Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Wpływ granulowanego szkła piankowego na właściwości fizyczne lekkich zapraw cementowych

The influence of granulated foam glass on the physical properties of light mortar
Czy granulowane szkło piankowe może być powszechnie stosowane w produkcji lekkich zapraw cementowych?
Czy granulowane szkło piankowe może być powszechnie stosowane w produkcji lekkich zapraw cementowych?
Archiwum autorów

Za zaprawę lekką zgodnie uznaje się zaprawę, której gęstość w stanie suchym nie przekracza 1300 kg/m3. Zaprawa izolująca cieplnie to taka, która charakteryzuje się współczynnikiem przewodzenia ciepła mniejszym bądź równym 0,2 W/(m·K) dla kategorii T2 zaprawy i mniejszym bądź równym 0,1 W/(m·K) dla kategorii T1 wg PN-EN 998-1 [1].

Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu kruszywa lekkiego, jakim jest granulowane szkło piankowe, na podstawowe właściwości fizyczne zapraw, takie jak gęstość, nasiąkliwość, mrozoodporność, właściwości cieplne oraz parametry wytrzymałościowe.

Podstawową właściwością kruszyw lekkich jest ich wysoka porowatość, dzięki czemu ich gęstość objętościowa plasuje się w przedziale 300-900 kg/m3 [2].

Szkło piankowe jest to nieorganiczne porowate kruszywo sztuczne, otrzymywane w wyniku spiekania stłuczki szklanej z czynnikiem pianotwórczym (węgiel lub węglan wapnia) w wysokiej temperaturze.

Spienienie materiału następuje w wyniku wydzielania się dwutlenku węgla. W materiale tym pory stanowią około 90% całej objętości. Pory w szkle piankowym są w większości zamknięte, dzięki czemu materiał odznacza się niewielką nasiąkliwością, niskim współczynnikiem przewodności cieplnej oraz gęstością objętościową wynoszącą 120-340 kg/m3.

Czytaj też: Granulat ze spienionego szkła - przełom w recyklingu szkła >>>

Oprócz tego szkło piankowe charakteryzuje się odpornością na agresywne środowiska chemiczne, jest całkowicie niepalne i odporne na działanie mikroorganizmów. Szkło piankowe produkowane w postaci płyt z powodzeniem wykorzystywane jest przy izolacji stropów i ścian [2-6].

Materiał badany

Badaniom poddano cztery rodzaje zapraw (ZI–ZIV) o różnej zawartości kruszywa w postaci granulowanego szkła piankowego.

Wraz ze wzrostem numerów zapraw zwiększa się ilość granulowanego szkła piankowego użytego w zaprawie. Ze względu na dostępność użyto frakcji 0,25/0,5; 1/2 i 4/8 szkła piankowego (FOT. 1-3). W zaprawach tych (ZI–ZIV) nie zastosowano piasku.

FOT. 1–3. Badane szkło piankowe frakcji 0,25/0,5 (1), frakcji 1/2 (2), a także frakcji 4/8 (3); fot.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
FOT. 1-3. Badane szkło piankowe frakcji 0,25/0,5 (1), frakcji 1/2 (2), a także frakcji 4/8 (3); fot.: archiwa autorów

Dla porównania wykonano również zaprawę (ZV), w której jako kruszywa wykorzystano mieszaninę granulowanego popiołu lotnego (lekkie kruszywo popiołoporytowe, frakcje 1/2 i 4/8) oraz piasku (frakcja 0,25/0,5).

Stosunek wodno-cementowy wynosił 0,5 dla wszystkich wariantów. Do wykonania zapraw użyto cementu CEM I 42,5R.

Dla badanych zapraw określono gęstość objętościową zarówno świeżej mieszanki, jak i stwardniałej zaprawy, a także konsystencję, podciąganie kapilarne, nasiąkliwość, wytrzymałość na ściskanie, mrozoodporność oraz współczynnik przewodzenia ciepła.

Zastosowanie kruszywa różnych frakcji powoduje zmiany struktury wewnętrznej materiału. Mimo zastosowania szczelnego kruszywa, jakim jest granulowane szkło piankowe, na przełomach pojawiają się również dość duże pory powietrzne. W tekście zamieszczono zdjęcia przedstawiające przełomy beleczek (FOT. 4-8).

FOT. 4–8. Przełom beleczki wykonanej: z zaprawy zawierającej granulowane szkło piankowe ZI (4), ZII (5), ZIII (6), ZIV (7) oraz z granulowanego popiołu lotnego ZV (8); fot.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
FOT. 4-8. Przełom beleczki wykonanej: z zaprawy zawierającej granulowane szkło piankowe ZI (4), ZII (5), ZIII (6), ZIV (7) oraz z granulowanego popiołu lotnego ZV (8); fot.: archiwa autorów

Dyskusja i wyniki

Uzyskane wyniki z przeprowadzonych badań pokazują, że kruszywo w postaci granulowanego szkła piankowego przede wszystkim pozwala na znaczne obniżenie gęstości objętościowej badanego materiału (RYS. 1):

Rys. 1. Zależność gęstości świeżej i stwardniałej zaprawy od rodzaju i ilości kruszywa; rys.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
Rys. 1. Zależność gęstości świeżej i stwardniałej zaprawy od rodzaju i ilości kruszywa; rys.: archiwa autorów
  • dla świeżej mieszanki, wraz ze wzrostem zawartości granulowanego szkła piankowego, otrzymano spadek gęstości o około 200 kg/m3 (porównano zaprawy ZI do ZIV),
  • dla stwardniałej zaprawy wysuszonej do stałej masy - o około 170 kg/m3.

Największym ciężarem objętościowym odznaczała się zaprawa ZV z kruszywem popiołoporytowym:

  • w przypadku świeżej mieszanki gęstość wyniosła 1880 kg/m3,
  • w przypadku stwardniałej zaprawy 1570 kg/m3.
Rys. 2. Przyrost masy próbek w czasie podczas określania podciągania kapilarnego w zależności od rodzaju zaprawy; rys.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
Rys. 2. Przyrost masy próbek w czasie podczas określania podciągania kapilarnego w zależności od rodzaju zaprawy; rys.: archiwa autorów

Zwiększenie gęstości tej zaprawy w stosunku do pozostałych przełożyło się na wszystkie zbadane parametry.

Ze względu na charakterystyczną strukturę szkła piankowego zaprawy z jego zawartością, ZI–ZIV, odznaczają się niewielkim przyrostem masy, badanym podczas oznaczania podciągania kapilarnego. Przyrost masy próbek po 24 godzinach wahał się od 3 do 4% (RYS. 2).

Dla zaprawy ZV przyrost masy przekroczył 7%, co wskazuje na inną budowę (o dużym udziale porów otwartych) kruszywa popiołoporotwego umożliwiającą transport wody w zaprawie.

Określono również współczynnik absorpcji wody pojawiającej się w wyniku podciągania kapilarnego "C" (RYS. 3).

Rys. 3 Nasiąkliwość zapraw; rys.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
Rys. 3 Nasiąkliwość zapraw; rys.: archiwa autorów

Najniższy współczynnik osiągnęła zaprawa ZI [0,36 kg/(m2·min0,5)], a największy ZV [1,85 kg/(m2·min0,5)]. Dla zaprawy ZII współczynnik „C” wyniósł 0,46 kg/(m2·min0,5), dla ZIII 0,51 kg/(m2·min0,5), a dla ZIV 0,85 kg/(m2·min0,5).

Nasiąkliwość zapraw ze szkłem piankowym jest na podobnym poziomie (około 20%). Odnotowano natomiast, że wzrost zawartości granulatu ze szkła piankowego powoduje niewielkie zmniejszenie nasiąkliwości materiału (ZI – 20,0%, ZIV – 19,9%). Zaprawa ZV odznaczała się większą nasiąkliwością niż pozostałe zaprawy (21,4%), za co ponownie odpowiedzialne jest użyte kruszywo.

Podczas badań wytrzymałościowych zaobserwowano spadek wytrzymałości na ściskanie wraz ze wzrostem ilości szkła piankowego w zaprawie. Zaprawa ZV uzyskała wytrzymałość na ściskanie na poziomie 45 MPa przy gęstości niemal dwukrotnie wyższej niż pozostałe materiały (RYS. 4).

Rys. 4. Wytrzymałość zapraw na ściskanie; rys.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
Rys. 4. Wytrzymałość zapraw na ściskanie; rys.: archiwa autorów

Badanie mrozoodporności polegało na poddaniu próbek zapraw 25 cyklom zamrażania i odmrażania. Użycie szkła piankowego nadało zaprawom mrozoodporny charakter. Podczas oceny wizualnej próbek nie zauważono uszkodzeń powierzchni. Jedynie próbki ZIV miały niewielkie wykruszenia na krawędziach (FOT. 9).

FOT. 9. Zniszczone próbki zapraw V podczas badania mrozoodporności; fot.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
FOT. 9. Zniszczone próbki zapraw V podczas badania mrozoodporności; fot.: archiwa autorów

Wyniki wytrzymałości i ich spadki w stosunku do zapraw kontrolnych przedstawiono na RYS. 5; wartości ujemne wskazują na wzrost wytrzymałości po cyklach mrozoodporności.

Rys. 5. Spadek wytrzymałości na ściskanie zapraw ze szkłem piankowym po badaniu mrozoodporności; rys.: archiwa autorów (K. Grabowska, P. Konca)
Rys. 5. Spadek wytrzymałości na ściskanie zapraw ze szkłem piankowym po badaniu mrozoodporności; rys.: archiwa autorów

Próbki zaprawy ZV uległy zniszczeniu przy 12 cyklu.

W przypadku zapraw ze szkłem piankowym, wytrzymałości na ściskanie po badaniu mrozoodporności nie uległy znaczącemu pogorszeniu.

Największym spadkiem wytrzymałości odznaczała się zaprawa ZIV – na poziomie 2,3%. Dlatego też wszystkie wykonane zaprawy można uznać za mrozoodporne.

Dla zaprawy ZIII zaobserwowano przyrost wytrzymałości w stosunku do zaprawy kontrolnej, po badaniu.

Badanie współczynnika przewodzenia ciepła oraz oporu cieplnego przeprowadzono na wysuszonych do stałej masy płytach (o wymiarach 30×30×3 cm) w aparacie FOX 314 z czujnikami gęstości strumienia.

Zaprawy wykonane na granulacie ze szkła piankowego charakteryzują się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła:

  • zaprawa ze szkłem piankowym ZI: 0,11 W/(m·K),
  • zaprawa ze szkłem piankowym ZII: 0,10 W/(m·K),
  • zaprawa ze szkłem piankowym ZIII: 0,08 W/(m·K),
  • zaprawa ze szkłem piankowym ZIV: 0,06 W/(m·K)).

Wraz ze wzrostem zawartości kruszywa zaobserwowano spadek współczynnika przewodzenia ciepła i wzrost oporu cieplnego płyt. Zaprawa ZV z kruszywem popiołoporytowym uzyskała najniższe parametry cieplne, tj. znacznie wyższy niż pozostałe zaprawy współczynnik przewodzenia ciepła [0,23 W/(m·K)].

Podsumowanie

  • Badane zaprawy z kruszywem w postaci granulowanego szkła piankowego można określić jako lekkie i izolujące cieplnie.
  • Zastosowanie szkła piankowego pozwoliło znacząco obniżyć gęstość materiału, co umożliwia zwiększenie wydajności oraz odciążenie konstrukcji, w których byłyby wykorzystane zaprawy tego typu.
  • Zastosowanie kruszywa popiołoporytowego w zaprawie spowodowało znaczny wzrost jej gęstości, co wskazuje na zasadniczą różnicę w budowie tych dwóch kruszyw.
  • Zaprawę ZV można zaklasyfikować jako zaprawę ogólnego przeznaczania.
  • Dzięki zamkniętym porom szkła piankowego uzyskano zaprawy o niskiej nasiąkliwości i niewielkim podciąganiu kapilarnym, które mogłyby wspomagać hydroizolację w budynkach i przeciwdziałać podciąganiu kapilarnemu murów.
  • Pomimo uzyskania niższej wytrzymałości na ściskanie zapraw ze szkłem piankowym ZI–ZIV niż zaprawy z kruszywem popiołoporytowym ZV nie są to wyniki niskie dla zapraw tynkarskich.
  • Pomimo obniżenia parametrów wytrzymałościowych przez zastosowanie jedynie granulowanego szkła piankowego, bez piasku kwarcowego, zaprawy te zaliczyć można do kategorii CS IV [1].
  • Badane zaprawy ze szkłem piankowym są mrozoodporne, co pozwala na wykorzystanie materiału w takim klimacie jak w Polsce, a dobre właściwości izolacyjne zapobiegają utracie ciepła. Zarówno mrozoodporność, jak i właściwości termoizolacyjne zaprawy zawdzięczają budowie i właściwościom użytego kruszywa.
  • Podczas badań otrzymano lekkie, mrozoodporne zaprawy (ZI–ZIV) o dobrych właściwościach izolacyjnych, w których wykorzystano w pełni ekologiczne kruszywo, niestety dosyć kosztowne.
  • Możliwość stosowania zapraw na bazie granulowanego szkła piankowego w budownictwie wymaga dalszych badań przy różnym składzie i zawartości granulatu, ale mimo wszystko jest to materiał bardzo dobrze rokujący i mogący znaleźć wiele zastosowań.

Literatura

1. PN-EN 998-1:2016-12, "Wymagania dotyczące zaprawy do murów - Część 1: Zaprawa do tynkowania zewnętrznego i wewnętrznego".
2. B. Stefańczyk, "Budownictwo ogólne", t. 1. "Materiały i wyroby budowlane", Arkady, Warszawa 2005.
3. J. Mizera, "Materiały budowlane", wyd. II, Wydawnictwo Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Opolu, Opole 1990.
4. P. Brzyski, "Ekologiczne aspekty wykorzystywania wybranych materiałów stosowanych jako izolacje termiczne", "Izolacje" 11/12/2014.
5. J. Sawicki, "Surowce stosowane do wysokotemperaturowych izolacji termicznych", "Izolacje" 6/2012.
6. E. Osiecka, "Materiały Budowlane. Kamień, ceramika, szkło", Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2010.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

[szkło granulowane, szkło piankowe, pianobeton, lekkie zaprawy, zaprawy cementowe, zaprawy budowlane, kruszywa budowlane, zaprawy termoizolacyjne, zaprawy tynkarskie, hydroizolacje, lekkie kruszywa, budownictwo]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Hydroizolacja fundamentów - co musisz wiedzieć »

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Wykańczasz dom i potrzebne Ci wysokiej jakości materiały?

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego...
czytaj dalej »

Dopasuj rozwiązanie do Twoich potrzeb i rodzaju wykonywach prac... czytaj dalej »

Jak zabezpieczać posadzki przemysłowe?

W obiektach przemysłowych obecne są zanieczyszczenia o różnym charakterze, które łączy jedno - wszystkie wpływają negatywnie na bezpieczeństwo pracowników i proces produkcyjny. czytaj dalej »

 


Kleje i fugi do płytek - to musisz wiedzieć »

Szukasz wpustu dachowego dobrej jakości?

Przeczytaj, zanim zdecydujesz się na zakup konkretnego materiału. czytaj dalej » Chcesz kupić wpust nieogrzewany, ale nie wiesz jaki konkretnie wybrać? czytaj dalej »

Dobierz najlepszy materiał termoizolacyjny. Sprawdź »


Ocieplenie powinno być trwałe i odporne na niekorzystne oddziaływanie czynników atmosferycznych... ZOBACZ »


Alternatywa dla tradycyjnych materiałów izolacyjnych »

Szukasz odpowiedniego materiału na podłogę? Zobacz »

Odporność na wodę, niepalność, wysoka odporność mechaniczna, niska waga oraz doskonałe parametry izolacyjne czynią je doskonałą...
czytaj dalej »

Być może wciąż zastanawiasz się czy Twoja firma powinna zainwestować w posadzki epoksydowe? Jeśli szukasz odpowiedniego materiału na podłogę w hali produkcyjnej... czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Jak przyspieszyć prace budowlane?

Zobacz, jak możesz zaoszczędzić czas (i pieniądze). Uzyskaj bezpłatną wycenę materiałów w 48 godzin!  czytaj dalej »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »


Jaka powinna być dobra hydroizolacja?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Fundamenty, elewacje, posadzki, garaże. Poznaj problemy i rozwiązania » czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »


W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i elektrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest... ZOBACZ »



dr inż. Piotr Konca
dr inż. Piotr Konca
Ukończył Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej. Pracuje w Katedrze Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych Politechniki Łódzkiej na stanowisku adiunkta o... więcej »
mgr inż. Kalina Grabowska
mgr inż. Kalina Grabowska
Kalina Grabowska ukończyła kierunek Chemia Budowlana na Wydziale Chemicznym Politechniki Łódzkiej. Obecnie jest doktorantką w Katedrze Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych Politechniki Łódzkiej.... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
5/2019

Aktualny numer:

Izolacje 5/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ochrona przed hałasem w budynkach w kontekście izolacyjności akustycznej przegrody zewnętrznej
  • - Wykonanie i odbiór elewacji wentylowanych
Zobacz szczegóły
Hydroizolacje krystalizujące do uszczelniania fundamentów

Hydroizolacje krystalizujące do uszczelniania fundamentów

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.