Результаты разработки технологии лёгких бетонов на основе диатомитовых пород и приборное исследование его теплопроводности

ЦЕЛЬ. Одним из направлений энергосбережения и повышения энергетической эффективности является снижение потребления топливно-энергетических ресурсов. Большое количество тепловой энергии расходуется на обогрев зданий и сооружений в отопительный период. При этом часть тепла, предназначенного для отопления помещений, рассеивается через ограждающие конструкции зданий (стены, полы, крыши, окна). В случае высоких тепловых потерь, необходимо восполнять тепловую энергию путем сжигания дополнительного количества топлива. Для снижения тепловых потерь через ограждающие конструкции применяются различные теплоизоляционные материалы с низким значением теплопроводности. Целью настоящих исследований стало изучение проблемы разработки технологии лёгких бетонов на основе диатомитовых пород, а также возникающих при его создании неравномерных включений наполнителя из микросферических гранул, оценка влияния наличия зон, не занятых микрогранулами, на изоляционные свойства композитного материала, а также определение влияния объемного содержания микросферических гранул на величину теплопроводности.

МЕТОДЫ. В настоящей работе проведено исследование получения легкого конструкционного бетона с пористым заполнителем, синтезированным из диатомитовых пород Владимирской области, а также влияния наличия зон, не занятых микрогранулами, на изоляционные свойства композитного материала.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты показали, что распределение микрогранул в матрице оказывает значительное влияние на изоляционные свойства композита, а наличие пустот в материале способствует тепловым потерям и снижению термического сопротивления материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Технология получения разработанного бетона не отличается от технологии производства бетонов высокого класса, что позволяет использовать широко распространённое оборудование для бетонов.

1. Даулетбаев Р. Б., Вовк Б. В. Надежность строительных конструкций зданий и сооружений в процессе их эксплуатации // Инновации и инвестиции. 2019. № 5. С. 173-177.

2. Васильева И. Л., Немова Д. В. Энергоэффективные материалы нового поколения в строительстве // Экология и строительство. 2018. № 4. С. 18-24.

3. Дребезгова, М. Ю., Чернышева, Н. В., Глаголев, Е. С., Герасимов, А. В. Анализ и перспективы развития монолитного малоэтажного строительства // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. ВГ Шухова. 2016. № 9. С. 28-35.

4. Дориомедов М. С. Российский и мировой рынок полимерных композитов (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 6-7 (89). С. 29-37.

5. Омаров, Ж. М., Жолдыбаев, Ш. С., Жандалинова, К. А., Оразова, Д. К. Использование композитных материалов в строительной отрасли // Наука и техника Казахстана. 2019. № 4. С. 7-16.

6. Кузнецов, Г. В., Озерова, И. П., Половников, В. Ю., Цыганкова, Ю. С. Оценка фактических потерь тепла при транспортировке теплоносителя с учетом технического состояния и реальных условий эксплуатации тепловых сетей // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2011. Т. 319, № 4. С. 56-60.

7. Гольцман, Б. М., Яценко, Е. А., Геращенко, В. С., Комунжиева, Н. Ю., Яценко, Л. А., Смолий, В. А., Ченг, Ч. Ч. Пористые теплоизоляционные материалы на основе различных видов силикатного сырья // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2020. № 1 (205). С. 55-60.

8. Соловьев, С. А., Соловьева, О. В., Ахметова, И. Г., Ваньков, Ю. В., Шакурова, Р. З. Численное исследование теплопроводности композитного теплоизоляционного материала с микрогранулами // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24, № 1. С. 86-98.

9. Liu B., Wang H., Qin Q. H. Modelling and characterization of effective thermal conductivity of single hollow glass microsphere and its powder // Materials. 2018. Т. 11, № 1. С. 133.

10. Curd M. E., Morrison N. F., Smith M. J., Gajjar P., Yousaf Z., Parnell W. J. Geometrical and mechanical characterisation of hollow thermoplastic micro-spheres for syntactic foam applications // Composites Part B: Engineering. 2021. Т. 223. С. 108952.

11. Petkova-Slipets R., Zlateva P. An analysis of the structure and thermal conductivity of hollow microsphere filled syntactic foams // Civil and Environmental Engineering. 2019. Т. 15, №. 1. С. 36-41.

12. Wang, P., Ji, L., Yuan, J., An, Z., Yan, K., Zhang, J. Modeling and optimization of composite thermal insulation system with HGMs and VDMLI for liquid hydrogen on orbit storage // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Т. 45, № 11. С. 7088-7097.

13. Wang H., Hou F., Chang C. Experimental and computational modeling of thermal conductivity of cementitious syntactic foams filled with hollow glass micro-spheres // Construction and Building Materials. 2020. Т. 265. С. 120739.

14. Xiao P., Yifeng Z., Peng W., Dan L. Estimation of thermal conduction in hollowglass-beads-filled cement-based composites by variational asymptotic homogenization method // Applied Thermal Engineering. 2019. Т. 161. С. 114191.

15. Solovev S. A., Soloveva O. V., Akhmetova I. G., Vankov Y. V., Paluku D. L. Numerical Simulation of Heat and Mass Transfer in an Open-Cell Foam Catalyst on Example ofthe Acetylene Hydrogenation Reaction // ChemEngineering. 2022. Т. 6, № 1. С. 11.