C 1995 г., после известных изменений СНиП "Строительная теплотехника", заметно расширился круг исследований, направленных на изыскание новых эффективных теплоизоляционных материалов. Столь пристальное внимание ученых и практиков-строителей к этой области строительного материаловедения объясняется той большой ролью, которую играют теплоизоляционные материалы в решении важных вопросов экономии энергоресурсов в процессе эксплуатации зданий.
Технологическая основа комплексных исследований, выполняемых в Пензенской архитектурно-строительной академии по повышению тепловой эффективности зданий, заключается в создании теплоизоляционных материалов (ТИМ) с использованием местных минеральных ресурсов, отходов промышленности и растительного сырья, в том числе таких материалов, как ячеистые бетоны низкой плотности, твердеющие при нормальных температурно-влажностных условиях.
Актуальность данного научного направления обосновывается, во-первых, практически полным отсутствием в Пензенской области эффективных местных теплоизоляционных материалов и необходимостью их ввоза из других областей, а во-вторых, неудовлетворенностью широко применяемыми в области привозными утеплителями на полимерной основе, имеющими высокую стоимость и ряд других недостатков (токсичность, низкая огнестойкость).
С целью создания местного эффективного теплоизоляционного материала были исследованы крупнопористые арболитовые бетоны (КПАБ) на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ). В качестве активной минеральной добавки использовали местную горную породу - опоку сурскую, а легкого заполнителя - отходы растительного происхождения: солому ржаную и гречневую, лузгу овсяную.
На первом этапе исследований для направленной оптимизации структуры разрабатываемых составов арболита был выполнен подбор рецептуры ГЦПВ и назначены критерии оптимизации состава вяжущего: прочность и водостойкость. Результаты проведенных экспериментальных исследований установили, что оптимальный состав вяжущего по вышеуказанным критериям имеет следующее соотношение компонентов: гипс строительный марки Г-5, портландцемент ПЦ-400, опока сурская 2,08:1:1 (по массе). Образцы ГЦПВ такого состава приобретают прочность на сжатие 11 МПа в возрасте
5 суток и коэффициент водостойкости 0,82. Было также установлено, что при модифицировании данного состава дисперсией ПВА в количестве 5% от массы ГЦПВ существенно (до 41%) повышается прочность образцов на растяжение при изгибе.
Для улучшения физико-механических свойств полученного КПАБ с заполнителем из упомянутых растительных отходов исследовали адгезионную прочность контакта на границе заполнитель - вяжущее в зависимости от вида минерализаторов. В качестве последних использовали натриевое жидкое стекло и хлористый кальций (Na2SiO3, CaCl2). Кроме этого, апробировался ряд полимерных добавок, повышающих адгезионную прочность контакта. Это позволило получить аналитические и графические зависимости прочности на сжатие арболитового бетона (в исследованной области экспериментального пространства), изготовленного на основе оптимального состава ГЦПВ с добавкой дисперсии ПВА и растительных заполнителей, обработанных натриевым жидким стеклом.
На втором этапе работы определяли вид и количество пенообразователя, а также добавок-минерализаторов, подбирали состав и исследовали теплопроводность КПАБ, решали вопросы внедрения полученного материала в практику проектирования и строительства.
Оптимизация состава материала на этом этапе заключалась в подборе такого соотношения между его основными структурными компонентами, которое позволило бы обеспечить в нем с одной стороны достаточную прочность, а с другой - необходимую пористость.
