). Этот эффект напоминает аналогичную тенденцию в начальных температурах вспенивания на Рисунке 2. Начальная температура разрыва пузырьков контролируется вязкостью и давлением пузырьков. Практически идентичное спекание, наблюдаемое среди всех образцов на Рисунке 2, указывает на то, что атмосфера измельчения оказывает незначительное влияние на вязкость стекла.Таким образом, раннее начало вспенивания при помоле в CO 2 должно в основном отражать повышенное давление пузырьков.

Повышенная дегазация CO 2 , CO и C наблюдается около 300 ° C, при ≈500–650 ° C и при ≈650–800 ° C ниже начала вспенивания. Поскольку он явно задерживается спеканием, последний пик при ≈650–800 ° C является наиболее вероятным источником вспенивания. Стоит отметить, что начало этого пика дегазации хорошо коррелирует с температурой стеклования (стрелки на рисунке 5).Аналогичные модели дегазации наблюдались для ограниченного диффузией выделения воды, растворенной во время плавления стекла при атмосферном давлении (Müller et al., 2005). Однако из гораздо менее интенсивного разрыва пузырьков предварительно размолотых порошков видно, что этот эффект должен иметь незначительное влияние на обширное разрушение пузырьков размолотых порошков. Вместо этого из-за большого влияния размера частиц на пенообразование (рис. 1) это наблюдение может указывать на диффузионную дегазацию из приповерхностной области порошка.

На рис. 6 сравниваются дегазация CO 2 , изменение площади силуэта и кривые ДТА стеклянного порошка, измельченного в течение 1 часа в CO 2 (стр. 12). Увеличенное время измельчения потребовалось для того, чтобы преодолеть нижний предел обнаружения газа используемого здесь устройства DTA-MS. Кроме CO 2 , никаких других летучих веществ обнаружено не было. Рисунок 6 ясно показывает, что CO 2 является доминирующим источником пенообразования даже при нагревании на воздухе и при атмосферном давлении. Широкий пик бесструктурной дегазации ( T max при ≈300 ° C) дополнительно указывает на выраженное непрерывное высвобождение CO 2 во время нагревания и что спекание улавливает только довольно небольшую часть его исходного количества.Тем не менее, это небольшое количество, очевидно, вызывает значительное пенообразование до тех пор, пока вспененный образец не начнет разрушаться при> 880 ° C из-за разрыва пузырьков газа (всплесков). В отличие от Фиг.5, не наблюдается заметного увеличения дегазирующей активности чуть выше T г . Кривая ДТА показывает слабое эндотермическое плечо при T g , отчетливое эндотермическое плечо в диапазоне температур усадки и широкий ярко выраженный пик, хорошо коррелирующий со вспениванием.

Рис. 6. Изменение площади силуэта ( с A ), ток дегазации МС для CO 2 (ICO2) и ДТА стеклянного порошка, размолотого в течение 1 часа в CO 2 (p12) во время нагрева в окружающий воздух со скоростью 5 К / мин .

На рис. 7 сравниваются процессы спекания и вспенивания при измельчении в течение 30 минут на воздухе (p13), воде (p14) и 10% HCl (p15). Во всех случаях спекание начинается при ≈700 ° C. Порошки мокрого помола демонстрируют слегка увеличенную усадку площади, которая может, по крайней мере частично, отражать различную плотность сырой прессованной порошковой массы из-за возможных изменений свойств поверхности стекла (ρ 0 = 62, 55 и 55% для p14, p15 и p16 соответственно ).Кроме того, усадка была немного замедлена для порошка, размолотого в HCl, хотя размер его частиц существенно не отличается от порошков р14 и р15 (таблица 1). Этот эффект сопровождается сдвигом начала пенообразования на 30 К до 820 ° С. Оба наблюдения намекают на возможное увеличение вязкости. Последний эффект может быть вызван повышенной вязкостью стекла (например, связанной с растворением водного Ba с поверхности стекла), наличием жестких включений (например, осаждения BaCl 2 ) или обоими явлениями.

Рис. 7. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры в течение 30 минут, размолотых в воздухе (p14), воде (p15) и 10 мас.% HCl (p16) при нагревании со скоростью 5 K / мин .

Однако наиболее примечательно то, что фигура 7 дает четкое свидетельство того, что пенообразование было существенно снижено посредством мокрого помола. Таким образом, вспенивание вызвало увеличение площади силуэта на Δ s A = 35% для 30-минутного порошка сухого помола (p14), тогда как Δ s A = 7% и даже 4% были очевидны для порошки, размолотые в воде (p15) и HCl (p16) соответственно.Таблица 1 показывает, что этот эффект не просто симулируется отклоняющимся распределением частиц по размерам, поскольку значения D 10 и D 50 значения очень похожи. Сниженные данные D 90 и D 97 для водяного помола могут отражать пониженную тенденцию к агломерации.

Эксперименты водяного помола по сравнению с сухим помолом, аналогичные представленным на Рисунке 7, также неоднократно проводились с использованием различных фрезерных материалов, включая Cr – Ni сталь, Si 3 N 4 и WC.Во всех случаях наблюдалось значительное уменьшение пенообразования. Использование стальных размольных стаканов при мокром помоле может снизить пенообразование с Δ с A = 48% (сухой помол) до Δ с A = 9%. Аналогичные отношения (Δ s A = 52–34% по сравнению с Δ s A = 5–8%) имели место для Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , и ТУАЛЕТ. Кроме того, было обнаружено, что для измельчения в корундовых банках и 10 мас.% HCl длительное хранение до 12 дней не оказывало значительного влияния на Δ s A , который разбрасывался между 5 и 6% для всех примененных времен хранения.

Обсуждение

Как обсуждалось в предыдущей литературе, разные источники могут способствовать вспениванию: газов, инкапсулированных в закрытом объеме пор порошкового компакта (Lim et al., 2006; Kim et al., 2007; Müller et al., 2009), газов адсорбировали на поверхности стеклянного порошка (Hwang et al., 2002), испаряли стекло (Lucchini et al., 1983) или выделяли кислорода из объема стекла (Hwang et al., 2002). Из-за сильного влияния размера частиц на пенообразование (Рисунки 1 и 5) последние два механизма не должны доминировать в пенообразовании в настоящем исследовании.

Газ, захваченный вспенивающимся образцом

Чтобы выявить, в какой степени инкапсулированные и адсорбированные газы могут способствовать пенообразованию в настоящем исследовании, сначала было оценено количество газа, захваченного в максимальном вспененном образце, n Max . Для этой оценки использовали измельченный за 15 минут порошок N 2 в качестве оптимума между обнаруживаемым вспениванием и активностью по лопанию небольших пузырьков ниже максимума вспенивания. Тем не менее, n Max может обеспечить только нижний предел этой суммы.

(i) В качестве начального подхода для оценки n Max пористость P вспененных образцов была измерена на микрофотографиях поперечного сечения порошковых прессовок, нагретых до различных температур и закаленных на воздухе, с помощью изображения анализ. Соответствующие значения показаны на рисунке 8 (правая ордината, серые кружки). Максимальная пористость составляет около 52% (0,52). n Макс можно оценить по этому значению с помощью уравнения. 1, где P — пористость, V — объем образца, P V — объем пор, R — постоянная идеального газа, T температура и p внутреннее давление:

p было принято равным ≈10 5 Па (1 бар) из-за низкой вязкости, ожидаемой при максимуме вспенивания, и из-за того, что большинство радиусов пор, r , были намного больше 50 мкм.Для таких условий и поверхностной энергии γ ≈ 0,3 Дж · м −2 (оценено с помощью программы SciGlass 6.5), давление Лапласа P L ≈ 2γ / r (German, 1996) должно быть небольшим (<0,12 × 10 5 Па) и поэтому не принимали во внимание. На основании P найдено ≈ 0.52, n Max ≈ 16 × 10 −8 моль.

(ii) Более среднее значение P можно вычислить из линейной изотропной усадки, с i = (Δ V / V 0 ) −3 , где V 0 — начальный объем выборки. s i относится к P согласно формуле. 2 (Winkel et al., 2012)

P = 1 − ρ = 1 − ρ0 (1 − si) 3 (2)

, где ρ и ρ 0 обозначают относительную плотность и относительную плотность зеленой массы, соответственно. Чтобы вычислить s i из измеренных данных об изменении области силуэта, s A , текущий объем образца, V , должен быть выведен из образца области силуэта, A . В этом случае должна быть принята обычная форма образца.При температуре до 800 ° C образец можно было разумно представить как цилиндр. Его объем определяется формулой. 3 следующим образом (Sieber, 1980):

, где d, h и A (где A = d h) представляет диаметр и высоту цилиндра и его площадь силуэта соответственно. При температуре выше 850 ° C данные нагревательной микроскопии показали, что образцы подвергались значительному округлению, напоминающему более полусферу (не показано). Объем полусферы может быть связан с ее образцом силуэта согласно формуле.4 (Зибер, 1980)

VH = 4π6 (d2) 3 = 4π6 (2Aπ) 32 (4)

, где d относится к диаметру полусферы, а A = (1/8) πd 2 к ее силуэту. При температуре выше 920 ° C образец скорее напоминает сферическую шапку. Его объем определяется формулой. 5 следующим образом (Sieber, 1980):

В данном случае d обозначает радиус основания крышки.

Рис. 8. Линейная изотропная усадка, с и (белые кружки, левая ордината) и соответствующая пористость, P (серые кружки, правая ордината) в зависимости от температуры порошка, размолотого в течение 15 минут в азоте (стр. 9) .Для расчета s i из s A была принята другая форма образца: цилиндр ( T <840 ° C), полусфера (840–930 ° C) и сферическая крышка (930–930 ° C). 980 ° С). Серые треугольники: уменьшение площади силуэта (см. Рисунок 1), s A , масштабирование увеличено на 1/2. Серые круги: пористость, измеренная по микрофотографиям поперечного сечения.

Рассчитанная таким образом линейная изотропная усадка показана на Рисунке 8 (белые кружки) в единицах s i (левая ордината) и P (правая ордината).Ниже 840 ° C, s i явно напоминает измеренную усадку площади силуэта, увеличенную на 1/2. При температуре выше 800 ° C усадка площади силуэта значительно отличается от s i . Разрывы в s и при 840 и 930 ° C представляют собой грубую меру ошибок вычислений, вызванных неверными предположениями о форме образца. Среди большого разнообразия источников ошибок потеря вращательной симметрии образца во время вспенивания кажется наиболее важной.Тем не менее, оценка n Max по данным усадки указывает на одинаковые объемы максимального вспененного образца и прессованного сырого порошка, то есть сходство соответствующих пористостей P ≈ 0,39. Таким образом, в качестве приблизительной меры, n Max ≈ 12 × 10 −8 моль можно оценить по формуле. 1.

Инкапсулированный газ

Количество газа, заключенного в закрывающуюся пористость во время спекания, n Enc , было приблизительно оценено, предполагая, что пористость внезапно закрывается при ρ = 0.8 (нем., 1996). Число заключенных в них молей газа было приблизительно рассчитано по формуле. 1, оценивая V по измеренному весу образца (94 мг), относительной плотности компакта (ρ = 0,8) и плотности стекла (ρ G = 3,61 г / см 3 ). Эта оценка дает n Enc ≈ 8 × 10 −8 мол.

Сравнение n Enc ≈ 8 × 10 −8 моль с n Max ≈ 12–16 × 10 −8 моль предполагает, что газы, физически заключенные в пористость спеченных прессовок, могут действительно способствовать вспенивание.Однако, поскольку при лопании пузырьков выделяется в основном CO 2 и только следы N 2 и Ar были обнаружены даже для порошков, размолотых в этих атмосферах (Рисунок 5), атмосфера порошка должна была измениться после размола.

Кроме того, эта оценка была сделана для образца, размолотого в течение 15 мин в N 2 . Как видно из рисунка 1, продолжительное измельчение значительно увеличивает пенообразование. Поскольку количество инкапсулированного газа, то есть объем пористости 20%, не должен зависеть от размера частиц, и учитывая, что n Max обеспечивает только нижний предел, это наблюдение дает четкое свидетельство того, что инкапсулированная атмосфера для спекания существенно не способствует пенообразованию в этом случае.Вместо этого очевидно, что пенообразование вызвано частицами, расположенными на поверхности стеклянного порошка.

Адсорбированные газы

Чтобы проверить потенциальное влияние адсорбированных газов на пенообразование, соответствующее количество адсорбированного газа, n A , было грубо оценено, предполагая, что одноатомный слой молекул азота остается стабильным до спекания. Удельная поверхность порошка, a s = 0,42 м 2 / г, была взята из анализа PSD как среднее значение из всех 15-минутных экспериментов по измельчению.Диаметр молекулы азота dN2 был установлен равным 0,34 нм (Doremus, 1973). Общая площадь поверхности порошка S = 3,7 × 10 −2 м 2 затем была получена из измеренной массы образца, м ≈ 9,4 × 10 −2 г. Предполагая, что одна молекула азота занимает площадь ≈π (dN2 / 2) 2≈0,11 нм2, n A ≈ 70 × 10 −8 моль молекул азота может быть адсорбировано на общей площади поверхности образца. Интересно отметить, что n A примерно в 10 раз больше, чем n Max , что подчеркивает потенциально сильное влияние поверхностной десорбции на пенообразование.Принимая во внимание, что могут возникать множественные физадсорбированные слои или мультислои, выросшие в результате процессов хемосорбции и реорганизации или химических реакций (Bhushan, 2013), этот вывод кажется даже более разумным.

Для физически адсорбированных газов , как и ожидалось для N 2 и Ar, этот вывод, однако, вызывает сомнения из-за низкой термической стабильности (Bhushan, 2013). Таким образом, фиг. 5 показывает, что N 2 и Ar не вносят значительного вклада в пенообразование даже при измельчении в этих атмосферах и что соответствующий широкий пик дегазации исчерпан при температуре около 500 ° C.Низкие температуры десорбции известны также для CO 2 . Таким образом, полная дегазация физически адсорбированного CO 2 была обнаружена при <250 ° C для поверхностей из диоксида кремния (Antonini and Hochstra, 1972) и <120 ° C для η-Al 2 O 3 (Morterra et al., 1977). ).

Значительно более высокие температуры десорбции можно ожидать для хемосорбированных газов . Известно, что вода сильно взаимодействует с поверхностями из силикатного стекла. Таким образом, значительная концентрация 1,2 OH-групп на квадратный нанометр была обнаружена даже после отжига в высоком вакууме при 700 ° C (5.2 OH / нм 2 при 23 ° C) (Dunken, 1981). Соответственно, рисунок 5 показывает, что вода является доминирующим компонентом дегазации ниже температуры начала вспенивания, равной ≈800 ° C.

Тем не менее, при лопании пузырьков, т. Е. Вспенивании, преобладает CO 2 . Это ясно свидетельствует о том, что адсорбция CO 2 приводит к тому, что углеродистые частицы являются термически стабильными, по крайней мере, до температуры, при которой открытая пористость прессованных порошков для спекания закрывается (≈ 750 ° C). Разумно предположить, что углеродистые частицы, скорее всего карбонаты, могут обеспечивать достаточную термическую стабильность.Таким образом, температура разложения BaCO 3 на воздухе составляет ≈900 ° C (Liptay, 1976), BaCO 3 разновидностей на Pt / BaO / γ-Al 2 O 3 поверхности остаются стабильными до 500 ° C в вакууме (Epling et al., 2008) и выраженная дегазация CO 2 с поверхностей кварцевого стекловолокна между 500 и 700 ° C приписывалась ≡Si – O – C (O) –O – Si ≡ (Еременко и др., 1991). Кроме того, Cerruti и Morterra (2004) сообщили о стабильности карбонатных частиц до 800 ° C на поверхности порошков биоактивного стекла.Также известно, что интенсивное измельчение метасиликатов щелочноземельных металлов может привести к значительному поглощению CO 2 (Калинкин и Калинкина, 2010) и что даже измельчение стекла Na 2 Si 2 O 5 в воздухе может вызвать обнаруживаемые количества NaCO 3 на поверхности (Baker et al., 1995). Однако выводы о природе доминирующих углеродистых разновидностей не могут быть сделаны из настоящего исследования. Из-за ожидаемой малой концентрации (≈60 ppm CO 2 получится из n Max = 12 × 10 −8 моль, м Образец ≈ 92 мг и ρ Glass ≈ 3 .61 г / см 3 , как обсуждалось выше для Фигуры 8), исследования XRD, DTA и ATR-FTIR, проведенные до сих пор, еще не выявили каких-либо надежных намеков на природу углеродистых частиц, ответственных за пенообразование, обнаруженных в настоящем исследовании.

Растворенные газы

Обнаружение этих углеродистых частиц может быть еще более сложным, поскольку адсорбированные углеродные частицы могут частично диффундировать в стекло, образуя слой приповерхностных растворенных карбонатов во время нагревания.Такой эффект кажется разумным, поскольку на рисунке 6 показано большое количество углеродистых поверхностных частиц даже во время постепенного нагрева. Таким образом, десорбция этих частиц может сопровождаться одновременной диффузией внутрь. После завершения десорбции растворенные углеродсодержащие частицы могут стать дополнительным источником дегазации CO 2 . На такую ​​возможность может указывать рис. 5, поскольку начало дегазации при ≈650–800 ° C хорошо коррелирует с температурой стеклования ( T г ).Этот последний механизм, скорее всего, ответственен за вспенивание, поскольку он, очевидно, замедляется спеканием. Подобные модели дегазации VHE могут быть отнесены к диффузионному высвобождению объемной воды (Müller et al., 2005). Растворение CO 2 в оксидных стеклах всесторонне изучили Brooker et al. (2001), которые обнаружили CO32- подобные виды в различных местных средах, хотя и при более высоких давлении и температуре (0,2–2,7 ГПа, 1175–1700 ° C), но не для борсодержащих стекол. CO 2 растворимость 0.Сообщалось о 11 и 0,28 мас.% Для природных риолитических расплавов при 1100 ° C при 200 и 500 МПа соответственно (Tamic et al., 2001). Хотя для 1 бара следует ожидать гораздо более низкой растворимости, можно ожидать повышения местного давления во время спекания и заживления механически поврежденной приповерхностной области измельченных стеклянных порошков.

Стратегии смягчения пенообразования

Как показано выше, инкапсулированный газ может способствовать вспениванию крупных стеклянных порошков. В этом случае спекание в вакууме кажется единственной стратегией уменьшения пенообразования.С другой стороны, газы с лучшей подвижностью могут помочь улучшить диффузионную дегазацию из закрытой пористости ниже начала вспенивания.

Как ясно показано в настоящем исследовании и известно из общего опыта, газов, захваченных на поверхности порошка , могут существенно способствовать вспениванию. Следовательно, использование более крупных стеклянных частиц является наиболее очевидной и, вероятно, наиболее часто применяемой стратегией снижения вспенивания агломерата.

Однако помимо этого, настоящее исследование (спекание при ≈700–800 ° C) показывает, что во вспенивании преобладают углеродные газы, даже если при переработке порошка не использовались органические добавки, и что на вспенивание может влиять атмосфера измельчения. , вспомогательные средства для помола и хранение порошка.Эти наблюдения могут быть разумно объяснены, если предположить, что поглощение газа происходит на только что сломанной и сильно поврежденной поверхности стеклянного порошка в качестве механизма релаксации и что углеродистые частицы предпочтительно адсорбируются в результате явлений адсорбции-десорбции во время измельчения или более позднего хранения.

В этом смысле дальнейшие стратегии уменьшения пенообразования могут быть основаны на минимизации возможного поглощения окружающего CO 2 во время обработки порошка. Среди этих стратегий обработка порошка в контролируемой атмосфере или вакууме кажется наиболее очевидным, но, вероятно, самым дорогим методом.Альтернативно, меньшее поглощение CO 2 может быть достигнуто посредством блокировки активных (то есть самых основных) участков поверхности стекла, которые, скорее всего, связаны с BaO.

Значительное снижение вспенивающей активности, достигаемое при водяном измельчении , представленное на Фигуре 7, указывает на то, что это блокирование может быть выполнено с помощью воды. На рис. 5 показано, что вода не сильно способствует вспениванию, хотя она является наиболее заметным компонентом дегазации ниже начала спекания. Это преимущество, вероятно, отражает его лучшую диффузионную способность.Однако следует отметить, что эта стратегия основана на достаточно высоких температурах спекания. При более низких температурах спекания вода и даже менее стабильные частицы также могут способствовать вспениванию. Дополнительное образование BaCO 3 во время измельчения в воде в результате растворения в воде Ba с поверхности стекла и CO 2 из окружающей атмосферы маловероятно, поскольку для образования BaCO 3 требуется значение pH> 12 при 1 бар (Brookins, 1988) и pH <11 были измерены для измельчения в воде в настоящем исследовании.

В качестве альтернативы, вспенивание было существенно уменьшено путем измельчения в 10 мас.% HCl (Рисунок 7). Уменьшение степени усадки и одновременное повышение температуры начала пенообразования указывают на повышенную вязкость стекла, по крайней мере, вблизи поверхности порошка. Такое явление могло быть вызвано растворением Ba с поверхности стекла. Разумно предположить, что этот эффект позволит образоваться BaCl 2 , который термически стабилен до 963 ° C (точка плавления) (Merck, 2015). В этом смысле растворение Ba с поверхности стекла и образование термически стабильных солей Ba может обеспечить другую стратегию блокирования активных центров адсорбции CO 2 .В кислых водных растворах растворимость CO 2 также очень ограничена (Acker et al., 1999).

Другой стратегией уменьшения пенообразования может быть использование повышенных температур спекания. Это связано с тем, что интенсивность пенообразования регулируется температурным соотношением между уплотнением ( T S ), разложением пенообразующих веществ ( T D ) и кристаллизацией ( T C ). Наиболее выраженное пенообразование ожидается для T S < T D < T C .Для T D T S вспенивающие агенты, адсорбированные на поверхности, в значительной степени разлагаются и выходят из через открытые поры . Для T D T S этот процесс дегазации замедляется за счет закрытия пористости, что позже приводит к образованию пузырьков газа и вспениванию. Из-за этой общей взаимосвязи вероятность вспенивания, по-видимому, увеличивается с понижением температуры спекания, поскольку даже менее стабильные адсорбированные на поверхности частицы (например, вода или менее стабильные углеродистые частицы, как показано на Фигуре 5) могут способствовать вспениванию.С другой стороны, более высокая температура спекания может, например, повлиять на окислительно-восстановительное равновесие расплава стекла, увеличить подвижность кислорода и может вызвать дегазацию кислорода как новый источник пенообразования. Однако для большинства практических случаев существенное изменение температуры стеклования не представляется подходящей стратегией уменьшения пенообразования.

Для данного стекла, однако, ожидается, что пенообразование крупных порошков будет менее интенсивным не только из-за того, что менее удельная поверхность будет адсорбировать меньше пенообразующих веществ, как обсуждалось выше, но также из-за более полной дегазации, которая может происходить до пористость закрыта.С другой стороны, спекание регулируется эффективной вязкостью порошковых прессовок. Следовательно, диспергированные жесткие частицы также могут снизить скорость усадки (Müller et al., 2007; Müller and Reinsch, 2012) и, следовательно, обеспечить более полную десорбцию поверхности. Точно так же стекла с меньшей температурной зависимостью вязкости, вызывающей более широкий температурный диапазон спекания, должны быть менее склонны к вспениванию.

Для T D > T C вспенивание может быть замедлено из-за присутствия кристаллов, которые препятствуют слипанию и росту газовых пузырьков из-за повышенной эффективной вязкости расплава, несущего кристаллы.Если полное уплотнение не достигается ( T C T S ), оставшаяся открытая пористость позволит полностью дегазировать без пенообразования, даже если T S < T D .

Однако наши окончательные выводы о том, как уменьшить вспенивание агломерата, помимо довольно умозрительного обсуждения, представленного здесь, требуют гораздо более глубокого понимания потенциального механизма вспенивания и могут во многом зависеть от данных экспериментальных или технологических условий.

Заключение

Спекание и вспенивание прессованных порошков силикатного стекла бария были исследованы для различных времен помола и атмосфер. Пенообразованию в значительной степени способствовало постепенное измельчение, и на него влияла атмосфера измельчения, в которой активность пенообразования возрастала в порядке Ar ≈ N 2 <воздух 2 . Для умеренно измельченных стеклянных порошков последующее хранение на воздухе также может способствовать вспениванию. Исследования дегазации показали, что пенообразование в основном вызывается CO 2 даже для порошков, размолотых в Ar и N 2 .Только следы этих частиц были обнаружены во время разрыва пузырей прессовок, для которых измельчение стеклянного порошка производилось в этих атмосферах. Это наблюдение вместе с соответствующей оценкой возможного количества газа, заключенного в закрывающую пористость во время уплотнения, предполагает, что заключенная в помол атмосфера помола не преобладает над вспениванием. Вместо этого на потенциально большое влияние на вспенивание стабильных поверхностно-адсорбированных углеродистых частиц указывает усиленная дегазация CO 2 во время вспенивания.В этом смысле измельчение в воде и слабой HCl кислоте может существенно уменьшить пенообразование.

Авторские взносы

RM: приобретение и дизайн работы, интерпретация данных, обзор литературы, частичный черновик и редактирование рукописи, а также окончательное утверждение. SR: концепция экспериментальной работы, термоаналитические измерения и интерпретация данных, обзор литературы, частичный черновик рукописи и окончательное утверждение. BA-B: концепция экспериментальной работы, другая экспериментальная работа, анализ данных, обзор литературы, частичный черновик рукописи и окончательное утверждение.Все авторы соглашаются нести ответственность за все аспекты работы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарны за экспериментальную поддержку нашим коллегам М. Габеру (вакуумная горячая экстракция), Р. Сойрефу (приготовление и определение характеристик стеклянного порошка), И.Фельдманн (SEM) и Д. Николаидес (XRD). Наконец, мы благодарим программу непрерывного обучения Erasmus за финансовую поддержку BA-B (MINISTERIO DE EDUCACIN, CULTURA Y DEPORTE # 11015347).

Список литературы

Аккер К., Барнс И., Беккер К.-Х., Крутцен П. Дж., Хюттль Р. и Каласс Д. (1999). Исследование атмосферной окружающей среды: важные решения между техническим прогрессом и охраной природы , 1-е изд. Гейдельберг, Германия: Springer, 186.

Google Scholar

Агеа Бланко, Б., Блесс, К., Райнш, С., Брауэр, Д., и Мюллер, Р. (2015). Спекание и вспенивание порошков силикатного стекла бария и кальция. Дополнение. Конф. 2015, 000031–000037. DOI: 10.4071 / CICMT-TA21

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Антонини, Дж. Ф., и Хохстра, Г. (1972). Состояние поверхности нетронутой поверхности кремнезема: II. Исследования адсорбции-десорбции CO 2 методом сверхвысокого вакуума. Surf. Sci. 32, 665–686. DOI: 10.1016 / 0039-6028 (72)

  • -8

    CrossRef Полный текст |

    Расстояние между арматурой в бетонных балках и перекрытиях

    Минимальное и максимальное расстояние между армированием в бетонных конструктивных элементах, таких как балки и плиты, требуется в соответствии со стандартными правилами.Минимальное расстояние между арматурой основано на максимальном размере заполнителей, чтобы бетон можно было правильно укладывать и уплотнять. Максимальное расстояние между арматурой, основанное на глубине балок и плит, чтобы обеспечить адекватную поддержку изгибающего момента и поперечной силы в конструкции.

    Шаг арматуры в бетонных балках и перекрытиях

    1. Минимальное расстояние между стержнями при растяжении

    Минимальное расстояние по горизонтали между двумя параллельными основными стержнями должно быть диаметром большего стержня или максимальным размером крупного заполнителя плюс 5 мм.Однако, если уплотнение выполняется игольчатым вибратором, расстояние можно дополнительно уменьшить до двух третей от номинального максимального размера крупного заполнителя.

    Минимальное расстояние по вертикали между двумя основными стержнями должно быть

    • 15 мм,
    • Две трети номинального размера крупного заполнителя, или
    • Максимальный размер полосы или что больше.

    2. Максимальное расстояние между стержнями при растяжении

    Обычно этот интервал будет таким, как указано ниже:

      1. Для балок эти расстояния составляют 300 мм, 180 мм и 150 мм для марок основной арматуры Fe 250, Fe 415 и Fe 500 соответственно.
      2. Для плит
        • (i) Максимальное расстояние между двумя параллельными основными арматурными стержнями должно составлять 3 или 300 мм или в зависимости от того, что меньше, и
        • (ii) Максимальное расстояние между двумя вторичными параллельными брусьями должно быть 5 или 450 мм или в зависимости от того, что меньше.

    Рис: Шаг арматуры в балках

    3. Минимальные и максимальные требования к арматуре в стержнях

    Для балок

    • Сталь с минимальным растяжением определяется соотношением (для фланцевых балок b = bw)
    • Максимальное усилие на растяжение в балках не должно превышать 0.04 кД.
    • Максимальная площадь сжатия арматуры не должна превышать 0,04 bD.
    • (d) Балка глубиной более 750 мм должна быть обеспечена усилением боковой поверхности 0,1% площади полотна. Эта арматура должна быть равномерно распределена на двух поверхностях на расстоянии не более 300 или толщины стенки, или того, что меньше.

    Подробнее на Руководство по армированию

    Армирование кирпичной кладки | Анкон

    Ancon Masonry Reinforcement, также известный как Bed Joint-Reinforcement, улучшает структурные характеристики каменных стен, обеспечивая дополнительное сопротивление боковым нагрузкам e.грамм. ветер. Это также снижает риск растрескивания либо при концентрации напряжений вокруг отверстий, либо в результате движения в соответствии со стандартом BS5628-3: 2005.

    Усиление стыков станины может использоваться для различных целей и мест:

    • Увеличить размер панели
    • Увеличить расстояние между шарнирами
    • Декоративные планки, кронштейны, цоколи
    • Стены с воротником
    • Угловые и тройники
    • Панели, соединенные стопкой
    • Дифференциальный контроль движения
    • Отверстия сверху и снизу

    В стенах с дверными и оконными проемами усиление стыков станины может снизить частоту контрольных стыков.Усиление должно быть предусмотрено в первом и втором ярусах выше и ниже всех проемов и должно выходить не менее чем на 600 мм с каждой стороны проема.

    Армирование стыков станины также можно использовать в верхней части несущих стен, примыкающих к бетонным крышам, и для придания дополнительной прочности парапетным стенам.

    Маркировка CE

    Этот продукт имеет маркировку CE, подтверждающую соответствие BS EN 845: Часть 3.

    Ассортимент армирования кладки Ancon включает AMR, AMR-X, AMR-CJ и SMR 225C.Для получения дополнительной информации щелкните ссылки ниже.

    Расширенная металлическая планка

    Расширенная рейка из нержавеющей стали для заделки в швы раствора для армирования кирпича и блока вне конструкций. Подходит для использования во внутренней и внешней кладке.

    Информационное моделирование зданий

    Для объектов BIM этих продуктов щелкните здесь или посетите Национальную библиотеку BIM.

    Захватывающие перемены: Мы Левиат.Мы готовы.

    С 9 ноября 2020 года мы будем общаться с вами как Левиат. В нашем бизнесе произошли захватывающие изменения, которые позволяют нам предлагать вам улучшенные продукты и услуги, а также укрепляют нашу способность удовлетворять ваши растущие потребности в будущем.

    Интернет-магазин CPD от Ancon

    Поскольку мы все меняем свой подход к работе, Ancon расширил свои предложения технических услуг, включив в них вебинары «по запросу», позволяющие тем из вас, кто практикует социальное дистанцирование, работая дома или в офисе, быть в курсе вашего профессионального развития .

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *