STATYBA IR ARCHITEKTŪRA - ktu.eduktu.edu/uploads/files/fakultetai/Statybos ir architektūros... ·...

STATYBA IR ARCHITEKTŪRA

Jaunųjų mokslininkų konferencijos pranešimų medžiaga

KAUNAS * 2013

STATYBOS IR

ARCHITEKTŪROS

FAKULTETAS

2

Kauno technologijos universitetas

STATYBA IR ARCHITEKTŪRA

Jaunųjų mokslininkų konferencijos pranešimų medžiaga

Technologija Kaunas · 2013

3

Konferencijos mokslinis komitetas:

Pirmininkas: doc. Mindaugas Augonis

Sekretorius dr. Nerijus Adamukaitis

Nariai: Doc. Kęstutis Zaleckis

Doc. Mindaugas Daukšys

Doc. Andrius Jurelionis

Doc. Vitoldas Vaitkevičius

Konferenciją organizuoja

Kauno technologijos universiteto Statybinių konstrukcijų katedra

Autorių kalba netaisyta

© Kauno technologijos universitetas, 2013

4

TURINYS

KOMPOZITINIŲ PERDANGŲ SU PLIENINIU PAKLOTU ĮLINKIO

TYRIMAS

K.Bobina .............................................................................................................. .. 6

SIENOS OPTIMALIOS ŠILUMINĖS VARŽOS NUSTATYMAS

MAKROEKONOMINIU IR FINANSINIU SKAIČIAVIMAIS

Š.Gumauskas ......................................................................................................... 11

MODIFIKUOTOS CEOLITINĖS ATLIEKOS ĮTAKA CEMENTINIO

AKMENS SAVYBĖMS

K.Jočys, V.Geležiūnas, J.Taparauskas, D.Vaičiukynienė, V.Vaitkevičius ........... 17

PORTLANDCEMENČIO TINKAMUMO TERMINO PRAILGINIMAS

NAUDOJANT CEOLITINĮ PRIEDĄ

M.Mičelytė, D.Kaminskas, D.Vaičiukynienė, A.Kantautas .................................. 22

KLINTIES PRIEDO ĮTAKA PORTLANDCEMENČIO FIZIKINĖMS –

MECHANINĖMS SAVYBĖMS

M. Kazlauskas, D. Vaičiukynienė, V. Sasnauskas, V. Vaitkevičius ..................... 26

ŠIUOLAIKINIŲ STAMBIAPLOKŠČIŲ NAMŲ STATYBOS

TECHNOLOGIJŲ ANALIZĖ

M.Kumža, M.Daunoravičius ................................................................................. 31

INTENSYVIOS IR VIBRO MAIŠYKLIŲ ĮTAKA YPATINGAI STIPRAUS

BETONO SAVYBĖMS

M.Lazauskas, E.Šerelis .......................................................................................... 37

BALTOJO CEMENTO PANAUDOJIMAS GAMINANT YPATINGAI

STIPRŲ BETONĄ

R.Lygutaitė, V.Vaitkevičius .................................................................................. 44

ORO SRAUTŲ KOMPIUTERINIS MODELIAVIMAS DIDELIO

UŽIMTUMO PATALPOSE

K.Navickaitė, A.Jurelionis ................................................................................ .... 51

EKSPLOATUOJAMŲ DAUGIAFUNKCINIŲ SPORTO AIKŠTELIŲ

DANGŲ DEFEKTŲ ANALIZĖ

P.Paulauskas ............................................................................. ............................. 57

ARMATŪROS INKARAVIMO GELŽBETONINIUOSE

ELEMENTUOSE TYRIMAI

E.Ripkauskas ......................................................................................... ................ 63

5

GAMTINIO CEOLITO KLINOPTILOLITO PRIEDO ĮTAKA

STATYBINIAMS MIŠINIAMS

M.Ronkauskas, V.Sasnauskas ............................................................................... 69

ĮVAIRIŲ KONSTRUKCIJŲ ŽALIUZIŲ ĮTAKA LANGŲ

ŠILUMINĖMS SAVYBĖMS

G.Šarlauskas ...................................................................................... .................... 74

AKTYVUOTO STIKLO PANAUDOJIMAS CEMENTINĖSE

SISTEMOSE

M.Šukutis, D.Vaičiukynienė, V.Vaitkevičius ....................................................... 83

KAUNO JĖZUITŲ KOMPLEKSO PLĖTROS IDĖJA / TERASOS

APŽELDINIMO VIZIJA

V.Vaitkevičiūtė, M.Bartkutė ................................................................................. 89

PLASTIKO TEKINIMO ATLIEKŲ ĮTAKA CEMENTINIO AKMENS

FIZIKINĖMS IR MECHANINĖMS SAVYBĖMS

L.Venčkauskas, M.Daukšys .................................................................................. 94

6

KOMPOZITINIŲ PERDANGŲ SU PLIENINIU

PAKLOTU ĮLINKIO TYRIMAS

Deflection Analysis of Composite Floor with Steel Decking

Kęstutis Bobina


Abstract. Profiled steel sheet composition with a layer of concrete is the optimum building ceiling

design solution. These design solutions helps to significantly reduce construction costs, saving up to 30% of the concrete produced good structural strength and stiffness are not necessary formwork, fast

installation, low construction height and weight. Such structures are used in residential and commercial buildings, ceilings installed (Dowling et al. 1997).

This composite decking is structurally more efficient because it uses two materials strengths, ie

tensile strength of steel elements and concrete compressive strength. Among other things, distinguishes the following major benefits [3] [4]:

Speed of construction

Safe method of construction Easier design

Transport

Structural Stability Deflection - a key aspect of the design of overlays.

Key words: composite floor, steel decking, deflection.

Įvadas

Profiliuotųjų plieninių lakštų komponavimas su betono sluoksniu yra

optimalus pastatų perdangų konstrukcijos sprendinys. Šie konstrukciniai

sprendiniai padeda gerokai sumažinti konstrukcijos kainą, sutaupoma iki 30 %

betono, gaunamas geras konstrukcijos stiprumas ir standumas, nereikalingi

klojiniai, greitas įrengimas, mažas konstrukcijos aukštis ir svoris. Tokios

konstrukcijos yra naudojamos gyvenamųjų ir komercinių pastatų perdangoms

įrengti (Dowling et al. 1997).

Šios kompozitinės perdangos yra struktūriškai veiksmingesnės, nes naudoja

dviejų medžiagų stipriąsias savybes, t.y. plieninių elementų atsparumą tempimui ir

betono atsparumą gniuždymui. Be kita ko, išskiriami tokie pagrindiniai privalumai

[3][4]:

Statybos greitis

Saugus statybos būdas

Lengvesnė konstrukcija

Transportavimas

Pastovumas

Įlinkis – esminis aspektas projektuojant perdangas.

7

1. Kompozitinės perdangos su plieniniu paklotu įlinkio skaičiavimo

metodika pagal en 1994-1-1:2004 Projektuojant pagal 4 Eurokodą turi būti atsižvelgiama į visas svarbias

projektines situacijas ir ribinius būvius, kad būtų užtikrintas reikiamas saugos ir

tinkamumo lygis. Turi būti atsižvelgta į tokias situacijas [1]:

plieninis lakštinis profiliuotis veikia kaip klojinys: būtina plieninio

lakštinio profiliuočio, kai jis veikia kaip šviežio betono klojinys, elgsenos

patikra. Turi būti atsižvelgiama į galimų pasparų poveikį;

kompozitinė plokštė: būtina perdangos plokštės, atsiradus kompozito

elgsenai ir pašalinus pasparas, patikra.

Vien plieninį lakštinį profiliuotį veikiančių apkrovų sukeltieji įlinkiai

apskaičiuojami atsižvelgiant į EN 1993-1-3 7 skyrių [2]. Kompozitinį elementą

veikiančių apkrovų sukeltieji įlinkiai apskaičiuojami tampriąja analize,

atsižvelgiant į traukumo poveikį. Nekarpytosios plokštės, kurios šlyjamoji jungtis

atitinka 9.1.2.1 a), b) arba c) nuostatas [1], vidurinio tarpatramio įlinkis gali būti

gaunamas iš tokių prielaidų:

skerspjūvio ploto inercijos momentas gali būti imamas kaip supleišėjusio

ir nesupleišėjusio skerspjūvių reikšmių vidurkis;

gali būti vartojamas ilgalaikių ir trumpalaikių poveikių paveikto betono

tamprumo modulių santykio vidurkis

Įlinkių skaičiuoti nebūtina, jei laikomasi tokių sąlygų [1]:

esant mažiems betono įtempiams ir tarpatramio bei storio santykiui

neviršijant EN 1992-1-1 7.4 nurodytų ribų;

laikomasi sąlygos, neigiančios galinio poslinkio poveikį.

Plieninio pakloto įlinkis:

(1.1)

Apkrova tinkamumo sąlygoms patikrinti:

(1.2)

Įlinkis turi neviršyti ribinio, kuris yra mažiausias iš šių:

lo / 180 (lo – skaičiuotinis tarpatramio ilgis);

20 mm (absoliuti maksimali reikšmė);

perdangos storis / 10.

Kompozitinės perdangos įlinkis:

(1.3)

Įlinkis dėl deformacijos pašalinus laikinas atramas [5]:

8

(1.4)

Įlinkis nuo ilgalaikių apkrovų:

(1.5)

Įlinkis nuo trumpalaikių apkrovų:

(1.6)

Įlinkis nuo betono susitraukimo [5]:

(1.7)

Ribinis kompozitinės perdangos įlinkis L/250.

2. Tyrimų rezultatai

Norint nustatyti kompozitinės perdangos įlinkio tendenciją, remiantis EN

1994 bus paskaičiuotos įlinkio reikšmės montuojant be ir su viena eile pasparų.

Apkrovos, betonas, daliniai koeficientai priimami vienodi. Pagrindiniai kintamieji,

kuriais bus varijuojama, tai:

a) pakloto aukštis (tipas) – 60, 80, 100, 210 mm (1 pav.);

b) kompozitinės perdangos aukštis – 130, 150, 160, 180, 200, 220, 280, 310,

350, 400 mm;

c) tarpatramio ilgis – 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5 m.

Rezultate pateikiami profiliuoto pakloto (montavimo etape) ir kompozitinės

perdangos (ekspoatavimo etape) įlinkiai. Skaičiavimai atliekami didinant

tarpatramį iki pasiekiamas maksimalus ribinis montavimo ar eksploatavimo etapo

įlinkis.

1 pav. Profiliuoti paklotai ComFlor [6]

9

2.1 lentelė. Kompozitinės perdangos be pasparų įlinkių vertės

Profiliuočio

aukštis, mm

Perdangos

aukštis,

mm

Įlinkis, mm

Tarpatramis, m

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

210

400 Pakloto 2,9 5,7 9,8 15,6 -

Kompozito 0,5 0,8 1,3 1,9 -

350 Pakloto 2,4 4,7 8,2 13,0 19,4

Kompozito 0,7 1,2 1,9 2,7 3,9

310 Pakloto 2,0 4,0 6,9 10,9 16,3

Kompozito 0,9 1,5 2,3 3,4 4,8

280 Pakloto 1,8 3,4 5,9 9,4 14,0

Kompozito 1,0 1,6 2,5 3,8 5,4

100

220 Pakloto 6,1 12,0 - - -

Kompozito 1,1 1,9 - - -

200 Pakloto 5,6 10,9 18,9 - -

Kompozito 1,3 2,3 3,7 - -

180 Pakloto 5,1 9,9 17,1 - -

Kompozito 1,6 2,7 4,4 - -

160 Pakloto 4,5 8,9 15,3 - -

Kompozito 1,8 3,1 5,1 - -

80

200 Pakloto 7,6 14,8 - - -

Kompozito 1,1 2,0 - - -

180 Pakloto 6,9 13,5 - - -

Kompozito 1,4 2,5 - - -

150 Pakloto 7,3 14,3 - - -

Kompozito 2,0 3,5 - - -

130 Pakloto 5,2 10,2 17,6 - -

Kompozito 2,1 3,9 6,5 - -

60

200 Pakloto 14,1 - - - -

Kompozito 0,9 - - - -

180 Pakloto 12,9 - - - -


150 Pakloto 11,1 - - - -


130 Pakloto 9,9 19,4 - - -

Kompozito 2,2 3,9 - - -

2.2 lentelė. Kompozitinės perdangos su 1 eile pasparų įlinkių vertės Profiliuočio

aukštis,

mm

Perdangos

aukštis,

mm

Įlinkis, mm

Tarpatramis, m

3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5

210

400 Pakloto 1,2 2,0 2,9 4,2 5,7 7,6 9,8 12,5 15,6 19,2

Kompozito 1,3 2,0 2,8 3,9 5,2 6,9 9,0 11,5 14,6 18,3

350 Pakloto 1,0 1,6 2,4 3,5 4,7 6,3 8,2 10,4 13,0 -

Kompozito 1,9 2,8 3,9 5,4 7,2 9,5 12,4 15,8 20,0 -

310 Pakloto 0,9 1,4 2,0 2,9 4,0 5,3 6,9 8,8 10,9 -

Kompozito 2,3 3,4 4,8 6,7 9,0 11,9 15,5 19,9 25,2 -

280 Pakloto 0,9 1,5 2,2 3,2 4,4 5,8 7,5 - - -

Kompozito 2,7 4,0 5,8 8,2 11,3 15,3 20,2 - - -

100

220 Pakloto 2,6 4,1 6,1 8,7 12,0 15,9 20,7 - - -

Kompozito 3,0 4,6 6,8 9,6 13,2 17,9 23,8 - - -

200 Pakloto 2,4 3,7 5,6 8,0 10,9 14,5 - - - -

Kompozito 3,7 5,6 8,2 11,6 16,1 21,8 - - - -

180 Pakloto 2,1 3,4 5,1 7,2 9,9 - - - - -

Kompozito 4,4 6,7 9,9 14,1 19,6 - - - - -

10

160 Pakloto 1,9 3,0 4,5 6,5 8,9 - - - - -

Kompozito 5,1 7,9 11,8 17,0 23,9 - - - - -

80

200 Pakloto 3,4 5,5 8,2 11,6 15,9 - - - - -

Kompozito 3,3 5,1 7,5 10,8 15,2 - - - - -

180 Pakloto 3,1 4,9 7,3 10,4 14,3 - - - - -

Kompozito 4,1 6,3 9,3 13,4 18,8 - - - - -

150 Pakloto 2,6 4,2 6,2 8,9 12,2 - - - - -

Kompozito 5,5 8,6 13,0 18,9 26,6 - - - - -

130 Pakloto 2,3 3,7 5,5 7,9 - - - - - -

Kompozito 6,6 10,5 16,1 23,7 - - - - - -

60

200 Pakloto 5,9 9,4 14,1 20,1 - - - - - -

Kompozito 2,6 4 6,1 8,9 - - - - - -

180 Pakloto 3,0 8,5 12,7 18,1 - - - - - -

Kompozito 3,4 5,3 7,9 11,4 - - - - - -

150 Pakloto 4,7 7,4 11,1 15,8 - - - - - -

Kompozito 5 7,9 11,8 17,2 - - - - - -

130 Pakloto 4,2 6,6 9,9 14,1 - - - - - -

Kompozito 6,6 10,3 15,6 22,8 - - - - - -

Išvados

1. Nenaudojant pasparų optimalus kompozitinės perdangos tarpatramio ilgis

yra 2,5 m. Čia standumą greičiau praranda profiliuotas paklotas

montavimo metu, kuomet jis veikia kaip klojinys. Kompozitinės

perdangos įlinkis kelis kartus mažesnis nei pakloto montavimo metu.

Tačiau montuojant perdangą be pasparų, padidėja statybų greitis, statybos

darbų aikštelė neapkraunama papildomomis atramomis. Visgi norint

perdengti didesnius kaip 3 – 4 m tarpatramius be pasparų neišsiverčiama.

2. Naudojant vieną eilę pasparų kompozitinių perdangų su plieniniu paklotu

didžiausias tarpatramis gali siekti iki 7,5 m. Šiuo atveju įlinkis, dauguma

atvejų, gaunamas didesnis kompozito. Įlinkių diagramos yra

eksponentinės priklausomybės. Pastebima, jog didinant betono sluoksnio

storį, kompozito ir profiliuoto pakloto įlinkių reikšmės artėja viena kitos.

Literatūra

1. Eurokodas 4. Kompozitinių plieninių - betoninių konstrukcijų projektavimas. 1-1

dalis. Bendrosios ir pastatų taisyklės. LST EN 1994-1-1:2004. 126 p.

2. Eurokodas 3. Plieninių konstrukcijų projektavimas. 1-3 dalis. Bendrosios

taisyklės. Šaltai suformuotų elementų ir lakštų papildomos taisyklės. LST EN

1993-1-3:2007. 150 p.

3. Composite slabs and beams using steel decking: best practice for design and

construction, MCRMA, 2009, 118 p.

4. Zoltan, V. N., Composite Slab Design, Ph.D. Thesis, Technical University of

Budapest, Department of Steel Structures H-1521, Budapest, 1998, 8 p.

5. Buick Davison and Graham W. Owens Steel Designers’ Manual (Seventh

Edition). The Steel Construction Institute UK, 2012, 1451 p.

6. ComFlor® UK brochure - Feb 10. – [žiūrėta 2013-03-01]. Prieiga per internetą:

<http://www.tatasteeleurope.com/file_source/StaticFiles/Construction/Panels_and

_profiles/structural_products_docs/Comflor_composite_floor_deck_brochure_UK

.pdf>.

http://www.tatasteeleurope.com/file_source/StaticFiles/Construction/Panels_and_profiles/structural_products_docs/Comflor_composite_floor_deck_brochure_UK.pdf




11

SIENOS OPTIMALIOS ŠILUMINĖS VARŽOS

NUSTATYMAS MAKROEKONOMINIU IR

FINANSINIU SKAIČIAVIMAIS

Wall optimum thermal resistance of macro-economic and financial

calculations

Šarūnas Gumauskas


Abstract. Buildings sector is the largest single energy end-user in the EU, which uses about 40% of all

energy. There are numerous possibilities to save energy in buildings. One of them is to reduce energy losses through building envelopes. This research deals with calculation of optimal wall thermal

insulation thickness. Calculations are performed by macroeconomic and financial methods, described in

European parliament and council directive 2010/31/ES. The article presents optimal life-cycle cost results of wall thermal resistance values. Data could be used in designing private houses, which uses

small amounts of energy, and need to fit into new buildings design regulations.

Key words: energy saving, buildings, wall thermal insulation, climate change.

1. Įvadas

Pastatuose suvartojama apie 40% visos Europos sąjungoje sunaudojamos

energijos.[1]

Kadangi šis sektorius plečiasi, taigi ir energijos suvartojimas didės.

Naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, bei mažinant energijos poreikį,

galima sumažinti Europos Sąjungos energinę priklausomybę, bei dujų, sukeliančių

šiltnamio efektą, emisiją. Imtis visų priemonių mažinant šią emisiją reikia, norint

įgyvendinti Jungtinių Tautų klimato konvencijos Kioto protokolą (UNFCCC). Taip

pat tai padėtų pasiekti ilgalaikį įsipareigojimą – neleisti, kad vidutinė pasaulio

temperatūra pakiltų ne daugiau nei 2oC. Norint to pasiekti reikia sumažinti

šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą į atmosferą bent 20% iki 2020, lyginant

su 1990m. dujų emisija. [Europos Parlamento ir Tarybos direktyva 2010/31/ES]

Vadovaujantis Europos parlamento ir tarybos direktyva 2010/31/ES būtina didinti

energijos vartojimo efektyvumą, bei 20% sumažinti energijos, kuri suvartojama

Europos sąjungos teritorijoje kiekį, iki 2020 metų. [Europos Parlamento ir Tarybos

direktyva 2010/31/ES]

2. Tyrimų metodika pagrįsta Europos parlamento ir tarybos direktyvos

2010/31/ES reglamentu Nr. 244/2012

Skaičiuojant bendras, dabartinės vertės išlaidas kiekvienam pastatui

atsižvelgiama į pradines investicijas, taip pat vertinamos kiekvienų metų suminės

išlaidos, likutinę pastato vertę, bei esant reikalui – pastato naudojimo nutraukimo

išlaidas. Visos šios išlaidos susiejamos su skaičiuojamojo laikotarpio metais.

Optimalumą skaičiuojant makroekonominiu lygiu bendros išlaidos turi būti

12

papildytos išlaidomis dėl šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos. Šios išlaidos

apibrėžiamos, kaip žalos padarytos aplinkai, dėl išmetamo CO2, piniginė vertė.

Apskaičiuojant bendrą išlaidų vertę, gaunama grynoji dabartinė išlaidų, per tam

tikrą skaičiavimo laikotarpį, vertė, įvertinant likutinę pastato dalių, kurių

eksploatavimo trukmė ilgesnė nei skaičiuojamasis laikotarpis vertė. Išlaidų

energijai, bei palūkanų normos prognozės apribojamos skaičiuojamajam

laikotarpiui. Bendrųjų išlaidų metodo patogumas – galimybė naudoti vienodą

skaičiavimo laikotarpį, nes yra įtraukiama likutinė įvairių pastato dalių vertė. Taip

pat galima taikyti ir išlaidų per gyvavimo ciklą metodą – jo pagrindą taip pat

sudaro grynosios likutinės vertės skaičiavimas. [Europos Parlamento ir Tarybos

direktyva 2010/31/ES]

2.1. Bendrų išlaidų apskaičiavimas atliekant finansinį skaičiavimą

Atliekant skaičiavimą finansiniu lygiu, atsižvelgiama į visas pastato vartotojo

išlaidas, įskaitant visus mokesčius, taip pat ir PVM. Taip pat, jeigu taikomos,

įtraukiamos ir subsidijos bei įvairios technologijų paramos schemos.

Skaičiuojant bendras išlaidas pastatams bei jų dalims, visos išlaidos

sumuojamos bei joms pritaikoma diskonto norma – jos visos dauginamos iš

diskonto koeficiento, kad galima būtų išreikšti skaičiuojamojo laikotarpio pradžios

metų vertės bei diskontuotos likutinės vertės suma. Bendrųjų išlaidų sumos

formulė:

1

,,. )())()(()(i

fdia

j

Ig jViRjCCC (2.1.)

τ – skaičiavimo laikotarpis

Cg(τ) – bendros išlaidos, per skaičiuojamąjį laikotarpį

CI – pradinės investicijos

Ca,I(j) – metinės investicijos

Vf,τ(j) – pastato ar jo dalies likutinė vertė skaičiavimo laikotarpio pabaigoje

Rd(i) – Diskonto koeficientas i-taisiais metais, ir apskaičiuojamas pagal formulę:

p

d rpR

1001

1)(

(2.2.)

p – metų skaičius nuo skaičiuojamojo laikotarpio pradžios

r – tikroji diskonto norma

Diskonto norma išreiškiama realia verte, taigi neatsižvelgiama į infliaciją.

Makroekonominiam bei finansiniam skaičiavimui atliekamos jautrumo analizės

bent pagal dvi diskonto normos vertes. Makroekonominio skaičiavimo analizei

paprastai taikoma 4% diskonto norma. Didesnė diskonto norma – paprastai

daugiau kaip 4% - atspindi komercinį trumpojo laikotarpio požiūrį į investicijas.

13

Mažesnė diskonto norma – nuo 2 iki 4 % labiau atspindės energijos suvartojimo

ekonomijos naudą pastato gyventojams, ar kitiems jo vartotojams.

2.2. Bendrų išlaidų apskaičiavimas atliekant makroekonominį skaičiavimą

Atliekant makroekonominį skaičiavimą atsižvelgiama į visas kainas be

mokesčių, PVM ir subsidijų. Šiam skaičiavimui atlikti reikalingi visi tie patys

duomenys, kaip ir finansiniam skaičiavimui, tačiau dar pridedamas ir mokestis už

šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Bendra makroekonominio skaičiavimo

formulė:

1

,,,. )())()()(()(i

fjidia

j

Ig jVjСiRjCCC (2.3.)

Cc,i(j) – išlaidos, susijusios su CO2 išmetimu į aplinką, i-taisiais metais


3.1 Sienos efektyvios šiluminės varžos nustatymas, atliekant finansinį vertinimą

3.1. pav. Sienos konstrukcija

Atliekant pastato atitvaros atsiperkamumo skaičiavimus, išskiriamos kelios

kategorijos išlaidų, į kurias reikia atsižvelgti:

Pradinių investicijų išlaidos

Vartojimo išlaidos – pastato dalių periodinio pakeitimo išlaidos

Energijos išlaidos – bendros išlaidos energijai, įskaitant jos kainą,

pajėgumo tarifus ir tinklo tarifus

Skaičiavimams naudojama PAROC Extra akmens vata, kurios šilumos

laidumo koeficientas λ=0,037 W/(m·K). Skaičiavimai atliekami 20 metų

laikotarpiui. Akmens vatos kaina priimama – 150lt/m3.

14

Skaičiuojamoji sienos apšiltinimo ekonominio eksploatavimo

skaičiuojamosios trukmės 20 metų. Kainose įvertinamas PVM. Šilumos kaina

E=0,37Lt/kWh (Brangimas pagal “EU Energy trends to 2030”).

Atliekant skaičiavimus buvo naudojamos Kauno klimatinės sąlygos:

Projektinė patalpų eksploatavimo temperatūra: Θi=20oC

Vidutinė šildymo laikotarpio išorės oro temperatūra Θe=0,7oC

Temperatūrų skirtumas ΔΘ= Θi- Θe=20-0,7-19,3oC

Metinė šildymo sezono trukmė th.s.=219 paros · 24h=5256 h/metai

Prie bendrų išlaidų nepridedamos įrengimo išlaidos, nes akmens vata bus

montuojama bet kokiu atveju, tik bus optimizuotas akmens vatos sluoksnio storis.

1.1 lentelė. Išlaidos pagal šilumines varžas din Rsum U Ca,I(j) CI Vf,τ(j) Cg(τ)

0,275 9,75 0,10 3,85 41,25 16,5 75,21

0,3 10,43 0,10 3,60 45 18 74,24

0,325 11,10 0,09 3,38 48,75 19,5 73,65

0,35 11,78 0,08 3,19 52,5 21 73,40

0,375 12,45 0,08 3,01 56,25 22,5 73,41

0,4 13,13 0,08 2,86 60 24 73,66

0,425 13,80 0,07 2,72 63,75 25,5 74,10

3.2 Sienos efektyvios šiluminės varžos nustatymas, atliekant makroekonominį

vertinimą

Atliekant makroekonominį skaičiavimą atsižvelgiama į visas kainas be

mokesčių, PVM ir subsidijų. Šiam skaičiavimui atlikti reikalingi visi tie patys

duomenys, kaip ir finansiniam skaičiavimui, tačiau dar pridedamas ir mokestis už

šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Skaičiavimai atliekami 20 metų laikotarpiui.

Skaičiuojamoji sienos apšiltinimo ekonominio eksploatavimo

skaičiuojamosios trukmės 20 metų. Kainose PVM neįvertinamas. Šilumos kaina

E=0,34 Lt/kWh ( Brangimas pagal “EU Energy trends to 2030” [4]).

Pagal STR 2.01.09:2012 “Pastatų energinis naudingumas. Energinio naudingumo

sertifikavimas” 2 priedo 2.19 lentelę, CO2 emisijos Lietuvos šilumos tinklų

vidurkis – 0,29 kgCO2/kWh. Pagal Europos Sąjungos direktyvą 2010/31/ES, 1t

CO2 apmokestinama 50 EUR, taigi 1kg CO2 “kainuoja” 0,1725 Lt.

1.2 lentelė. Išlaidos pagal šilumines varžas

din Rsum U Ca,I(j) CI Vf,τ(j) E Cc,i(j) Cg(τ)

0,3 10,16 0,10 3,39 36,00 7,20 9,98 0,50 83,36

0,325 10,84 0,09 3,18 39,00 7,80 9,36 0,47 82,40

0,35 11,51 0,09 3,00 42,00 8,40 8,81 0,44 81,84

0,375 12,19 0,08 2,83 45,00 9,00 8,32 0,42 81,60

0,4 12,87 0,08 2,68 48,00 9,60 7,88 0,39 81,64

0,425 13,54 0,07 2,55 51,00 10,20 7,49 0,37 81,92

15

0,45 14,22 0,07 2,43 54,00 10,80 7,14 0,36 82,40

Išlaidų priklausomybė, nuo atitvaros

termoizoliacinio sluoksnio storio

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

0,1

0,15 0,

20,

25 0,3

0,35 0,

40,

45 0,5

0,6

d, m

E,

Lt

1.2 pav. Finansinio skaičiavimo rezultatai

Išlaidų priklausomybė, nuo atitvaros

termoizoliacinio sluoksnio storio

0

20

40

60

80

100

120

0,1

0,15 0,

20,

25 0,3

0,35 0,

40,

45 0,5

0,6

d, m

E,

Lt

1.3 pav. Makroekonominio skaičiavimo rezultatai

Apskaičiuoti ekonomiškai efektyviausi šilumos perdavimo koeficientai,

palyginami su norminiais, pagal šiuo metu galiojančius statybos techninius

reglamentus, bei tokiais, kurie turėtų būti pagal pastato energetinio efektyvumo

klases – A, A+ ir A++.

Apskaičiuotos šios šilumos perdavimo koeficiento vertės:

– pagal šiuo metu galiojančius statybos techninius reglamentus;

– A energetinio naudingumo klasės pastatui;

– A+ energetinio naudingumo klasės pastatui;

–A++ energetinio naudingumo klasės pastatui.

16

1.3 pav. Šilumos perdavimo koeficientų palyginimai

Išvados

1. Atlikus finansinius skaičiavimus, gauti rezultatai rodo, kad optimalus

termoizoliacinio sluoksnio storis yra 350 mm, gaunama optimali sienos

šiluminė varža 11,78 m2·K/W.

2. Atlikus makroekonominius skaičiavimus, gauti rezultatai rodo, kad

optimalus termoizoliacinio sluoksnio storis yra 375 mm, gaunama

optimali sienos šiluminė varža 12,19 m2·K/W.

3. Apskaičiuotos optimalios sienos šiluminės varžos yra atitinkamai 2,4

karto didesnės, nei nustatytos norminės vertės šiuo metu galiojančiame

reglamente „Pastatų atitvarų šiluminė technika“ STR2.05.01:2005.

Literatūra 7. Europos Parlamento ir Tarybos direktyva 2010/31/ES dėl pastatų energetinio

naudingumo

8. STR 2.05.01:2005 Pastatų atitvarų šiluminė technika

9. STR 2.01.09:2012 Pastatų energinis naudingumas. Energinio naudingumo

sertifikavimas

10. EU Energy trends to 2030.

17

MODIFIKUOTOS CEOLITINĖS ATLIEKOS ĮTAKA

CEMENTINIO AKMENS SAVYBĖMS

The influence of modified zeolitic waste on the

properties of hardened cement paste

K.Jočys, V.Geležiūnas, J.Taparauskas, D.Vaičiukynienė,

V. Vaitkevičius Kauno technologijos universitetas

Abstract. The zeolite is crystalline frame aluminum silicate. It is common to use zeolite in

constructions. This material is used as cement substitude in concrete manufacturing. It is good to use zeolite waste in construction materials because it reduces environmental pollution and improves

material’s properties. The aim of this research is to determine the modified zeolite waste (MZW) impact

on the hardened cement paste properties. After 20 minutes of grinding of mixtures, the strength of compression decreases. Not grounded cement mixtures with 10% MZW, strength of compression

increases. It is determinated that 20 minutes of grinding is too much for MZW and Portland cement.

Įvadas

Ceolitai – kristaliniai karkasiniai hidroaliumosilikatai. Ceolitų bendroji

formulė yra M·[(Al2O3)x(SiO2)n].mH2O. Šiuo metu žinoma daugiau nei 34

gamtiniai ir apie 100 sintetinių ceolitų. Ceolito molekulės suformuoja erdvinę

karkasinę struktūrą, kurios apie 50 proc. tūrio sudaro poros ir kanalai. Dėl to

ceolitas gali absorbuoti medžiagas, kurių molekulės telpa porose (0,3-1,0nm).

Ceolitas gali hidratuotis ir dehidratuoti daug kartų. Šios ceolito savybės plačiai

taikomos pramonėje [1].

Dėl paminėtų savybių ceolitas dažnai naudojamas kaip sorbentas, kuris gali

sorbuoti toksiškus junginius, sunkiuosius metalus, amoniaką. Naftos pramonėje

ceolitą galima naudoti dujų arba skysčių mišinių suskirstymui [2]. Ceolitas yra

gana plačiai pritaikomas statybose. Jis naudojamas kaip cemento pakaitalas betono

gamyboje. Cemento klinkerio gaminimui reikia daug energijos, į aplinką

išskiriamas didelis anglies dioksido kiekis, o ceolitas sumažina cemento klinkerio

energijos gamybos sąnaudas ir tuo pačiu mažina aplinkos taršą. Ceolitas sumažina

betono svorį, tačiau išlaiko jo stiprumą ir padidina betono ilgaamžiškumą. Ceolitas

taip pat stabdo šarmų reakcijas betone, dėl to jame nevyksta cemento korozija. Ši

medžiaga leidžia pagaminti lengvasvorius blokelius ir dekoratyvines sienų

plokštes. Ceolitas gali būti naudojamas gaminant stiklą ir keramiką [3;4].

Panaudoti ceolitines atliekas statybiniuose mišiniuose naudinga, nes taip

sumažinama aplinkos tarša, o tuo pačiu ir pagerinamos tam tikros mišinių savybės.

Atliekos dažnai naudojamos ir kelių dangai sudaryti. Tai nėra nauja technologija,

18

nes tai daroma jau daugiau nei 80 metų. Be to, perdirbant atliekas, taip pat

išsisprendžia ir jų užimamos vietos klausimas. Šiukšlynai mažėja, neužimami

dideli plotai žemės [5].

AB „Mažeikių nafta“ jų sukaupia apie 200 tonų per metus. 60 tonų atliekų

išvežamos į sąvartyną. Kitose šalyse šias atliekas bandoma utilizuoti betonuose su

portlandcemenčiu, asfalto gamyboje ir kitur. Lietuvoje yra tyrimų utilizuojant

smulkiagrūdes katalizatoriaus atliekas kaitrai atspariose medžiagose [6 - 8].

Kietų fazių reakcijų aktyvavimas mechaniniu būdu buvo pradėtas tirti jau

beveik prieš pusantro amžiaus. Iš visų mechaninio aktyvavimo būdų dažniausiai

naudojamas dispergavimas arba malimas. Smulkėjant dalelėms keičiasi kristalinė

gardelės struktūra ir pereinamų sluoksnių energetinis būvis, o taip pat vyksta

elektronų emisija ir kiti procesai. Dalelių dydžio sumažinimas labai dažnai

sąlygoja proceso greičio padidėjimą, nes sumažėja produkto reakcijos paviršiaus

difuzinis sluoksnis. Kietų stambių kūnų smulkinimui dažniausiai naudojami

rutuliniai malūnai [9].

Šio darbo tikslas yra nustatyti modifikuotos ceolitinės atliekos įtaką

cementinio akmens pagrindinėms savybėms. Taip pat darbe nustatyti malimo įtaką

tiriamiems cementiniams mišiniams.

1. Tyrimo metodai ir naudotos medžiagos

Šiame tyrime buvo naudojamas Portlandcementis (CEM I, 52, 5R) ir

modifikuota naftos krekingo katalizatoriaus atlieka (ceolitas Y).

Mechaninė aktyvacija buvo atlikta cementinius mišinius malant rutuliniame

malūne.

Cementiniams mišiniams ruošti buvo parinktas optimalus cemento (arba

cemento su ceolitu) ir vandens santykis (V/K = 0.4), kuris buvo naudojamas

visuose tirtuose bandiniuose. Ceolitinės atliekos priedo kiekiai cementiniuose

bandiniuose buvo atitinkamai: 10, 30 %. Bandiniai suformuoti 20x20x20 mm

formose ir kietinti 7 paras pagal EN 12390-2 standartą.

2. Rezultatai ir jų analizė

Pradžioje buvo nustatyta cementinės tešlos hidratacijos temperatūra.

Nustatyta, kad bandiniuose, kuriuose naudota MCA, aukščiausia hidratacijos

temperatūra (38,7°C) buvo pasiekta bandinyje su 10% MCA (1 pav.). Tačiau kuo

didesnis MCA priedas buvo naudotas (nuo 10 iki 30 %), tuo temperatūros

maksimumas buvo pasiekiamas anksčiau, lyginant su kontroliniu bandiniu. Dėl to

galima teigti, kad nemaltuose mišiniuose MCA priedas paankstins

portlandcemenčio hidrataciją.

19

1 pav. Naudotos modifikuotos ceolitinės atliekos (MCA) bei mišinių malimo trukmės

įtaka cementinės tešlos hidratacijai. 0% - grynas portlandcementis; 10% -

portlandcementis su 10% MCA; 30% - portlandcementis su 30% MCA; 10% m –

rutuliniu malūnu maltas portlandcementis su 10% MCA; 30% m - rutuliniu malūnu

maltas portlandcementis su 30% MCA.

Tačiau naudojant rutuliniu malūnu maltą portlandcementį su MCA priedu

temperatūros maksimumai buvo pasiekiami mažesni (31°C-35°C) ir 100-200 min.

anksčiau.

Sekančiame etape buvo suformuoti cementiniai bandiniai ir nustatytas jų

tankis bei stipris gniuždant.

20

a b

2 pav. Cementinių bandinių su modifikuota ceolitine atlieka (MCA) tankiai (a) bei stipriai

gniuždant (b). 0 - grynas portlandcementis; 10 - portlandcementis su 10% MCA; 30 -

portlandcementis su 30% MCA; 10 m – rutuliniu malūnu maltas portlandcementis su 10%

MCA; 30 m - rutuliniu malūnu maltas portlandcementis su 30% MCA.

MCA turėjo nedidelę įtaką cementinių bandinių tankio savybėms, jos kito, t.

y., mažėjo nežymiai. Visais tirtais atvejais didinant MCA kiekį (10-30%)

cementinių bandinių tankis mažėja nuo 2018 kg/m3 iki 1840 kg/m3 nemaltuose

mišiniuose ir nuo 1941 kg/m3 iki 1863 kg/m3 maltuose mišiniuose (2, a pav.). Tai

galima paaiškinti tuo, kad ceolitas yra poringa medžiaga ir jo tankis yra mažesnis

negu portlandcemenčio.

Malto portlandcemenčio su MCA stipris gniuždant po 7 parų mažėja nuo 77

iki 52 MPa. Nenaudojant mechaninio apdorojimo, t. y., malimo, cementinio

akmens su 10% MCA stipris gniuždant padidėja nuo 67 iki 76 MPa, o su 30%

MCA stipris gniuždant mažėja iki 50 MPa, lyginant su kontroliniu bandiniu (2, b

pav.). Be to, malant rutuliniu malūnu portlandcementį su MCA, pastebėta, kad

temperatūra malūne padidėjo. Tai galima paaiškinti tuo, kad didėjant dalelių

savitajam paviršiui prasidėjo portlandcemenčio hidratacijos reakcija. Ceolite

esantis vanduo pradėjo reaguoti su portlandcemenčiu ir hidratacijos procesas

prasidėjo anksčiau numatyto laiko.

Išvados

Tyrimų rezultatai parodė, kad bandiniuose, kuriuose naudota 10% MCA

priedo, buvo pasiekta aukščiausia hidratacijos temperatūra (38,7°C). Tačiau kuo

didesnis MCA priedas buvo naudotas (nuo 10 iki 30 %), tuo temperatūros

maksimumas buvo pasiekiamas anksčiau, lyginant su kontroliniu bandiniu. O

sumalus tą patį mišinį, temperatūros maksimumai buvo pasiekiami taip pat

anksčiau, tačiau mažesni (31°C-35°C). Dėl to galima teigti, kad MCA priedas

paankstins portlandcemenčio hidrataciją.

21

MCA turėjo nedidelę įtaką cementinių bandinių tankio savybėms, jos kito

nežymiai. Tankiai neženkliai mažėjo didinant MCA kiekį, nes ceolitas yra poringa

medžiaga ir jo tankis yra mažesnis negu portlandcemenčio.

Mechaniškai apdorotų, t. y., maltų 20 min, bandinių stipris gniuždant po 7

parų mažėja. Tačiau nemaltų cementinių mišinių stipris gniuždant didėja su 10%

MCA. Be to, malant rutuliniu malūnu portlandcementį su MCA, pastebėta, kad

temperatūra malūne padidėjo. Tai reiškia, jog pakito dalelių savitasis paviršius ir

hidratacija prasidėjo anksčiau numatyto laiko. Nustatyta, kad 20 min yra per ilga

trukmė malti MCA ir portlandcemenčio mišinius. Tikslinga būtų trumpinti

mechaninio apdorojimo trukmę.

Literatūra 1. B. Matulis; Z. Valančius; G. Vaickelionis. Silikatai, aliumosilikatai ir ceolitai.

2011 Lietuva

2. http://www.ceolitas.lt/titulinis.html

3. Nai-Qian Feng, Gai-Fei Peng. Applications of natural zeolite to construction and

building materials in China. 2005 Beijing, China.

4. http://www.zeocat.es/english/construction.htm

5. M.Karacasu; H. Koyuncu; R. Bakis; L. T. Taspolat; G. Yilmaz. The use of Borax,

Sepiolite, Zeolite, Waste Meerschaum and Contaminated River Sediment in

Asphalt Concrete Mixtures. 2004 Turkiye.

6. Marius Aleknavičius. Naftos pramonė katalizatoriaus atliekų tyrimas. 2008

7. Barbara Pacewska, Iwona Wilińska, Jacek Kubissa. Use of spent catalyst from

catalytic cracking in fluidized bed as a new concrete additive. Thermochimica

Acta Volume 322, Issue 2, 25 November 1998, p. 175–181

8. J. Dweck, Carolina A. Pinto, P. M. Büchler. Study of a Brazilian spent catalyst as

cement aggregate by thermal and mechanical analysis. Journal of Thermal

Analysis and Calorimetry April 2008, Volume 92, Issue 1, p. 121-127

9. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. Москва. 1978. P. 245-253.

22

PORTLANDCEMENČIO TINKAMUMO

TERMINO PRAILGINIMAS NAUDOJANT

CEOLITINĮ PRIEDĄ

Portland fitness for term extension with accessory

zeolite

M. Mičelytė, D. Kaminskas, D. Vaičiukynienė, A. Kantautas


Abstract. The main Portland cement components of a mixture are dry and using the expiration date is

relatively short, because its activity is gradually lost in open environment. One of the possible

accessories, which minimize the loss of activity, is zeolites. Than the mixture was aging 30 days, and the mixture was without aging, cement – stone samples densities difference have been only 11 km/m3.

But in the controls mixtures were 153 kg/m3. It was found that the samples that were no additives,

decreased strength of 24 MPa , while the addition of a mixture of 10 %, of the waste, strength of the samples decreased by 18 MPa. The positive effect can be explained by the fact that the zeolite micro

porous structure of the ambient moisture do not react with Portland cement. The experimental results

suggest that the optimal amount of zeolite put into the Portland cement contents 10 %.

Įvadas

Pagrindinis sausų mišinių komponento portlandcemenčio panaudojimo

tinkamumo terminas yra santykinai trumpas, nes laikomas atvirose talpose jis

palaipsniui praranda savo aktyvumą, o aplinkoje esanti oro drėgmė labai pagreitina

cemento senėjimo procesą.

Sausi statybiniai mišiniai lyginant su skiediniais turi daugiau privalomų, nes

juos galima paruošti didesniais kiekiais ir pervežti tolimais atstumais, o pačioje

statybvietėje paruošti norimos konsistensijos skiedinį. Todėl yra svarbu, kad kiek

galima ilgiau sausieji statybiniai mišiniai, neprarastų savo savybių. Todėl būtina

parinkti tokius priedus, kad sandėliavimo metu nesumažėtų sausų mišinių rišiklio –

portlandcemenčio – aktyvumas arba jo aktyvumo mažėjimas vyktų kuo lėčiau.

Vienas iš galimų priedų yra ceolitai, kurie plačiai naudojami statybinių

medžiagų pramonėje kaip cemento arba smulkiojo užpildo pakaitalais [1-5].

Ceolitai statybinių medžiagų pramonėje gali būti naudojami daugelyje sričių tokių

kaip:

cemento pakaitalas betonų gamyboje (taip pat sumažina betono

skilinėjimą);

užpildai betono mišiniuose;

ypatingai stipraus betono gamybai;

kalkių - ceolito rišikliams autoklaviniuose ir neautoklaviniuose

silikatiniuose betonuose;

23

gipso cemento puculaninio rišiklio komponentas;

silikatinių plytų gamybai;

sausų mišinių gamyboje, tame tarpe ir sausinančiuose tinkuose.

Ceolitai - tai hidratuoti aliuminio silikatai, turintys kristalinę formą, kuri

suteikia galimybę absorbuoti dujas, kvapus, drėgmę, naftos cheminius produktus,

žemo lygio radioaktyvius elementus, amoniaką ir daugybę kitų įvairių tirpalų.

Ceolitų struktūra panaši į karkasą ir ji suteikia didesnį vidinį ir išorinį paviršių ant

kurio gali vykti jonų apsikeitimai ir cheminės reakcijos. Ceolito poros dengia 50%

jo tūrio. Porėta ceolito struktūra padeda surinkti ir išlaikyti surinktas žalingas

daleles, kurios gali būti iki 4 mikronų dydžio arba didesnės [1].

Tyrimo metodai ir naudotos medžiagos Šiame eksperimente tirta ceolitinės atliekos priedo įtaka portlandcemenčio

aktyvumui, laikant jį 100% santykinės oro drėgmės aplinkoje. Atliekos priedas

sudarė 0; 5; 10 ir 20 % portlandcemenčio masės.

Rišikliu naudotas portlandcementis CEM I 52,5R (Lietuva), kurio cheminė

sudėtis buvo 64,02% CaO, 20,09% SiO2, 4,84% Al2O3, 3,87% Fe2O3, 2,83% SO3,

4,35% laisvo CaO, o mineralinė sudėtis 65,8% C3S, 11,8% C2S, 5,2% C3A, 7,8%

C4AF.

Portlandcemenčio priedu naudotas naftos krekingo atidirbtas absorbentas,

sudarytas iš sintetinio ceolito Y. Šios atliekos yra rūgštinės formos [6]. Sausieji

portlandcemenčio ir atitinkamo priedo kiekio mišiniai (1 lentelė.) maišyti 10 min

maišytuve TURBULA - T2F, o po to dar 5 minutes laboratoriniame maišytuve.

1 lentelė. Sausųjų mišinių sudėtis

Eil.Nr Portlandcemenčio kiekis, % Ceolito kiekis, %

1 100 0

2 90 10

3 80 20

4 70 30

Po 30 parų sausų mišinių sendinimo 100% santykinės oro drėgmės aplinkoje

iš jų buvo formuojami cementinės tešlos (v/k=0,40) ir 2 × 2 × 2 cm bandiniai, kurie

kietinti šutinimo kameroje 24 val 70 oC temperatūroje. Išdžiovinus sukietintus

bandinius, buvo nustatytas jų tankis (1 pav., a) ir stipris gniuždant (1 pav., b).

Mišiniuose tiek be sendinimo, tiek po 30 parų sendinimo cementinio akmens

bandinių tankiai neženkliai mažėjo didinat ceolito kiekį mišiniuose. Bandinio

tankis be ceolito buvo 1948 kg/m3, o įdėjus 30 % ceolito sumažėjo iki 1779 kg/m

3

šviežiuose mišiniuose, t.y. be sendinimo. Panašiai tankiai mažėjo ir po 30 parų

sendinimo: nuo 1796 iki 1767 kg/m3 (1 pav. a). Taigi, sausuosuose mišiuose

naudojant 30 % ceolito prieš sendinimą ir po sendinimo cementinio akmens

24

bandinių tankių skirtumas yra tik 11 kg/m3 kai tuo tarpu kontroliniuose

bandiniuose buvo lygus 153 kg/m3.

1 pav. a

1 pav. b

1 pav. Tankio (a) ir stiprio gniuždant (b) priklausomybė nuo naudoto

modifikuoto ceolito kiekio. Žymenys: 30 parų - tyrimai po 30 parų sendinimo; 0

parų – atlikti tyrimai be sendinimo; skirtumas – skirtumas tarp reikšmių be

sendinimo ir po sendinimo.

25

Lyginant tarpusavyje bandinių, pagamintų iš sendinto ir šviežio

portlandcemenčio mišinių, nustatyta, kad bandinių, kurie buvo be priedų, stipris

sumažėjo 24 MPa, kai tuo tarpu pridėjus į mišinį 10% atliekų priedo, šių bandinių

stipris sumažėjo 18 MPa (1 pav., b). Teigiamą įtaką galima būtų paaiškinti tuo, kad

ceolitas dėl savo mikroporingos struktūros iš aplinkos sulaiko drėgmę, neleisdamas

jai reaguoti su portlandcemenčiu.

Iš eksperimento rezultatų galima teigti, kad optimalus įdedamo į

portlandcementį ceolito kiekis yra 10% .

Išvados

1. Mišiniuose tiek be sendinimo, tiek po 30 parų sendinimo cementinio

akmens bandinių tankiai neženkliai mažėjo didinat ceolito kiekį mišiniuose.

Sausuosuose mišiuose naudojant 30 % ceolito prieš sendinimą ir po sendinimo

cementinio akmens bandinių tankių skirtumas yra tik 11 kg/m3 kai tuo tarpu

kontroliniuose bandiniuose buvo lygus 153 kg/m3.

2. Nustatyta, kad bandinių, kurie buvo be priedų, stipris sumažėjo 24 MPa,

kai tuo tarpu pridėjus į mišinį 10% atliekų priedo, šių bandinių stipris sumažėjo 18

MPa. Teigiamą įtaką galima būtų paaiškinti tuo, kad ceolitas dėl savo

mikroporingos struktūros iš aplinkos sulaiko drėgmę, neleisdamas jai reaguoti su

portlandcemenčiu.

3. Iš eksperimento rezultatų galima teigti, kad optimalus įdedamo į

portlandcementį ceolito kiekis yra 10% .

Literatūra 1. Herreros, B., The X-Ray Diffraction Zeolite Database on the web.

2. Meier, W. M., et. al., The Atlas of Zeolite Structure Types on the web.

3. Ribeiro, F. R., et. al., ed., Zeolites: Science and Technology, Martinus Nijhoff

Publishers, The Hague, 1984.

4. Огнев В. В., Ширедченко Е. П., ПСК-21,.Кудря Р. В. Цеолитосодержащие

цементные вяжущие для сухих сроительных смесей

http://dis.podelise.ru/text/index-49472.html?page=50

5. Najimi, M., Sobhani, J., Ahmadi, B., & Shekarchi, M. (2012). An experimental

study on durability properties of concrete containing zeolite as a highly reactive

natural pozzolan. Construction and Building Materials, 35, 1023-1033.

6. Subhash Bhatia, Zeolite Catalysis: Principles and Applications, CRC Press, Inc.,

Boca Raton, Florida, 1990.

7. Sezemanas, G., Zacharčenko, P., Pivenj, N., Mikulskis, D., & Klingys, M.

(2013). Influence of Zeolite Additive on the Properties of Plaster Used for

External Walls from Autoclaved Aerated Concrete. Materials Science, 19(2),

222-239.

26

KLINTIES PRIEDO ĮTAKA

PORTLANDCEMENČIO FIZIKINĖMS –


EFFECT OF LIMESTONE FILLERS THE PHYSIC-

MECHANICAL PROPERTIES OF PORTLAND

CEMENT

M. Kazlauskas, D. Vaičiukynienė, V. Sasnauskas,

V. Vaitkevičius


Abstract. In this study we have investigated influence of limestone on the physical-mechanical

properties of Portland cement. Physical-mechanical properties of Portland cement were measured in three different conditions: 1) pure Portland cement without any additions, 2) 15% of Portland cement

mass was exchanged by limestone, 3) 30% of Portland cement mass was exchanged by limestone. For

this survey we have used ground limestone which was dispersed by ultrasound. In summary, we have estimated that the specific surface of dispersed limestone is larger comparing with non- dispersed

limestone. Furthermore, our results showed that limestone as an admixture decrease the density and

compressive strength of Portland cement. Finally, we defined that compressive strength of samples with dispersed limestone was higher than in samples with non- dispersed limestone.

Įvadas

Klintis – nuosėdinė uoliena daugiausiai sudaryta iš mineralo kalcito (CaCO3).

Tai svarbiausia žaliava kalkių, cemento ir mišriųjų rišamųjų medžiagų gamybai.

Lietuvoje klintis randama Akmenės rajono Karpėnų, Menčių ir kituose telkiniuose

[1].

Pagrindinis klinties priedo poveikis cemento savybėms yra fizinio pobūdžio

[2]. Klinties dalelės sumaltos kartu su klinkeriu yra labai smulkios, nustatyta, kad

jos yra žymiai smulkesnės už cemento daleles. Sumalto klinkerio dalelės klinties

daleles veikia kaip tepalas ir užtikrina tolygesnį cementuojančių dalelių

pasiskirstymą bei tolygesnę ir tankesnę kietėjančio cementinio karkaso struktūrą,

ypač esant mažesniems V/C santykiams [3] [4].

Yra atlikta daug tyrimų šioje srityje, viename iš tyrimų nustatyta, kad klinties

priedas, turi mažesnį tankį nei cemento klinkeris, todėl tai didina tešlos išeigą esant

vienodam V/C santykiui ir gerina betono slankumą bei užpildų pasiskirstymą [5].

Tačiau kiti tyrimai prieštarauja šiems, tyrimuose nustatyta, kad didelio smulkumo

klinties priedas didina cemento tešlos klampą, taigi ir reikalingą vandens ir

cemento santykį (V/C), o tai turi įtakos betono ilgaamžiškumui, t.y. atsparumui

šalčiui, cheminiam aplinkos poveikiui ir pan. [6].

27

Taip pat klinties priedas turi cheminį poveikį. Straipsnyje [7] teigiama, kad

klinties priedas turi cheminį poveikį, nes labai smulkios jo dalelės naudojamos kaip

kalcio hidroksido kristalizacijos centrai ir skatina C3S hidrataciją, o vykstant

reakcijai iš C3A susidaro karboaliuminatai.

Taip pat yra nustatytas ir klinties priedo poveikis cemento kietėjimo stipriui,

šis priedas didina arba neturi įtakos ankstyvajam stipriui, tačiau mažina stiprį

vėlesniais kietėjimo laikotarpiais [7]. Ankstyvasis kietėjimo laikotarpis yra trukmė

po dviejų parų, o vėlyvasis – po septynių ir daugiau parų.

Dar vienas būdas, kaip būtų galima pagerinti cemento akmens savybes, tai

naudoti ultragarsinį dispergavimą, disperguojant kalcio karbonatą su vandeniu.

Ultragarsas – virpesiai, kurių dažnis yra nuo 16...20 kHz iki 108 Hz. Ultragarsinis

dispergavimas – kietųjų medžiagų ir skysčių dalelių smulkinimas panaudojant

stiprų ultragarso lauką. Ultragarsiniu dispergavimu daromos dispersinės sistemos:

suspensijos, emulsijos ir kt. Kietosios medžiagos paprastai smulkinamos skystyje

[8].

Šio darbo tikslas – nustatyti kokią įtaką cemento akmens fizikinėms -

mechaninėms savybėms turi maltas ir ultragarsu disperguotas maltas kalcio

karbonatas.

1. Tyrimo metodai ir naudotos medžiagos

Tyrimams buvo naudojamas portlandcementis CEM I 42.5 R (AB „Akmenės

cementas“), maltas kalcio karbonatas (CaCO3) (AB „Naujasis kalcitas“) ir vanduo.

Naudotų medžiagų cheminė sudėtis pateikta 1-oje lentelėje.

1 lentelė. Cemento ir CaCO3 cheminė sudėtis

Junginys Kiekis, %

Cementas CaCO3

SiO2 20,8 4,3

Al2O3 5,7 0,2

Fe2O3 4,4 0,6

CaO 61,9 50,5

MgO 1,0 1,6

Na2O 0,9 -

SO3 2,5 0,5

Kaitm. 0,4 41,3

C3S 51,2 -

C2S 18,3 -

C4A 8,8 -

C4AF 14,0 -

28

Tirtų maltų klinčių priedo poveikiui, cementinio akmens fizikinėms -

mechaninėms savybėms, nustatyti, buvo suformuoti 222 cm bandiniai, kuriuose

portlandcementis buvo pakeistas maltomis klintimis 0; 15; 30 % ir ultragarsiniu

dispergavimu paveiktomis klintimis 0; 15; 30 %. Visuose bandiniuose vandens ir

cemento santykis buvo (V/C=0,32). Bandiniai kietinti šešias paras vandenyje ir

vieną parą kietinimo kameroje.

Ultragarsinis dispergavimas buvo atliekamas su BANDELIN UW 3400

prietaisu. Maltos klintis su vandeniu buvo disperguojamos 120 s.

Tyrimo metu nustatyti maltų ir ultragarsiniu dispergavimu paveiktų maltų

klinčių savitieji paviršiai, cementinių bandinių tankis ir stipris gniuždant. Savitasis

medžiagų paviršius buvo nustatytas Bleino metodu, remiantis LST EN 196-6:1996

standartu. Cementinių bandinių stipris gniuždant nustatytas remiantis EN 196-1

standartu. Stiprio nustatymui buvo naudotas ToniTechnik 2020 presas.

2. Rezultatai ir jų analizė

Atliekant bandymus buvo nustatyti medžiagų savitieji paviršiai (2 lentelė).

Matome, kad 2 minutes disperguoto CaCO3 savitasis paviršius žymiai didesnis

(~40 %) už nedisperguoto CaCO3.

2 lentelė. Kalcio karbonato ir disperguoto kalcio karbonato savitasis paviršius

CaCO3 Disperguotas CaCO3

Savitasis paviršius, m2/g 316 521

Maltų ir ultragarsiniu dispergavimu paveiktų maltų klinčių įtaka cementinio

akmens tankiui matoma grafike (1 pav.). Iš pateikto grafiko matome, kad keičiant

portlandcementį maltomis klintimis, bandinių tankis mažėja. Pakeitus 15 ir 30 %

portlandcemenčio maltomis klintimis, bandinių tankis mažėja atitinkamai 0,7 ir 3,5

%. O jei palyginus bandinius su paprastu ir disperguotu CaCO3, iš grafiko (1 pav.)

matome, kad bandinių su 15 % paprastų klinčių priedo kiekiu tankis nežymiai (0,4

%) didesnis, o bandinių su 30 % - 0,5 % didesnis.

29

1 pav. Bandinių tankio priklausomybė nuo priedo kiekio

Klinčių priedo poveikis bandinių stipriui gniuždant pateiktas grafike (2 pav.).

Pateiktame grafike matome, kad bandinių stipris gniuždant mažėja didinant klinties

kiekį, 15 % portlandcemenčio pakeitus klintimis, bandinių stipris sumažėja 7,4 %,

o bandinių su 30 % klinčių priedo kiekiu – 27,3 %. Tačiau palyginus rezultatus su

tuo pačių priedo kiekiui, naudojant maltas ir ultragarsiniu dispergavimu paveiktas

klintis, matome, kad bandiniai su disperguotomis klintimis turi didesnį

gniuždomąjį stiprį (15 % priedo kiekis, stipris didesnis 0,7 %; 30 % priedo kiekis –

7,9 %).

2 pav. Bandinių stiprio gniuždant priklausomybė nuo priedo kiekio

30

Išvados

1. Ultragarsiniu dispergavimu paveiktų klinčių savitasis paviršius yra daug

didesnis (~40 %) nei nedisperguotų.

2. Klinties priedas mažina betono tankį, tačiau naudojant disperguotas klintis

gaunamas didesnis bandinių tankis, nei bandinių su nedisperguotomis

klintimis.

3. Didinant klinties priedo kiekį mažėja bandinių stipris gniuždant, tačiau

lyginant disperguotas ir paprastas klintis matome, kad pastarosios padaro

didesnę neigiamą įtaką betono stiprumui.

4. Atlikus šiuos tyrimus galima teigti, kad, betono gamyboje, naudojant

ultragarsiniu dispergavimu paveiktas maltas klintis gaunamos geresnės

mechaninės betono savybės nei naudojant nedisperguotas maltas klintis.

Literatūra 1. Vektaris, B. Kalkinių skiedinių ir akytųjų betonų rišamosios medžiagos.

Monografija. Kaunas: Technologija, 2007. ISBN 978-9955-25-342-6.

2. Antanovič, V.; Žvironaitė; J., Pundienė, I.; Kligys, M.; Skripkiūnas, G.; Kičaitė,

A. 2011. Mokslo darbo ataskaita. Plastifikuojančių priedų įtaka klinties

portlandcemenčio ir jo skiedinių bei betonų savybėms. VGTU.

3. Allahverdi, A; Salem, S. 2010. Stimultananeous influences of mikrosilica and

limestone powder on properties of Portland cement paste. Ceramics – Silicaty 54:

65-71 p.

4. Boanavetti, V.; Donza, H.; Menendez, C.; Cabrera, O.; Irassar, E.F. 2003.

Limestone filler cement in low W/C concrete: a rational use of energy. Cement

and Concrete Research 33: 865-871 p.

5. Yahia, A.; Tanimura, M.; Shimoyama, Y. 2005. Rhelogical properties of higly

flowable mortar containeing limestone filler – effect of powder content and W/C

ratio. Cement and Concrete Research 35: 532-539 p.

6. Petit, J.Y.; Wirquin, E. 2010. Effect of limestine filler content and superplasticizer

dosage on rheologigal parameters of highly flowable mortar under light pressure

conditions. Cement and Concrete Research 40: 235-240 p.

7. Nehdi, M. 2003. Why some carbonate filler cause rapid increases of viscosity in

dispersed cement – based materials. Cement and Concrete Research 30: 1663-

1669 p.

8. Magistrantūros studijų baigamasis darbas: Termiškai purkštų dangų tyrimai

ultragarsiniais metodais. Justinas Gargasas. VGTU. 2011 m.

31

ŠIUOLAIKINIŲ STAMBIAPLOKŠČIŲ NAMŲ

STATYBOS TECHNOLOGIJŲ ANALIZĖ

Modern large-block houses construction technology analysis

Mindaugas Kumža, Marijonas Daunoravičius Kauno technologijos universitetas

Abstract . The paper the Lithuanian construction applied in practice precast concrete wall panel

installation technology. Calculated mounting technology time consumption, given their economic evaluation.

Įvadas

Vis daugiau investuotojų Lietuvoje daugiabučių namų statybai pasirenka

modernias surenkamo gelžbetonio konstrukcijas – inovacijų nebijantys

statybininkai iš pradžių pabandę ir pastatę vieną daugiabutį ir įvertinę tiek statybos

iš surenkamo gelžbetonio privalumus statybos proceso metu tiek naudą butų

pirkėjams, vėliau vysto ištisus tokių namų kvartalus. Šiuolaikines surenkamo

gelžbetonio konstrukcijas galima projektuoti pagal individualų architektūrinį

sumanymą, pageidaujamą buto išplanavimą, parinkti išskirtinę fasado apdailą

Darbe nagrinėjamos Lietuvos statybos praktikoje taikomos surenkamųjų

gelžbetoninių sienų plokščių montavimo technologijos. Skaičiuojamos montavimo

technologijų laiko sąnaudos, pateikiamas jų ekonominis įvertinimas.

Darbo tikslas – išanalizuoti ir technologiškai bei ekonomiškai palyginti

skirtingus gelžbetoninių sienų plokščių montavimo variantus.

1. Naujos surenkamųjų gelžbetoninių plokščių montavimo

technologijos

1.1 Surenkamųjų gelžbetoninių sienų plokščių parametrai

Lietuvoje gaminamų surenkamųjų gelžbetoninių sienų plokščių parametrai

pateikiami 1 lentelėje [1].

1 lentelė. Surenkamųjų gelžbetoninių sienų plokščių parametrai

Betono klasė Tankis, kg/m3. Ilgis, m. Aukštis, m. Storis, m.

C25/30 2500 7.50 3.50 0.1-0.3

32

1.2 Plokščių montavimas paliekant įrengimo siūles

Jungiant trisliuoksnes gelžbetonines sienas, fasadinėje pusėje matoma

jungimo siūlė, išryškėja kiekvienos sienos

segmentas. Horizontalios jungimo siūlės

plotis 15 mm, o vertikalios - 20 mm.

Horizontaliojoje siūlėje kas 2 metrus

įmontuojami kondensato nuvedimo

vamzdeliai. Siūlės užsandarinamos

specialiu hermetiku, kuris yra įpurškiamas

į esamą ertmę (1 pav.).

1 pav. Horizontalių ir vertikalių siūlių užtaisymas

1.3 Besiūlis sieninių plokščių montavimas (1 variantas)

Surenkamosios stambiaplokštės – dvisluoksnės sienos yra sumontuojamos

statybos aikštelėje, kurioje daroma ir galutinė fasado apdaila, taip paslepiant

jungimo siūles. Rekomenduojami du fasadų apdailos būdai [2] :

Fasado tinkavimas plonasluoksniais dekoratyviniais tinkais;

Fasado apdaila keraminėmis arba klinkerinėmis apdailos

plytelėmis.

1.4 Besiūlis sienų plokščių montavimas (2 variantas)

Šiuo atveju surenkamosios plokštės

gamykloje pagaminamos su apdailiniu fasadiniu

paviršiumi iš plonasluoksnio tinklo, statybos

aikštelėje belieka užtaisyti jungimo siūles ir sienas

nudažyti (2 pav.). Ši technologija plačiai taikoma

Suomijoje, kur iš tokio tipo surenkamųjų

gelžbetonio plokščių pastatyti ištisi kvartalai .

Besiūlės sienos sluoksniai:

1. Gelžbetonio konstruktyvinis sluoksnis

2. Termoizoliacijos sluoksnis 100 – 300 mm.

3. Gelžbetonio sluoksnis 30 mm.

4. Armuojantis tinklelis per visą gaminį

5. Plonasluoksnis tinko sluoksnis 2 pav. Surenkamo besiūlio fasado konstrukcija

Sujungus gelžbetonio sienų plokštes lieka jungimo siūlė, kurioje yra du

atskirų segmentų prasikišę armuojantys tinkleliai (3 pav.).

33

Sujungiant armuojančius tinklelius panaudojama papildoma armuojančio

tinklelio juosta, kuri specialiu įrankiu sujungia tinklelius į bendrą mazgą. Siūlė

užtaisoma ir išlyginama tinkiniu skiediniu, pastatas paruoštas dažymui.

3 pav. Jungimo siūlė prieš užtaisymą

2 Surenkamųjų gelžbetoninių sienų plokščių montavimo technologijų

efektyvumo palyginimas

Siekiant nustatyti, kuri taikytina technologija yra optimali reikia konkrečiam

pastatui parengti technologinį ir ekonominį palyginimą, įvertinant medžiagų

kainas, darbo ir mechanizmų sąnaudas, bei statybos trukmę. Technologijų

palyginimui buvo pasirinktas konkretus pastatas - UAB „Eika“ statomas

gyvenamasis namas Vilniuje. Pastatas yra 9 aukštų iš surenkamųjų trisluoksnių

gelžbetonio plokščių. Palyginimui parenkama vakarinė pastato pusė, padalinta į 54

atskirus surenkamųjų gelžbetonio sienų segmentus, kurie yra suskirstyti į 4

skirtingus tipus [4].

UAB „Betonika“ gaminių montavimo laikui nustatyti rekomenduojama

taikyti Suomijoje naudojamą darbo sąnaudų skaičiavimą. Tai yra rekomendacinio

pobūdžio medžiaga. Kiekvienas skaičiuojantysis turėtų atsižvelgti į vietos sąlygas

ir turimus išteklius. Darbo laikas skaičiuojamas naudojant specialiai tam parengtas

lenteles [3]. Žmogaus darbo valandos skaičiuojamos vienam kvadratiniam metrui

sienos įrengti. Montavimo laikas priklauso nuo montuojamų gaminių kiekio,

gaminių matmenų. Lentelėse nurodoma, kiek kvalifikuotų ir pagalbinių darbininkų

reikės, norint sumontuoti pageidaujamą gaminių grupę, kiek gaminių tokia

darbininkų grandis galės sumontuoti per 8 valandų trukmės pamainą [3;4].

Įvertinant darbo sąnaudas iš lentelių [3] priimta, kad darbininkų grandį sudaro

du kvalifikuoti ir vienas pagalbinis darbininkas. Sienų plokštės montuojamos „nuo

ratų“.

2 lentelėje pateiktas nagrinėjamų sienų montavimo alternatyvų kainų

palyginimas. Lentelėje nurodytos darbo sąnaudos buvo paskaičiuotos ankstesniame

darbe [4].

34

2 lentelė. Daugiabučio namo sienų montavimo kainų palyginimas

Mato

vnt. Koeficientas

Plokščių jungimo tipas

Siūlinis Besiūlis 1 Besiūlis 2

Darbų atlikimo kaina

Darbo sąnaudos žm.val 1,00 337,03 380,90 361,53

Darbo valandos kaina Lt/val 18,50 6235,06 7046,65 6688,31

Mechanizmų kaina

Montavimo trukmė val. 1,00 112,34 126,97 120,51

Siūlių užtaisymo

trukmė val. 1,00 40,36 54,99 48,53

Bokštinis kranas Lt/val 40,50 4549,77 5142,29 4880,66

Pastoliai (Ramirent) Lt/val 22,34 0,00 1228,48 1084,16

Siūlių užtaisymui

pakabinamoji įranga Lt/val 4,00 161,44 0,00 0,00

Medžiagų kaina

Bendras plotas, kaina

1m2 m2 856,90 325,00 245,00 278,00

Perimetras m 1,00 896,94 896,94 896,94

Gaminių kaina Lt/m2 1,00 278492,50 209940,50 238218,20

Dekoratyvinis glaistas Lt/m2 30,724 0,00 27557,90 5511,58

Dažai Lt/m2 22,57 0,00 19340,23 19340,23

Siūlių jungimo

medžiagos Lt/m 16,29 7305,58 7305,58 7305,58

Suma Lt - 296744,34 277561,62 283028,71

Lyginant su trisluoksnėm sienom (siūlinis

jungimas) 0,00 19182,72 13715,63

Kadangi naudojant besiūles sienų montavimo technologijas pastatas

pirmiausia yra sumontuojamas, o jungimo siūlės įrengiamos vėliau, todėl pastolių

nuomos kaina skaičiuojama tik nuo tada, kai pradedamas galutinis fasado

apdirbimas. Siūlinio sienų jungimo atveju pastoliai nenaudojami, vietoj jų

naudojama pakabinamoji įranga, kuria kilnojantis užsandarinamos ir apdirbamos

jungimo siūlės. Dekoratyvinis glaistas besiūlio jungimo 2 variantui paskaičiuotas

tik 20% nuo sienų bendro ploto, kadangi glaistas naudojamas tik siūlės perimetrui

užglaistyti.

Pagrindiniai skaičiavimų duomenys atvaizduojami 1 ir 2 grafikuose.

35

Montavimo trukmė

112,34

126,97

120,51

105,00

110,00

115,00

120,00

125,00

130,00

Siūlinis Besiūlis 1 Besiūlis 2

Siūlinis

Besiūlis 1

Besiūlis 2

4 pav. Daugiabučio namo sienų montavimo trukmės palyginimas

5 pav. Daugiabučio namo sienų montavimo kainų palyginimas

Išvados

1. Surenkamųjų gežbetoninių pastatų sienos gali būti montuojamos

naudojant siūlinę arba dviejų variantų besiūlę sienų plokščių sujungimo

technologijas.

2. Atlikti skaičiavimai rodo, jog įprastinių trisluoksnių gelžbetoninių

plokščių montavimas, paliekant įrengimo siūles bei fasado nedažant

atliekamas 1,13 karto greičiau negu montavimas taikant besiūlę 1 plokščių

jungimo technologiją.

3. Atlikus ekonominius skaičiavimus nustatyta, jog ekonomiškiausia šio

pastato sienų montavimo technologija - tai besiūlio sienų plokščių

montavimo 1 variantas, kai pastato galutinė fasado apdaila atliekama

Darbų, mechanizmų ir medžiagų kaina

296.744,34 Lt

277.561,62 Lt

283.028,71 Lt

265.000,00 Lt

270.000,00 Lt

275.000,00 Lt

280.000,00 Lt

285.000,00 Lt

290.000,00 Lt

295.000,00 Lt

300.000,00 Lt

Sliūlinis Besiūlis 1 Besiūlis 2

Siūlinis

Besiūlis 1

Besiūlis 2

36

statybos aištelėje, kadangi šio varianto gaminių kaina 12% mažesnė, negu

2 besiūlio montavimo varianto.

4. Nustatyta, jog išnagrinėtose technologijose 75 – 94 % sienų įrengimo

kainos sudaro gaminių savikaina.

Literatūra

1. www.Betonika.lt

2. "Surenkami stambiaplokščiai namai besiūliais fasadais", brošiūra,

"PAROC", "ALSECCO", "BETONIKA", 2013 m.

3. "Gelžbetoninių gaminių montavimo darbo sanaudų skaičiavimo

rekomendacijos", "BETONIKA" 2011 m.

4. Surenkamųjų gelžbetoninių fasadų įrengimo technologijų tyrimai.

Tiriamasis projektas 2, M. Kumža, 2013 m.

37

INTENSYVIOS IR VIBRO MAIŠYKLIŲ ĮTAKA

YPATINGAI STIPRAUS BETONO SAVYBĖMS

Intensive and vibro mixers influence on properties of

ultra high performance concrete

Mantas Lazauskas, Evaldas Šerelis Kauno technologijos universitetas

Abstract. The aim of this article is to review main concrete preparation problems: type of concrete

mixer selection and concrete mechanical properties dependence of the selection made. During this

investigation it was tried to find out which type of concrete mixer can produce concrete, which mechanical properties would be better, in comparison with concrete made by other type of mixer.

Objects of analysis were concrete slump, dynamic viscosity, density and compression strength.

Relevance of this theme is to assess possible consequences for concrete mechanical properties, be able to forecast desirable result realization while choosing equipment in order to make best quality

compositional material.

Įvadas

Ypatingai stiprus betonas pasižymi itin dideliu stipriu gniuždant (≥100 MPa)

[1, 2], mažu poringumu (≤ 4 %) [3, 4], dideliu tankiu (iki 2500 kg/m3) ir daugeliu

kitų savybių, kurios leidžia pagaminti maksimaliai ilgaamžiškus betoninius

gaminius [5]. Su įprastinėmis maišyklėmis YSB pagaminti sudėtinga, todėl šiai

kompozicinei medžiagai su itin geromis savybėmis reikia atitinkamai

sudėtingesnių maišyklių.

Mišinio gamybos metu, išgauti homogenišką ypatingai stipraus betono mišinį

yra sudėtinga. Todėl būtina pasirinkti tinkamo tipo ir tinkamų techninių

charakteristikų maišyklę (intensyvią ar vibro), tačiau net ir panašių charakteristikų

maišyklių efektyvumas gali gana ženkliai skirtis.

Douglas Hartwell rengdamas savo magistro baigiamąjį darbą pagamino YSB

su vertikalaus veleno maišykle (Imer Mortarman 750), kurio gniuždomasis stipris

~ 148 MPa naudodamas Ductalypa JS1000 Premix iš anksto paruoštą mišinį skirtą

YSB gamybai [6]. Deltef Heinz pavyko pagaminti ypatingai stipraus betono mišinį

intensyvia maišykle (EIRICH R02 Vac.). 1 parą betonas kietinamas 90°C

temperatūroje (1+24+12) terminiu režimu, o likusį laiką iki 28 parų kietėjimo,

kietinimas vyksta įprastiniu režimu. Pasiektas stipris – 199 MPa su 0,32 V/C

santykiu [7]. Esteban Chamacho savo tyrimų metu yra pagaminęs YSB betono

mišinius su intensyvia maišykle EIRICH R-08W, kurių stipris siekia 126 MPa su

0,25 V/C santykiu, o su standartine „kriaušine“ maišykle pasiekė 101 MPa stiprį

gniuždant prie 0,31 V/C santykio ir 132 MPa su 0,23 V/C santykiu naudodamas

38

skirtingus betono mišinius [8]. Atkreipiant dėmesį ir į tankio reikšmes, Ingo

Schachinger savo tyrimų metu naudodamas intensyvią maišyklę EIRCH R02

pagamino ypatingai stiprų betoną, kurio tankis buvo apie 2280 – 233 kg/m3 su V/C

santykiu 0,25 [9]. Genady Shakhamenko su savo kolegomis tyrimų metu pagamino

YSB, kurio tankis 2360-2400 naudojant nenurodyto tipo intensyvią maišyklę

maišant skirtingų sudėčių mišinius, tačiau visiem išlaikant 0,19 V/C santykį [10].

Apžvelgiant skirtingų bandymų rezultatus nėra visiškai aiški priklausomybė,

kokia maišyklė efektyviau paruošia mišinį, todėl siekiama eksperimentiškai tai

išsiaiškinti. Taigi, šis straipsnis naudingas tuo, jog įvertina dviejų skirtingų

maišyklių tipų: intensyvios ir vibro pagamintų betono mišinių mechanines savybes

bei atlikus rezultatų palyginimus nustatoma, kuri maišyklė efektyvesnė.

1. Tyrimams naudotos medžiagos

Cementas. Tyrimams naudotas Lietuvos įmonės AB „Akmenės cementas“

portlandcementis CEM I 52,5 R, kurio pagrindinės savybės: normalaus tirštumo

tešla – 29,3 %; tūrio pastovumas – 1,0 mm, rišimosi pradžia – 145 min; stipris

gniuždant (po 2/28 parų) – 38,6/65,3 MPa. Minerologinė sudėtis: C3S – 57,26; C2S

– 15,41; C3A – 8,68; C4AF – 10,15.

SiO2 mikrodulkės. Tyrimams naudotos „BASF“ įmonės SiO2 mikrodulkės.

Tai ferosilicio lydinių metu susidarančios labai smulkios dulkės (su dideliu kiekio

amorfinio SiO2). Pagrindinės savybės: tankis – 2120 kg/m3, piltinis tankis (laisvai

supiltu/sutankintu) – 255/329 kg/m3, savitasis paviršius 3524 m

2/kg,

higroskopiškumas 158 %, natūralaus byrėjimo kampas 54º.

Smėlis. Tyrimams naudotas vidutinio stambumo Zatyšių karjero smėlis

(frakcija 0/2 mm, vidutinis tankis –2670 kg/m3, piltinis tankis – 1625 kg/m

3,

tuštumėtumas – 39,1 %, molio ir dulkių kiekis –1,5%).

Kvarcinis smėlis. Tyrimams naudotas Anykščių karjero kvarcinis smėlis

0/0.5 ir 0/2 frakcijos, kurio tankis – 2670 kg/m3, piltinis tankis – 1600 kg/m

3, molio

ir dulkių kiekis – 0,5%.

Cheminiai priedai. Superplastiklis Nr.1: Naudotas „BASF“ įmonės „Glenium

SKY 623“ superplastiklis. Tai polikarboksilato eterių pagrindu pagamintas

superplastiklis. Techniniai duomenys: veiklioji medžiaga – polikarboksilato eteriai;

išvaizda – šviesiai rudas drumstas skystis; tankis – 1,010÷1,070 g/cm3; maksimalus

chloridų kiekis (pagal masę procentais) – 0,10 %; maksimalus ekvivalentinis šarmų

kiekis (pagal masę procentais) – 2,5 %, saugojimas – 5÷20 °C. Superplastiklis

Nr.2: Sika Viscocrete D 190 superplastiklis, kurio techniniai duomenys: išvaizda -

pilkšvai baltos spalvos skystis, tankis ~ 1.04 g / cm3 , chloridų kiekis < 0,10 %

medžiagų masės, pH ~ 4,4, šarmų kiekis < 0,30 % medžiagų masės. Superplastiklis

Nr.3: Sika Viscocrete 225 superplastiklis, kuris yra polikarboksilato milteliai.

Techniniai duomenys: veiklioji medžiaga – polikarboksilato eteriai; išvaizda – balti

milteliai; tankis ~ 1,1 g/cm3; saugojimas – 7÷27 °C.

39

1 lentelė. YSB Mišinio sudėtis

Pastaba: 1 Glenium SKY 623, 2 Sika Viscocrete D 190, 3 Sika Viscocrete 225.

2. Tyrimų metodikos

Betono mišinio paruošimas. Betono mišiniams paruošti buvo naudoti sausi

užpildai. Cementas, SiO2 mikrodulkės ir kiti komponentai buvo dozuojami pagal

masę, vanduo ir cheminiai priedai buvo dozuojami pagal turį. Dalis cheminių

priedų buvo ištirpinami vandenyje ir įmaišomi į mišinius kartu su vandeniu, dalis

be vandens. Maišymas atliktas su laboratoriniu intensyviu ir vibro maišytuvu.

Pagrindiniai vibro maišytuvo parametrai: svyravimo dažnis 30-500 Hz, tūris 4

litrai. Maišymas pradedamas nuo mažiausio dažnio ir per 15 sekundžių pakeliamas

iki maksimalaus. Pagrindiniai intensyvaus maišytuvo parametrai: 34 aps./min,

talpa 5 litrai, virpesių dažnis 50 Hz. Mišinio sudėtis pateikta 1 lentelėje, o maišymo

procedūra pateikta 2 lentelėje.

2 lentelė. YSB mišinio maišymo procedūra

Laikas, sek. Maišymo procedūra

60 Smėlio, SiO2 mikrodulkių, ir cemento homogenizavimas

30 Supilamas visas reikiamas vanduo ir 50 % superplastiklio

60 Homogenizavimas

120 Pauzė

30 Likusio plastiklio dozavimas

60 Homogenizavimas

Betoninių bandinių formavimas ir kietinimas. Betono savybėms tirti

suformuoti cilindro formos bandiniai (d=50 mm ir h=50 mm). Bandiniai buvo

tankinami apie 30 sekundžių ant laboratorinės vibroplokštės CM 539 (virpesių

Su

dėt

is

V/C

Va

nd

uo

, l

Cem

enta

s,

kg

/m3

Mikroužpildai,

kg/m3

Įprastinis

smėlis,

kg/m3 Superplastiklis, l SiO2

mikro-

dulkės

Kvarco

dulkės

G1 0,30 176 735 99 412 962 36,761

G2 0,30 176 735 99 412 962 36,762

G3 0,30 176 735 99 412 962 36,763

VB1 0,30 176 735 99 412 962 36,761

VB2 0,30 176 735 99 412 962 36,762

VB3 0,30 176 735 99 412 962 36,763

40

dažnis – 50 Hz, amplitudė – 0,5 mm), ir dalis bandinių paliekami kietėti

laboratorinėje aplinkoje (20±2 ºC) prie 95% santykinės drėgmės. Kita dalis

bandinių buvo 24 val. kietinti šutinimo kameroje prie 80 °C (šutinimo režimas

2+19+3 val.), likusį laiką iki 28 parų bandiniai laikyti vandenyje esant 20 °C.

Dinaminės klampos nustatymas. Dinaminis mišinio klampis buvo

nustatytas, pagal modifikuotą Stokso dėsnį. Tam buvo panaudotas 10 cm aukščio

plastikinis vamzdelis, kuris buvo pripildytas žinomo tankio betono mišiniu ir per

kurį buvo matuojamas pastoviu greičiu skęstančio plieninio rutuliuko laikas.

Rutuliuko padėtis cilindriniame vamzdelyje buvo matuojamas metalo detektoriumi.

Slankumas. Slankumas nustatytas naudojant šviežio betono mišinį pagal LST

EN 12350-2:2009 standartą.

Tankis. Tankis buvo nustatytas po 28 parų (naudojant d=50 mm ir h=50 mm

formos cilindrus) pagal LST EN 12390-7:2009 standartą.

Stipris gniuždant. Stipris gniuždant buvo nustatytas po 28 parų (naudojant

d=50 mm ir h=50 mm formos cilindrus) pagal LST EN 12390-7:2009 standartą.

3. Tyrimų rezultatai Pagal ankščiau aprašytas tyrimo metodikas buvo atliktas ypatingai stipraus

betono mišinio maišymas (sudėtys pateiktos 1 lentelėje). Siekiant įvertinti, kuri

maišyklė yra efektyvesnė gaminant YSB buvo taikomi anksčiau minėti tyrimo

metodai išmatuoti betono mišinio dinaminei klampai, slankumui, sukietėjusio

betono tankiui ir stipriui gniuždant.

Gaminant betono mišinį vibracine maišykle gauti dinaminės klampos

matavimo rezultatai naudojant pirmąjį – superplastikliu Glenium SKY 623 buvo

343 Pa·s, antrąjį – Sika Viscocrete D 190 gauta 274 Pa·s ir naudojant trečiąjį –

Sika Viscocrete 225 gauta reikšmė buvo 1714 Pa·s.

34

3

27

4

17

14

33

0

78

12

06

0

400

800

1200

1600

2000

Din

am

inė

kla

mp

a P

a·s

Sudėčių pavadinimai

Vibro maišykle ruošto betono klampa

Intensyvia maišykle ruošto betono klampa

G2

G1

G3

VB

1

VB

1

VB

1

29 3

2

22

31

39

24

0

10

20

30

40

50

Sla

nk

um

as,

cm


Vibro maišykle ruošto betono slankumas

Intensyvia maišykle ruošto betono slankumas

G3

VB

3

G2

VB

2

G1

VB

1

1 pav. Intensyvia ir vibro maišykle pagamintų

betono mišinių dinaminės klampos palyginimas


betono mišinių slankumo palyginimas

41

Atlikus dinaminės klampos matavimus su intensyvia maišykle paruoštu

betonu gautos rezultatų reikšmės buvo mažesnės ~35 %. Aiškiai matoma, jog

vibracine maišykle ruošto betono dinaminė klampa yra didesnė, nei betono ruošto

intensyvia maišykle (1 pav.)

Be dinaminės klampos, matuojamas ir dar vienas konsistenciją apibūdinantis

rodiklis – slankumas (2 pav.). Vibracine maišykle paruošto betono išmatuotas

slankumas VB1 sudėčiai – 29 cm, VB2 sudėčiai – 32 cm, VB3 sudėčiai 22 cm,

V/C santykis 0,30. Lyginant šiuos rezultatus su vibracine maišykle paruošto betono

matavimų rezultatais, intensyvia maišykle paruošto betono slankumo reikšmės

23

35

22

35

23

00

23

46

22

61

23

13

0

400

800

1200

1600

2000

2400

Tan

kis

, kg/m

³


Vibro maišykle ruošto betono tankis

Intensyvia maišykle ruošto betono tankis

VB

1

G1

VB

2

VB

3

G2

G3

23

23

22

63

23

24

23

61

22

74

23

10

0

400

800

1200

1600

2000

2400

Tan

kis

, kg/m

³Sudėčių pavadinimai

Vibro maišykle ruošto betono tankisGreitaeige maišykle ruošto betono tankis

VB

1

G1

VB

2

VB

3

G2

G3

3 pav. Betono tankio rezultatai taikant įprastinį kietinimo režimą

4 pav. Betono tankio rezultatai taikant terminį kietinimo režimą

13

5

11

5 13

1

12

6

11

0

11

7

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Sst

ipri

sg

niu

žda

nt,

MP

a


Vibro maišykle ruoštas betonas

Intensyvia maišykle ruoštas betonas

VB

1

G1

VB

2

G2

VB

3

G3

15

2

12

0 15

1

14

8

11

4

14

2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Sti

pri

s gn

iužd

an

t, M

Pa


Vibro maišykle ruoštas betonas

Intensyvia maišykle ruoštas betonas"

VB

1

G1

VB

2

G2

VB

3

G3


betono mišinių stiprio gniuždant palyginimas taikant įprastinį kietinimo režimą.


betono mišinių stiprio gniuždant palyginimas taikant terminį kietinimo režimą.

42

gautos didesnės. G1 sudėčiai 31cm, G2 – 39 cm, G3 – 24 cm, V/C santykis 0,30.

Įvertinus skaitines vertes procentiškai, gaunamas 10,9 % skirtumas.

Kiek kitokia situacija susiklostė lyginant betono tankio rezultatus (3, 4 pav.).

Taikant įprastą kietinimo režimą, tankio reikšmės lyginant vibro ir intensyvia

maišykle pagamintą betoną praktiškai nesiskyrė, o taikant terminį kietinimo režimą

skirtumas buvo vos 0,5%. Skirtumai yra labai maži, todėl pranašumą įžvelgti

sudėtinga. Tuo labiau, jog V/C santykio reikšmės taip pat abiems mišiniams yra

vienodos – 0,3.

Viena aktualiausių šio tyrimo savybių yra stipris gniuždant (5, 6 pav.).

Gautų rezultatų reikšmės skiriasi dėl taikytų skirtingų kietinimo režimų.

Kietinant įprastiniu režimu VB1, VB2 ir VB3 sudėčių stiprio gniuždant vidurkis

buvo 127 MPa, kai V/C santykis 0,30, o G1, G2 ir G3 sudėčių vidurkis – 118 MPa,

kai V/C santykis toks pat. Ruošiant YSB mišinį intensyvia maišykle gaunamas ~ 7

% didesnis betono stipris gniuždant, nei gaminant betoną vibro maišykle. Kietinant

bandinius taikant terminį režimą vibracinie maišykle pagaminto betono stipris

vidutiniškai buvo 141 MPa su 0,30 V/C santykiu, o intensyvia maišykle ruošto

mišinio vidutinis tankis buvo 135 MPa, kai V/C 0,30. Taigi, taikant kitą kietinimo

režimą, pastebima, jog VB1, VB2 ir VB3 sudėčių stipris gniuždant yra ~ 4,3 %

didesnis.

Vibro maišykle paruoštas betonas yra slankesnis ir klampesnis nei betonas,

paruoštas naudojant intensyvią betono maišyklę. Lyginant tankio reikšmes

išskirtinumų nepastebėta, gautos reikšmės beveik tapačios. Galima teigti, jog šiuo

atveju maišyklės tipas neturėjo įtakos betono tankiui. YSB stiprio gniuždant

reikšmės pasiskirstė vibracinės maišyklės naudai, kietinant terminiu režimu ir

intensyvios maišyklės naudai kietinant įprastiniu režimu. V/C santykis lyginant su

intensyvia maišykle buvo vienodas – 0,3. Taigi, su vienodu V/C santykiu

naudojant vibro maišyklę pavyko pagaminti slankesnį ir didesnio stiprio betoną nei

gaminto intensyvia maišykle. Galima daryti išvadą, jog geriau naudoti vibro, o ne

intensyvią betono maišyklę siekiant gauti geresnes YSB mechanines savybes.

Išvados

Dinaminės klampos ir slankumo rodiklių lyginimo atveju pastebimas aiškus

pasiskirstymas: intensyvia maišykle paruošto YSB mišinio dinaminės klampos

reikšmės yra ~ 35 % mažesnės nei mišinio, paruošto vibracine maišykle, o

slankumo reikšmės gautos 10,9 % didesnės, nei vibracine maišykle ruošto betono

mišinio, nors V/C reikšmės buvo vienodos – 0,30.

Lyginant skirtingomis maišyklėmis paruošto betono tankį akivaizdžių

skirtumų nepastebima. Vidutinės reikšmės įprastiniu ir terminiu kietinimo

praktiškai nesiskyrė arba skyrėsi vos keliomis procento dalimis, todėl galima

teigti, jog tankis visais atvejais vienodas. Apibrėžti šio rodiklio priklausomybę

nuo maišyklės tipo yra problematiška.

43

Remiantis surinktais tyrimų duomenimis nustatyta, jog kietinant tiek

įprastiniu režimu, tiek terminiu, didesnis stipris (4 – 7 %) gniuždant gaunamas su

vibro maišykle.

Literatūra

[1] Henry G. Russell, Benjamin A. Graybeal, „Ultra High Performance Concrete:

A State of the Art Report for the Bridge Community“. PUBLICATION NO. FHWA-

HRT-13-060, June 2013, p. 13-16.

[2] E. H. Kadri, S. Aggoun, S. Kenai, and A. Kaci, „The Compressive Strength of

High-Performance Concrete and Ultrahigh-Performance“. Advances in Materials

Science and Engineering Volume 2012 (2012), Article ID 361857, p. 1-7.

[3] Sorelli, L., Constantinides, G., Ulm, F. J., Toutelemonde, F.: „The nano-

mechanical signatare of Ultra High Performance Concrete by statistical

nanoindentation techniques“. Cement and Concrete Research 38 (2008), No. 12, p.

1447-1456.

[4] N. Van Tuan, G. Ye, K. van Breugel, O.Copuroglu, „Hydration and

microstruture of Ultra High Performance conrcete incorporating rice husk ash“

Cement and concrete research 41 (2011) p. 1104-111.

[5] Jan L. Vitek, Robert Coufal, David Čitek, „UHPC – Development and

Testingo on Structural Elements“ Concrete and Concrete structures 2013

Conference, Procedia Engineering 65 (2013) 218 – 223

[6] Hartwell, Douglas Robert, "Laboratory testing of Ultra High Performance

Concrete deck joints for use in accelerated bridge construction" (2011). Graduate

Theses and Dissertations.Paper 10420.

[7] Detlef Heinz, Liudvikas Urbonas, Tobias Gerlicher, „Effect of Heat

Treatment Method on the Properties og UHPC“ 3rd International symposium on

UHPC and Nanotechnology fo High Performance Construction Materials, Kassel,

March 7-9, 2012.

[8] Esteban Camacho, Juan Ángel López, Pedro Serna Ros, „Definition of three

levels of performance for UHPFRC-VHPFRC with available materials“, 3rd

International symposium on UHPC and Nanotechnology fo High Performance

Construction Materials, Kassel, March 7-9, 2012.

[9] I. Schachinger, J. Schubert, O. Mazanec, „Effect of Mixing and Placement

methods on Fresh and Hardened Ultra High Performance Concrete (UHPC)“,

International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany,

Septemper 13-15, 2004.

[10] G.Shakhmenko, A.Korjakins, P.Kara, J.Justs, I.Juhnevica, „UHPC

Containing Nanoparticles Synhesized by Sol-gel Method“, 3rd International

symposium on UHPC and Nanotechnology fo High Performance Construction

Materials, Kassel, March 7-9, 2012.

44

BALTOJO CEMENTO PANAUDOJIMAS

GAMINANT YPATINGAI STIPRŲ BETONĄ

Use of White Cement in Ultra High Performance

Concrete

Raminta Lygutaitė, Vitoldas Vaitkevičius


Abstract. The aim of this article is to evaluate the influence of variaus micro fillers such as silicagel,

SiO2 micro fume, ground glass in ultra high performance concrete (UHPC) using white cement. The

hydratation temperatures were measured in different cement pastes using pseudo colorimetric method. The ratio of water and cement was constant – 0.43. Using obtained concrete mixtures hydratation

temperature results, 5 different UHPC samples were made and the compressive strength was measured.

Although the maximum compressive strength after 28 days reached 104 Mpa, they cannot be compared with real UHPC samples which compressive strength can be over 200 Mpa.

Įvadas. Baltasis cementas yra pagrindinis ingridientas norint pagaminti

architektūrinį ar apdailinį betoną. Cemento spalva parodo jo cheminę sudėtį:

baltasis cementas gaminamas parenkant junginius, kuriuose yra mažai geležies ir

mangano oksidų, kurie suteikia įprastiniui cementui pilką spalvą [1]. Naudojant

baltąjį cementą galima pagaminti ne tik norimos spalvos ar išvaizdos betoną, bet ir

medžiagą, kuri galėtų pasižymėti geromis mechaninėmis savybėmis [2-3]. Mišinių

reologinės savybės priklauso nuo daugelio veiksnių: cemento kiekio, jo sumalimo

smulkumo bei rūšies, V/C santykio, užpildų dalelių formos bei granuliometrijos,

cheminių priedų, maišymo būdo ir kitų veiksnių [4]. Todėl naudojant įvairius

mikro užpildus bei mineralinius priedus bandoma pagaminti ekonomišką,

ilgaamžišką bei stiprų betoną, kuris turi atitikti ir paviršiaus kokybės standartus.

Ypatingai stiprus betonas (YSB) yra naujos kartos betonas, kuris buvo

sukurtas dėl cementinių medžiagų mikrostruktūros patobulinimo [5]. Šis betonas

yra daug žadanti medžiaga, pasižyminti dideliu stiprumu ir puikiu patvarumu [6].

Šiuo metu YSB stipris siekia ir net viršyja 200 MPa [7]. Šios medžiagos

panaudojimas padidina betono stiprį, kas leidžia sumažinti armatūros kiekį [8].

Naudojant baltąjį cementą vietoj įprastinio, teoriškai pagamintume medžiagą, kuri

turėtų ne tik didelį stiprį, bet ir norimą išvaizdą ir galėtų būti naudojama

laikančiosioms konstrukcijoms be papildomos apdailos.

Tyrimo tikslas: naudojant mikro užpildus ir baltąjį cementą pagaminti

apdailinio betono bandinius, kurie savo stipruminėmis savybėmis galėtų lygintis su

YSB.

45

1. Naudotos medžiagos

Cementas. Tyrimams naudotas „AALBORG“ įmonės baltasis

portlandcementis CEM I 52.5 N, kurio pagrindinės savybės: smulkumas- 410

m2/kg, pagal Bleino metoda, baltumo laipsnis - ne mažiau kaip 84.5%, stipris

gniuždant po 28 parų - 70,0 MPa. Portlandcemenčio mineraloginė sudėtis: 62%-

C3S, 25%- C2S, 4%- C3A, 1%-C4A, 0.1-0.3%-Na2O, 3-5%- Ca2O4. SiO2

mikro dulkės. Tyrimams naudotos „BASF“ įmonės SiO2 mikro dulkės. Tai

ferosilicio lydinių metu susidarančios labai smulkios dulkės (su dideliu liekiu

amorfinio SiO2). Pagrindinės savybės: tankis – 2120 kg/m3, piltinis tankis –

255/329kg/m3, savitasis paviršius 3524 m

2/kg, higroskopiškumas - 158 %.

Cheminė sudėtis: 92.08%- SiO2, 1.16%- Al2O3, 1.24%- Fe2O3, 1.07%- CaO,

0.80%- MgO, 1.27%- SO3, 0.67%- K2O, 1.13%- Na2O.

Maltas stiklas. Tyrimams panaudotas įvairių butelių maltas stiklas.

Pagrindinės savybės: frakcija – 0/01, lyginamasis paviršius – 1485 cm2/g, piltinis

tankis – 1245 kg/m3, tankis – 2266kg/m

3.

Silikagelis. Tai amorfinis SiO2, mėlynos spalvos, kurio tankis 700 kg/m3.

Silikagelis pasižymi stipriomis adsorbcinėmis savybėmis.

Kvarco dulkės. Tyrimams naudotas AB „Anykščių kvarcas“ maltas 0/001

frakcijos kvarcinis smėlis, kurio pagrindinės savybės: tankis-2671 kg/m3, piltinis

tankis – 1425 kg/m3, molio ir dalelių kiekis – 0.5%.

Kvarcinis smėlis. Tyrimams naudotas Anykščių karjero kvarcinis smėlis 0/2

frakcijos, kurio tankis – 2670kg/m3, piltinis tankis – 1600 kg/m

3, molio ir dulkių

kiekis – 0.5%.

Marmuras. Naudota marmuro skalda iš Suomijos, 1/2 mm, kurios tankis

1522kg/m3.

Superplastiklis. Tyrimams naudotas superplastiklis, kuris pagamintas

polikarboksilato eterių pagrindu. Pagrindinės savybės: aktyvioji medžiaga –

polikarboksilato eteriai, išvaizda - bespalvis skystis, tankis– 1.010÷1.070 g/cm3,

maksimalus chloridų kiekis (pagal masę) – 0.10 %.

2. Tyrimų metodika

Ieškant racionalios sudėties yra tikslinga atlikti pseudokalorimetrinį metodą,

kuris įvertina rišamųjų medžiagų hidratacijos šilumą. Lyginant skirtingų mišinių

hidratacijos temperatūras bei trukmes galima numatyti betono mechanines savybes.

Kalorimetrija - tai medžiagos išskiriamos šilumos kiekio matavimas per tam

tikrą laiko tarpą. Šių prietaisų pagrindinė charakteristika yra šilumos laidumas,

pagal kurį jie klasifikuojami į izometrinius, adiabatinius ir šilumą

praleidžiančiuosius. Aprašytuose tyrimuose naudojami adiabatiniai kalorimetrai,

kuriuose išsiskyrusi šiluma lieka sistemoje. Tiriamoje medžiagoje šiluma yra

kaupiama, dėl to medžiagos temperatūra kyla ir šilumos kiekis nustatomas pagal

išmatuotą temperatūrą. Temperatūrai matuoti naudojamos termoporos – tai dviejų

skirtingų metalų vielos, sujungtos kartu viename gale [9].

46

Tyrimų pradžioje nustatyta cementinės tešlos hidratacijos temperatūros ir

trukmės įtaka pseudokalorimetriniu metodu naudojant skirtingus mikroužpildus,

t.y. keičiant silikagelio, malto stiklo bei SiO2 mikro dulkių kiekį cementinėje

tešloje. Naudotas V/C santykis 0.43. Pirmasis bandinys buvo kontrolinis, o kituose

naudota 5%, 10%, 15% ir 20% silikagelio. Iš hidratacijos smailių maksimumų

galima teigti, kad tik naudojant 5 % silikagelio hidratacijos temperatūra yra

aukštesnė nei kontroliniame (0% silikagelio) bandinyje, ji pakyla nuo 44°C iki

47°C. Visais kitais atvejais silikagelio panaudojimas pablogina cementinės tešlos

hidratacijos procesą (1 pav.).

1 pav. Silikagelio įtaka cementinės tešlos hidratacijos procesui

2 pav. Malto stiklo įtaka cementinės tešlos hidratacijos procesui

Antrojo eksperimento metu buvo tiriama malto stiklo įtaka hidratacijos

procesams. Šiuose mišiniuose naudojami 5% silikagelio (optimalus kiekis), o

malto stiklo buvo dedama 5%,10%, 15%, 20% ir rezultatai lyginami su kontroliniu

bandiniu. Naudojant 10% malto stiklo mišinyje, ne tik išlaikė tą pačią hidratacijos

10 %

5%

0%

15%

20%

0%

5%

15%

20%

10%

47

temperatūrą kaip ir kontroliniame bandinyje (45°C), bet ir sutrumpino hidratacijos

maksimumo trukmę. Naudojant 15% bei 20% malto stiklo hidratacijos smailių

maksimumai buvo beveik vienodi (44°C). Mišinys su 5% malto stiklo pasižymėjo

žemiausia hidratacijos temperatūra (2 pav.).

Trečiajame eksperimente naudotos SiO2 mikro dulkės. V/C santykis buvo

lygus 0.55. Šiame eksperimente galima išskirti 15% SiO2 mikro dulkių

panaudojimą cementinėje tešloje, kurios pagerino hidratacijos temperatūrą nuo

43°C (kontroliniame bandinyje) iki 45° C. Tačiau dėl SiO2 mikro dulkių juodos

spalvos, jį naudoti betonuose su baltuoju cementu nėra efektyvu, nors jis ir

pagerina betono mechanines savybes (3 pav.).

3 pav. SiO2 mikro dulkių įtaka cementinės tešlos hidratacijos procesui

Naudojantis gautais mišinių hidratacijos temperatūrų išsiskyrimo rezultatais

(naudojant skirtingus mikro užpildus), suformuluotos penkios betono mišinių

sudėtys. Cementas ir užpildai sudozuoti pagal masę, o vanduo ir cheminiai priedai

– pagal tūrį. Iš kiekvienos sudėties buvo pagaminta po 6 bandinius (50mm

skersmens ir 50 mm aukščio cilindrai). Formose bandiniai buvo laikomi 24 val.,

esant 20±2°C. Išimti iš formų bandiniai buvo kietinami 28 paras vandenyje, kurio

temperatūra 20±2°C.

1 lentelė. Betono mišinių sudėtys, 1m3

Nr V,l C, kg

V/C SiO2

mikro

dulkės,

kg

Kvarco dulkės,

kg

Maltas stiklas,

kg

Kvar-cinis

smėlis

, kg

Mar-muras

, kg

Super-plastik-

lis, l

Pig-men-

tas

1 253 735 0,34 99 412 - 962 - 36,76 -

2 253 735 0,34 - 419 75,5 962 - 36,76 -

3 253 735 0,34 - 412 - - 720 36,76 -

4 253 735 0,34 - 412 - 602 360 36,76 -

5 253 735 0,34 - 419 75,5 962 - 36,76 +

trukmė, min

t,°C 5% 15%

20%

0%

10%

48

Prieš suformuojant bandinius, buvo nustatyta betono mišinio dinaminė

klampa. Dinaminė klampa nustatyta pagal Stokso dėsnį, panaudojant 10 cm

aukščio ir 4.7 cm skersmens plastikinį vamzdelį. Buvo matuojamas pastoviu

greičiu skęstančio plieninio rutuliuko laikas. Rutuliuko padėtis cilindriniame

vamzdelyje buvo fiksuojama metalo detektoriumi. Dinaminė klampa

apskaičiuojama pagal 1 formulę.

;4,2

1

1

9

)(22

R

rv

rg

past

skrut

(1)

čia: g - Laisvo kritimo pagreitis [m/s2]; r - Plieninio rutuliuko spindulys [m]; rut -

Plieninio rutuliuko tankis [kg/m3]; sk - Betono mišinio tankis [kg/m

3]; R -

Plastikinio cilindro spindulys [m]; pastv - Pastovus plieninio rutuliuko skendimo

greitis [m/s], apskaičiuojamas pagal 2 formulę.

;t

lv past

(2)

čia: l - Pastovaus plieninio rutuliuko skendimo kelias [m] per laiką t [s].


4pav. Bandinių stipris gniuždant po 28 parų, Mpa ir mišinių dinaminė klampa, Pa·s

49

Pirmajame bandinyje naudota 15% SiO2 mikro dulkių. Antrajame bandinyje

maltas stiklas keičia 15% kvarco dulkių. Trečiajame bandinyje visas kvarcinis

smėlis yra pakeičiamas marmuru. Ketvirtajame bandinyje 50% kvarcinio smėlio

keičiama marmuru. Penktoji sudėtis yra tokia pati kaip ir antroji, tik šioje dar buvo

naudojamas pigmentas suteikiantis bandiniams spalvą. Geriausiomis stipruminėmis

savybėmis pasižymėjo trečiasis bandinys, jo stipris gniuždant siekė 104MPa. Labai

artimu gniuždomuoju stipriu pasižymėjo ir pirmasis bandinys (100MPa). Likę

bandiniai pasižymėjo prastesnėmis mechaninėmis savybėmis.

Išvados

1. Buvo nustatyta, kad optimalus silikagelio kiekis sudaro 5% nuo baltojo

portlandcemenčio masės. Toks priedo kiekis leidžia sumažinti naudojamo

cemento kiekį ir gerina hidratacijos kinetiką.

2. Naudojant 10 % malto stiklo betono mišinyje gaunama tokia pati

hidratacijos temperatūrą kaip ir kontroliniame bandinyje, tačiau

hidratacijos laikas nežymiai sutrumpėja.

3. Didžiausias efektyvus SiO2 mikro dulkių panaudojimas yra 15%, taip

hidratacijos temperatūra pakeliama nuo 43 °C iki 45°C.

4. SiO2 mikro dulkių naudojimas mišiniuose su baltuoju cementu nėra

efektyvus dėl jo tamsios spalvos.

5. Didžiausias gniuždomasis stipris 104 MPa pasiekiamas tada, kai visas

kvarcinis smėlis pakeičiamas marmuru.

Literatūra 1. R. Holly, E.J. Reardon, C.M. Hansson, H. Peemoeller „Proton Spin–Spin

Relaxation Study of the Effect of Temperature on White Cement Hydration“ Journal of the American Ceramic Society, Volume 90, Issue 2, 570–577,

February 2007.

2. Luigi Cassar, Carmine Pepe, Giampietro Tognon, Gian Luca Guerrini, Rossano

Amadelli „WHITE CEMENT FOR ARCHITECTURAL CONCRETE,

POSSESSING PHOTOCATALYTIC PROPERTIES“ 11th Int. Congr. on the

Chemistry of Cement (Durban, 2003).

3. G.L. Guerrini, F. Corazza „White cement and photocatalysis“ First Arab

International Conference And Exhibition on The Uses of White Cement Cairo,

Egypt, 28-30 April 2008.

4. Omotola Alawode, P.G.Dip. and O.I. Idowu, M.Sc. „Effects of Water-Cement

Ratios on the Compressive Strength and Workability of Concrete and Lateritic

Concrete Mixes“ , 2011.

5. Arunachalam.K, Vigneshwari.M. “Experimental investigation on ultra high

strength concrete containing mineral admixtures under different curing

conditions”. INTERNATIONAL JOURNAL OF CIVIL AND STRUCTURAL

ENGINEERING Volume 2, No 1, 2011, 33-42.

6. Nguyen Van Tuan, Pham Huu Hanh, Le Trung Thanh, Ye Guang, Marios N. Chris

I. “Ultra High Performance Concrete Using Waste Materials for High-Rise

50

Buildings”. CIGOS-2010: High-rise buildings and Underground structures Paris,

November 18&19, 2010.

7. J. Walraven „High Performance Concrete: a Material with a Large Potential“

Journal of Advanced Concrete Technology Vol.7, No.2, June 2009.

8. V. H. Perry and D. Zakariasen, Lafarge Canada Inc. „First Use of Ultra-High

Performance Concrete for an Innovative Train Station Canopy“, 2004.

9. H. Elzbutas „Statybinių medžiagų savybių ir struktūros ypatybių tyrimo metodai“

Mokomoji knyga, 2007.

51

ORO SRAUTŲ KOMPIUTERINIS MODELIAVIMAS

DIDELIO UŽIMTUMO PATALPOSE

Numerical predictions of air distribution in high occupant

density rooms

Kristina Navickaitė, Andrius Jurelionis Kauno technologijos universitetas

Abstract. Indoor air quality is strongly related to human wellbeing, work efficiency and health. Satisfaction with indoor microclimate depends on the distribution of air jets, which also has some effect

on the efficiency of ventilation system.

Every human being depending on his/her physical activity releases some energy in the form of heat in the environment. A summed convection field normally forms around a group of people who are

close to each other. Such a field obstructs fresh air flow into work zone. Subsequently, this effect

reduces quotient of ventilation system efficiency. In order to determine the possible thermal environment assessment in the location for light

physical work, a conference room has been selected for the study. The simulated conference room can

host 54 people sitting in the circle.

Įvadas

Patalpų oro kokybė stipriai susijusi su žmonių savijauta, darbingumu bei

sveikata. Patalpos lankytojų pasitenkinimą jos mikroklimatu lemia tiekiamo oro

srautų pasiskirstymas patalpoje, kuris taip pat apibūdina ir vėdinimo sistemos

efektyvumą.

Kiekvienas žmogus priklausomai nuo fizinės veiklos aktyvumo į aplinką

šilumos pavidalu išspinduliuoja dalį energijos. Tad virš žmogaus susidaro į viršų

kylantis konvekcinis srautas. Sėdinčių šalia vienas kito žmonių konvekciniai

srautai susilieja sudarydami suminį konvekcinį srautą. Taip jie sukelia

pasipriešinimą iš viršaus tiekiamam šviežiam orui ir trukdo jam pasiekti darbo

zoną, kuri turi būti vėdinama.

Šiam tyrimui pasirinkta konferencijų salė, kurioje žmonės sėdi ir atlieka

lengvą fizinį darbą. Sėdintis žmogus į aplinką išskiria šilumos nuostolius lygius 1,2

MET 1 [1].

Didelio užimtumo salėms orą siūloma tiekti pagal keletą schemų:

1. „Iš viršaus į apačią“. Pagal šia schemą oras turi būti paduodamas per

horizontalias arba šiek tiek pakreiptas į viršų groteles, kad oras „atsimušęs“ nuo

lubų leistųsi į apatinę patalpos dalį.

1 1 MET = 58.15 W/m

2.

52

2. „Iš viršaus į viršų“. Čia oras turi būti paduodamas per lubinius difuzorius,

taip kad nukeliautų iki patalpos sienų ir leistųsi žemyn.

3. „Iš apačios į viršų“. Siūloma orą tiekti per groteles po kėdėmis ir šalinti

viršutinėje patalpos dalyje. Taip sušilęs ir susimaišęs su teršalais šviežias oras kiltų

į viršų.

4. „Zoninis vėdinimas“. Patalpą suskirsčius į zonas orą tiekti per lubinius

difuzorius ir šalinti per apatinėje dalyje įrengtas groteles patalpą išskirstant į zonas

[2].

Darbo tikslas: naudojantis skaitinio skysčių ir dujų dinamikos (CFD)

modeliavimo programa sukurti vėdinimo sistemos modelį ir nustatyti

pasitenkinimo šilumine aplinka rodiklius.

5. Tyrimo metodai

Tyrimui atlikti pasirinkta konferencijų salė, talpinanti 54 žmones. Patalpos

plotas 155 m2, aukštis 3,5 m. Joje žmonės sėdi ratu vienas šalia kito. Patalpa turi

vieną išorinę stiklinę atitvarą.

Priimama, kad vidutinis žmogaus kūno paviršiaus plotas 1,75 m2, jie atlieka

1,2 MET darbą, tai reiškia, kad vidutiniškai vienas žmogus į aplinką išspinduliuoja

122,12 W šilumos kiekį.

Oro srautų modeliavimas atliktas naudojantis CFD (computational fluid

dynamic) programa – Flovent 9.3. Joje sukurtas patalpos modelis su jam būdingais

bruožais, aplinkos charakteristikomis.

Toliau sukurtoje erdvėje numatomos žmonių sėdėjimo vietos. Skaičiavimo

uždavinio supaprastinimui priimama, kad sėdintį žmogų imituos trys kuboidai.

Jiems priskirtas suminis išspinduliuojamos energijos kiekis 122,12 W ir CO2 dujų

išsiskyrimai (žr. 1 pav.). Priimama, kad žmogus iškvepia 0,9 m3/h +35°C oro,

kuriame yra 4 % CO2 dujų.

1 pav. Kompiuterinis patalpos modelis su žmonių sėdėjimo vietomis bei difuzorių

išdėstymu

53

Priimama, kad aplinkos temperatūra yra +20°C, o tiekiamo į patalpą oro ir

patalpos oro temperatūrų skirtumas 1,5°C [3]. Išorinės aplinkos temperatūra

priimta -20°.

Tiekiamo į patalpą oro kiekis apskaičiuojamas priimant, kad vienam žmogui

reikia 36 m3/h šviežio oro [3]. Lubinių oro skirstytuvų techninės charakteristikos:

našumas 209 m3/h, l0,2=2.5 m, matmenys 200-600 mm, triukšmo lygis 25 dB(A).

Oro tiekimui numatoma 10 vienodo tipo lubinių skirstytuvų (žr. 1 pav.). Oro

ištraukimas modeliuojamas per patalpos apačioje išdėstytas groteles (200 x 300

mm).

Sudarius patalpos modelį parinktas skaičiavimo modelis ELVEL K-Epsilon.

Visa erdvė padalyta į 176514 baigtinių elementų ir nustatyta atlikti 5000 iteracijų.

Rezultatai

Programai atlikus skaičiavimus sudarytas erdvinis modelis, leidžiantis matyti

kaip patalpose pasiskirsto oro srautai. Taip pat apskaičiuoti PPD (tikėtinas

nepatenkintųjų procentas) ir PMV (tikėtinas vidutinis aplinkos vertinimas)

rodikliai, leidžiantys apspręsti patalpos mikroklimato kokybę.

Iš liekamųjų skaičiavimo verčių grafiko matyti, kad programa baigė spręsti

tik KETurb ir DissTurb lygtis, o temperatūros, slėgio ir ašinių oro srautų greičių

lygtys svyravo tam tikrame lygyje (žr. 2).

2 pav. Liekamųjų skaičiavimo verčių grafikas

Atlikus skaičiavimus gauta, jog patalpos temperatūra +22.5°C (žr. 3 pav.), kas

atitinka higienos normų keliamus reikalavimus patalpų temperatūrai +22±2°C [4].

54

PMV rodiklio įvertis svyruoja apie 0, tai reiškia, kad patalpos mikroklimatas

vertinamas gerai (žr. 4 pav.) [1].

3 pav. Temperatūros patalpoje pasiskirstymas

4 pav. PMV rodiklio grafinė išraiška

55

5 pav. PPD rodiklio grafinė išraiška

PPD rodiklio grafike matyti, jog savo šilumine aplinka nepatenkintųjų būtų

15%. Tai netenkina norminių reikalavimų, kuriuose nurodoma, jog šiluminė

aplinka darbo aplinkoje turi būti tokia, kad PPD rodiklis būtų žemesnis nei 10%

[4].

Iš paveiksluose pavaizduotų vektorių krypčių matoma, kad šviežias oras

pasiekia darbo zoną ir susimaišo su joje esančiu oru. Užtikrinamas teršalų (CO2)

atskiedimas.

Išvados

1. Sumodeliuotos patalpos oro temperatūra, apskaičiuota naudojantis

FloVENT 9.3 programa, gauta +22,5°C.

2. Patalpos šiluminio komforto vertinimas tikėtinas apie 0.

3. Nepatenkintųjų šilumine aplinka skaičius numatomas 15%.

4. Pasirinktasis vėdinimo sistemos modelis užtikrina teršalų atskiedimą ir

šviežio oro atitekėjimą iki darbo zonos.

Diskusijai

Iš paveikslo 2 matyti, kad skaičiavimai nekonvergavo. Todėl gautųjų

rezultatų negalima laikyti tiksliais ir reikalinga tikslinti skaičiavimo modelį.

Tikslinga pakeisti oro tiekimo/šalinimo difuzorių vietas, jų skaičių ir pro juos

pratekančio oro srautą. Taip pat skaičiavimams atlikti naudotas supaprastintas

modelis – žmonės vaizduoti kuboidais. Tikslesniems rezultatams gauti reikėtų

naudoti labiau atitinančius sėdintį žmogų modelius.

56

Kaip rodo skaičiavimai, nors pasirinktoji vėdinimo sistema užtikrina teršalų

atskiedimą ir šviežio oro patekimą į darbo zoną, bet tai neužtikrina jog bus

išlaikytas minimalus nepatenkintųjų aplinka minimalus skaičius (10%).

Projektuojant didelio užimtumo patalpas nepakanka laikytis teisinių

reikalavimų ir normų, tam kad būtų užtikrinta tinkama šiluminė aplinka patalpoje.

Tikėtina, kad padidinus tiekiamo oro kiekį, arba sumažinus jo temperatūrą,

mikroklimato sąlygos patalpoje būtų vertinamos palankiau ir nepatenkintųjų

šilumine aplinka skaičius sumažėtų.

Literatūra 1. ISO 7730:1994(E) Moderate thermal environments –Determination of the PMV

and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort.

2. К. С. Елизаров. Теплоснабжение бентиляция и кондиционирование воздуха в

театрах. Москва. 1959. 170. K.S. Elizarov. Teplosnobženie ventiliacija i

kondicionirovanie vozducha v teatrach.

3. STR 2.09.02:2005 „Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas“.

4. Higienos normos HN 69:2003 „Šiluminis komfortas ir pakankama šiluminė

aplinka darbo patalpose. Parametrų norminės vertės ir matavimų reikalavimai“.

57

EKSPLOATUOJAMŲ DAUGIAFUNKCINIŲ

SPORTO AIKŠTELIŲ DANGŲ DEFEKTŲ ANALIZĖ

Analysis of Exploitable Multi-Use Game Area Surface

Defects

Paulius Paulauskas Kauno technologijos universitetas

Abstract. In current society sports has become an integral part of culture, for which large amount of

funds are invested from the private and public sectors. Part of investment is used for multi-use game

areas (MUGA), which are functional and frequently used, so there is higher probability of defects appearance. MUGA surface defect analysis is based on an accepted LST EN 14877:2006 standard,

where all technical requirements are presented. The causes of the defect appearance are not analysed,

because thorough maintenance is not performed. The study aims to find out, which defects occur during operation and how to avoid them during design and installation stage.

The aim – to analyze and evaluate the most common MUGA surface errors, which have biggest

influence for defects appearance. Tasks – 1 – perform operational tests and defermine surface defects; 2 – carry out the defects couse analysis; 3 – summarize MUGA surface performance tests.

Įvadas

Šių laikų visuomenėje sporto kultūra tampa neatsiejama dalis, į kurią

investuojamos didelės sumos lėšų iš privataus ir valstybinio sektoriaus. Dalis

investicijų yra panaudojama daugiafunkcinių sporto aikštelių įrengimui, kurios yra

funkcionalesnės ir dažniau naudojamos, todėl atsiranda didesnė defektų tikimybė.

Daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų defektų analizė yra paremta pagal priimtą

LST EN 14877:2006 standartą, kuriame yra pateikiami dangų techniniai

reikalavimai. Šių dangų defektų atsiradimo priežastys neanalizuotos, nes nuodugni

eksploatacinė priežiūra neatliekama. Tyrimo metu siekiama išsiaiškinti, kokie

defektai atsiranda eksploatacijos metu ir kaip jų galima išvengti priešprojektinėje ir

įrengimo stadijoje.

Darbo tikslas – išanalizuoti ir įvertinti dažniausiai pasitaikančias

daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų įrengimo klaidas, kurios turi didžiausią

įtaką esantiems arba eksploatacijos metu atsirandantiems defektams. Uždaviniai –

1 – atlikti eksploatacinius tyrimus ir nustatyti vyraujančius daugiafunkcinių sporto

aikštelių dangų defektus; 2 – atlikti vyraujančių defektų atsiradimo priežasčių

analizę; 3 – apibendrinti daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų eksploatacinių

tyrimų rezultatus.

Šiame straipsnyje vertinama Lietuvoje eksploatuojamų daugiafunkcinių

sporto aikštelių dangų būklė, pateikiami eksploataciniai defektai ir analizuojamos

jų atsiradimo priežastys. Tam tikslui pasirinkta devyniolika daugiafunkcinių sporto

58

aikštelių Kauno mieste, kurios įrengtos prie mokyklų, universitetų ir turi atlaikyti

didelius naudotojų srautus.

Nustatytos daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų defektų rūšys

Apžiūrėjus ir įvertinus visas 19-ka aikštelių dangas buvo išskirti dažniausiai

pasikartojantys defektai: sintetinėse liejamose dangose – dangos nelygumas,

netinkamai parinktas sintetinės dangos storis, nepakankamas dangos sukibimas su

pagrindu, nepakankamas rišiklio ir EPDM granulių santykis montuojant dangą,

netinkamai įrengtas pagrindas, netinkamai įrengtos siūlės tarp EPDM granulių

sluoksnių sandūrų, mechaniniai pažeidimai, nenumatyti defektai; guminėje

aikštelių dangoje – prastas dangos pritvirtinamas prie pagrindo, nuo naudotojų

srauto sudilęs dangos paviršius; ruloninėje sintetinėje austinėje dangoje –

išsibangavę dangos rulonai, dėl atsirandančiu ryškių defektų vizualiai neišvaizdi.

Vyraujančių defektų atsiradimo priežasčių analizė

Nelygumai sintetinėse dangose dažniausiai atsiranda dėl netinkamai įrengto

pagrindo. Daugelyje tirtų objektų dangos buvo įrengtos ant jau esamų asfaltbetonio

pagrindų, kurie dėl įvairių eksploatacijos ir oro sąlygų jau būna pažeisti, todėl

paviršiaus nelygumai pastebimi vizualiai (1 pav.).

Šio defekto galima išvengti įrengiant aikštelę arba ant naujai suruošto

pagrindo, arba atnaujinant seną pagrindą iš esmės.

1 pav. Eksploatacinių tyrimų metu užfiksuoti sintetinių dangų nelygumai

Nelygumai dangose atsiranda ir dėl blogai sukalibruotos EPDM granulių

klojimo mašinos kada danga klojama rankiniu būdu. Šias atsirandančias klaidas

turi sekti techninė priežiūra ir lygumą tikrinti keturių metrų tiesėje ir paklaida turi

neviršyti ±4mm.[1]

Daugelyje apžiūrėtų sporto aikštelių parinktas netinkamas dangos storis arba

dėl taupumo sumetimų sumažintas medžiagų kiekis (2 pav.). Dėl šio defekto

dažniausiai atsakingas užsakovas arba projektuotojas, kadangi mokyklų zonose

danga privalo būti projektuojama storesnė, dėl šiose vietose vyraujančio didelio

naudotojų srauto.

59

2 pav. Netinkamai parinktas sintetinės dangos storis

Dėl netinkamai parinkto dangos storio greitai atsiranda mechaniniai

pažeidimai, susidėvi dangos sluoksnis ir atsiveria dangos pagrindas, todėl padidėja

traumų tikimybė ir pastebimai sutrumpėja dangos tarnavimo laikas. Iš

septyniolikos tirtų sintetinių dangų 8-nios dangos buvo parinktos netinkamo storio,

tai sudaro net 47% visų tiriamų aikštelių, todėl galima spręsti, kad tai – vyraujanti

problema.

Keliuose tiriamuose objektuose buvo užfiksuotas nepakankamas dangos

sukibimas – iškilusios pūslės, pažeistose mechaniškai vietose dangos pakraščiai

atšokę nuo pagrindo (3 pav.). Šis defektas parodo, kad buvo naudojamas

nepakankamas klijų kiekis, kurį turi kontroliuoti dangą klojantis asmuo. Taip pat

šis defektas galėjo atsirasti klojant dangą drėgnom oro sąlygom, kada klijų

techniniai parametrai yra pablogėję.

3 pav. Nepakankamas sintetinės dangos sukibimas su pagrindu

Defektai dėl nepakankamo rišiklio ir EPDM granulių santykio įrengiant

dangas pastebimai greitai nusidėvint viršutiniam dangos sluoksniui arba

pastebimas kintamas dangos šiurkštumas. Šis procesas yra kontroliuojamas

rangovo. Klojant dangas viso proceso metu turi būti fiksuotas rišiklio ir EPDM

granulių santykis. Šis mišinys pirmiausiai turi būti tolygiai išmaišytas ir tik tada

klojamas ant pagrindo. Nepakankamo rišiklio ir EPDM granulių santykio defektas

įtakoja šiuos veiksnius: esant netolygiam dangos šiurkštumui padidėja traumų

tikimybė; sumažėja dangos ilgalaikiškumas; gaunamas skirtingas dangos atspalvis.

[2]

Didžioji dalis atsirandančių paviršiaus nelygumų eksploatacijos metu

atsiranda dėl netinkamai įrengto pagrindo. Eksploatacinių tyrimų metu pastebėta,

kad didžioji dalis aikštelių yra įrengtos ant seniau patiesto asfaltbetonio pagrindo,

todėl nėra žinoma kokios struktūros pagrindas yra paruoštas, ar jis yra pakankamai

60

laidus vandeniui įrengiant vandeniui laidžią dangą. Norint tinkamai įrengti

vandeniui laidžią dangą reikalinga pagrindą sugręžioti, kad būtų greitesnis ir

lengvesnis prasiskverbimas per tankųjį pagrindo sluoksnį. Dėl sunkaus vandens

prasiskverbimo per pagrindą gali susidaryti dangos pūslės, danga lėtai džiūna,

atsiranda galimybė susidaryti baloms.

Netinkamai įrengtas pagrindas gali tada, kai užsakovas neinformuojamas,

koks turi būti pagrindo paruošimas prieš dedant dangą arba rangovas, įrengiant

pagrindą, nekokybiškai atlieka darbus.

Norint išvengti defektų, kurie atsiranda dėl netinkamai paruošto pagrindo

reikia: tinkamai suformuoti pagrindo nuolydį, kuris negali viršyti 1-1,5%; pagrindo

nelygumai neturi viršyti ±4 mm keturių metrų tiesėje visomis kryptimis; turi būti

išlygintas paviršius; sportinę dangą kloti ne anksčiau kaip po 28 dienų esant betono

pagrindui ir po 14 dienų – kai pagrindas - asfaltbetonio; jei dangos sistema pralaidi

vandeniui – pagrindas privalo būti sugręžiotas, kad pagerinti prasiskverbimo

savybes; esant reikalui įrengti drenažinę sistemą.[1]

Klojant sportine dangą ant senos dangos svarbu iš pradžių nuimti

skilinėjančias pagrindo dalis, išlyginti ir išvoluoti esančias dangos duobes. Po

atliktų remonto darbų įrenginėjant vandeniui laidžią dangą – pagrindą sugręžioti.

[3]

Netinkamai įrengtos siūlės tarp EPDM granulių sluoksnių sandūrų pasitaiko

dėl blogai išlygintos EPDM granulių sandūros. Šios sandūros turi būti po dangos

įrengimo atskirai glaistomos, kad neliktų iškilimų arba granulių trūkumo.

Mechaniniai pažeidimai – dažnai pasitaikantis defektas, dėl netinkamai

eksploatuojamos dangos: naudojama netinkama avalynė, danga naudojama ne

pagal paskirtį (4 pav.). Esant mechaniniam pažeidimam atsiranda galimybė plisti

kitiems defektams: sumažėja dangos sukibimas su pagrindu ties pažeistom vietom,

kaupiasi purvas, dėl papildomų mechaninių veiksniu danga toliau plyšta.

4 pav. Mechaniniai sintetinių sporto aikštelių dangų pažeidimai

Keliose eksploatuojamose sporto aikštelėse tyrimo metu buvo užfiksuoti

nenumatyti defektai, dėl kurių atsakingas asmuo yra naudotojas. Tokie pažeidimai

yra dangos supjaustymas, per ankstyva dangų eksploatavimo pradžia – likusios

pėdų žymės ant šviežiai suklotos dangos paviršiaus.

61

Guminės sporto aikštelių dangos sudarytos iš atskirų kvadratinių lakštu. Šios

dangos nėra populiarios, todėl visus pasitaikančius defektus užfiksuoti sunku.

Pagrindinis defektas – prastas dangos pritvirtinamas prie pagrindo. Šis defektas

atsiranda dėl nepakankamo klijų kiekio ties lakštų pakraščiais, todėl lakštų kraštai

iškyla ir susidaro duobės, dėl to naudotojams atsiranda galimybė patirti traumas.

Ant nelygaus dangos paviršiaus kaupiasi vanduo. Kitas defektas – dėl didelio

naudotojų srauto sudilęs dangos paviršius. Kadangi lakštai yra stori, todėl iki

pagrindo susidariusios duobės gali būti naudotojų traumų priežastimi. [5]

Ruloninės sintetinės austinės dangos pagrindinis defektas – išsibangavę

dangos rulonai. Ši danga nepralaidi vandeniui, todėl svarbu, kad ji būtų įrengta

lygiai su atitinkamu nuolydžiu, nes kaupiasi vandens balos. Dangos išsibangavimui

didelę įtaką turi pagrindo lygumas ir dangos su pagrindu rišiklio tvirtumas. Norint

užtikrinti, kad neatšoktų atskiros dangos dalys, klijus reikia naudoti tinkamom oro

sąlygom – kai pagrindas nėra drėgnas ir ne aukšta oro temperatūra. Ši danga nėra

pritaikyta dideliems naudotojų srautams, be to dėl atsirandančiu ryškių defektų

nėra vizualiai išvaizdi.

Eksploatacinių tyrimų rezultatų apibendrinimas

Apibendrinus daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų eksploatacinių tyrimų

rezultatus, sudarytas defektų rūšių ir jų skaičiaus grafikas. Šis grafikas iliustruoja

visus nustatytus defektus ir jų užfiksuotą skaičių (5 pav.).

0

2

4

6

8

10

12

14

Dan

go

s

nel

ygum

as

Net

inkam

as

dan

gos

stori

s

Nep

akan

kam

as

dan

gos

suk

ibim

as s

u…

Nep

akan

kam

as

riši

kli

o i

rE

PD

M…

Net

inkam

ai

įren

gta

spag

rind

as

Net

inkam

ai

įren

gto

s dan

gos

siūlė

s

Mec

han

inia

i

paž

eidim

ai

Nen

um

aty

ti

def

ekta

i

Def

ektų

sk

aič

ius

Defektų rūšys

Sintetinė liejama

danga

Guminė aikštelių

danga

5 pav. Defektų skaičiaus sporto aikštelių dangose grafikas

Pagal grafiką galima spręsti, kad daugiafunkcinėse sporto aikštelių dangose

vyraujantis defektas yra dangos nelygumas, nes šį faktorių įtakoja netinkamas

dangos storis ir netinkamai įrengtas pagrindas. Galime spręsti, kad galima išvengti

šio pasikartojančio defekto, jeigu būtų laikomąsi dangos įrengimo technologijos ir

suprojektuota tinkamas dangos storis atitinkantis tos vietovės eksploatacines

sąlygas.

62

Išvados

Atlikus Lietuvoje eksploatuojamų daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų

tyrimą nustatyta, kad populiariausios naudojamos sportinių aikštelių dangos yra

sintetinės liejamos dangos. Jos sudarė apie 90% visų tirtų dangų.

Nustačius daugiafunkcinių sporto aikštelių dangų defektus galima teigti, kad

dažniausiai pasitaikantys defektai – dangos nelygumai, kurie nustatyti 63% visų

tirtų dangų, netinkamai paruoštas jos pagrindas, kuris užfiksuotas 53% visų tirtų

dangų bei mechaniniai pažeidimai, kurie užfiksuoti taip pat 53% visų tirtų dangų.

Didžioji dalis defektų atsiranda norint pritaikyti standartinę dangos klojimo

sistemą visoms dangų rūšims. Įrengiant dangą konkrečiomis eksploatacijos

sąlygomis, reikalingas nuodugnus projektuotojo ir rangovo bendradarbiavimas,

atitinkamai paruošta techninė ir technologinė medžiaga.

Literatūra 1. LST EN 14877:2006. Sintetiniai lauko sporto aikštynų paviršiai. Techniniai

reikalavimai. 16 p.

2. FIT. Planing and design for outdoor sport and play. 2008. 125 p.

3. Sports and Play construction association. A guide to the design, specification and

construction of multi use games areas. Part 1 – General Guidance and design

considerations; Dimensions and Layouts. Sport England. 32 p.

4. Indoor- and Multipurpose Halls. Prieiga per internetą http://www.conica.basf.com.

5. Multi-sport surfaces overview. Prieiga per internetą http://www.decoturf.com.

6. Common Questions about Construction and Products. Prieiga per internetą

http://www.gamecourts.com.

7. Sportinės dangos. Prieiga per internetą http://www.eurosportas.lt.

http://www.conica.basf.com/

http://www.decoturf.com/

http://www.gamecourts.com/

http://www.eurosportas.lt/

63

ARMATŪROS INKARAVIMO

GELŽBETONINIUOSE ELEMENTUOSE TYRIMAI

Research of reinforcement bar's anchorage in

reinforced concrete elements

Egidijus Ripkauskas Kauno technologijos universitetas

Abstract. The purpose of this article is to review the calculation peculiarity of reinforcement bar's

anchorage length in reinforced concrete, to show a theoretical calculation example of particular case

according to examination of standard documents, to experiment in order to find the value of actual exhaustion force and to compare with values calculated by these methods:

1. Lithuanian standard LST EN 1992-1-1:2005;

2. USA concrete's institution design standards ACI 318-11; 3. Russian standard СНиП 2.03.01-84.

Įvadas

Viena iš sudedamųjų gelžbetonio dalių yra plieninė armatūra, kurios

panaudojimo efektyvumas konstrukcijose yra labai aktualus ir lemia gelžbetoninių

konstrukcijų gamybos kainą. Pats betono armavimas ir jo būdai yra išnagrinėti,

ganėtinai panašūs ir efektyvūs, tačiau armatūros inkaravimo ilgis, turi įvairių

skaičiavimo metodikų, gaunami skirtingi rezultatai ir nėra visiškai optimizuotas.

Tad nustačius armatūros inkaravimo ilgio efektyviausią skaičiavimo metodiką,

įtakojančius veiksnius, būtų galima optimizuoti armatūros inkaravimą ir taip

sutaupyti gamybos kaštus, gamtos resursus.

1. Teoriniai skaičiavimai pagal LST EN 1992-1-1:2005 standartą

Lietuvos standarte LST EN 1992-1-1:2005 reglamentuotas inkaravimo ilgio

apskaičiavimo metodas remiasi šiais supaprastinimais: nagrinėjant armatūros

inkaravimą betone išskiriamos dvi situacijos - pakankamas ar nepakankamas

inkaravimo ilgis. Jei inkaravimo ilgis yra pakankamas, tuomet konstrukcijoje

neturėtų susidaryti per didelė armatūros slinktis, atsiveriančių plyšių plotis bus ne

didesnis už ribinį ir armatūros stipris bus iki galo išnaudotas. Esant nepakankamam

inkaravimo ilgiui, visi šie efektai gali pasireikšti ir sukelti konstrukcijoje ribinio

būvio (tiek stiprumo, tiek tinkamumo) atsiradimą [4].

LST EN 1992-1-1:2005 siūloma pagrindinio inkaravimo ilgio išraiška:

, (1.1)

64

čia: ∅ – armatūros strypo skersmuo; fbd – ribinių sukibimo įtempių

skaičiuotinė reikšmė; σsd – armatūros strypo skaičiuotiniai įtempiai pjūvyje, kurio

atžvilgiu nustatomas skaičiuojamas inkaravimo ilgis.

Vidutiniai sukibimo įtempiai fbd pagal LST EN 1992-1-1:2005 normų

rekomendacijas apskaičiuojami pagal tokią priklausomybę:

, (1.2)

čia: fctd – skaičiuotinis betono tempiamasis stipris; – koeficientas,

įvertinantis sukibimo kokybę ir strypo padėtį betonuojant; – koeficientas,

įvertinantis strypo skersmenį.

LST EN 1992-1-1:2005 standarte vartojama skaičiuotinio inkaravimo ilgio lbd

sąvoka taip pat įvertinant kitus veiksnius, turinčius įtakos sukibimui:

lbd = α1α2α3α4α5 ⋅lb,rqd ≤ lb,min; (1.3)

čia: α1 – koeficientas įvertinantis strypo formą; α2 – koeficientas įvertinantis

apsauginį betono sluoksnį; α3 – koeficientas įvertinantis skersinį armavimą; α4 –

koeficientas įvertinantis privirintų strypų įtaką; α5 – koeficientas įvertinantis

įtempių būvį betone.

PAVYZDYS:

Rasti C35/45 klasės betone armatūros inkaravimo ilgį lbd,

kai S400 stiprumo klasės rumbuota armatūra, kurios

skersmuo 12 mm., veikiama 10kN jėgos. Apsauginis

betono sluoksnis 44 mm. ;

;

;

priimama 0,7;

;

ATS: . Konstrukciškai reikalaujama priimti .

2. Teoriniai skaičiavimai pagal ACI 318-11 normas

JAV betono instituto projektavimo normose ACI 318-11 reglamentuojama,

kad armatūra per inkaravimo ilgį turi būti pratęsta į abi puses nuo pjūvio, kuriame

apskaičiuota įrąža. Tempiamų rumbuotųjų armatūros strypų inkaravimo ilgis

apskaičiuojamas taip:

, (1.4)

65

čia: fcd ir fyd – skaičiuotinis gniuždomojo betono stipris ir armatūros takumo

įtempiai; ψt – koeficientas įvertinantis strypų padėtį betonuojant; ψe - koeficientas

įvertinantis strypų paviršiaus padengimą; ψs - koeficientas įvertinantis strypo

skersmens įtaką sukibimui; λ - koeficientas įvertinantis betono savybių įtaką

sukibimui.

Vardiklyje esantis narys (cb+Ktr)/∅ įvertina betono apsauginio sluoksnio ir

skersinės armatūros įtaką sukibimui. Jo kitimo ribos yra 1,5≤ (cb + Ktr) / ∅ ≤ 2,5.

čia: cb – apsauginis betono sluoksnis; ∅ – inkaruojamos armatūros skersmuo;

Ktr – skersinį armavimą įvertinantis koeficientas.

Lyginant JAV projektavimo normas ACI 318-11 su LST EN 1992-1-1:2005,

galima pastebėti, kad abiejose normose vertinami tie patys sukibimą apibūdinantys

veiksniai: betono apsauginis sluoksnis, betono savybės, skersinės armatūros kiekis,

strypų padėtis betonavimo metu ir strypų skersmuo.

PAVYZDYS:

Rasti C35/45 klasės betone armatūros inkaravimo ilgį ld,



betono sluoksnis 44 mm.

priimama 2,5;

;

ATS: . Nėra konstrukcinių reikalavimų tempiamos armatūros

inkaravimui.

3. Teoriniai skaičiavimai pagal СНиП 2.03.01-84 standartą

Pagal Rusijos standartą СНиП 2.03.01-84 neįtemtosios plieninės armatūros

be inkarų įtempių perdavimo betonui ilgis lan turi būti nustatomas pagal formulę:

, (1.5)

čia: , ir įtempių perdavimo zoną įvertinantys koeficientai.

Reikšmė skaičiuotinis tempiamasis armatūros stipris.

skaičiuotinis betono gniuždomasis stipris.

PAVYZDYS:

Rasti C35/45 klasės betone armatūros inkaravimo ilgį lan,



betono sluoksnis 44 mm.

66

;

;

ATS: . Konstrukciškai reikalaujama priimti .

4. Eksperimentinis tyrimas

Išnagrinėjus teorinius skaičiavimus pagal norminius dokumentus ir

išanalizavus pavyzdžius sudarytos skaičiuotinų ir charakteristinių armatūros

ištraukimo jėgų skaičiuojamosios lentelės (1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6).

Eksperimentinis tyrimas atliktas pagal 1 pav. pateiktą bandymo schemą,

siekiant nustatyti faktinę armatūros ištraukimo iš betono jėgą, kai įbetonuotoji

strypo dalis neviršija 3–5 ∅ (čia ∅ – armatūros skersmuo). Tokiu atveju galima

teigti, kad sukibimo įtempiai per visą inkaravimo ilgį yra pasiskirstę tolygiai [4].

Apkrovimas vyksta 0,4 kN/s greičiu.

1 pav. Ištraukimo bandymo schema

Bandymo metu nustatyta faktinė armatūros ištraukimo iš betono jėga

palyginama su norminėmis 1.7 lentelėje.

1.1 lentelė. Skaičiuotinė armatūros ištraukimo jėga pagal LST EN 1992-1-1:2005 Maišymo

Nr.

Armatūros

tipas

d,

mm

A,

cm2

fbd,

Mpa

fctd,

Mpalbd, m lb,rqd

σsd,

MpaN, kN η1 η2 α1

3Ø,

mm<=>

cd,

mmα2, k α2 α3 α4 α5

5Ø,

mm<=>

cd,

mm1. Rumbuota 12 1,131 3,75 1,67 0,06 0,086 107,14 12,12 1,00 1,00 1,00 36 < 44 0,60 0,70 1,00 1,00 1,00 60 > 44

1.2 lentelė. Charakteristinė armatūros ištraukimo jėga pagal LST EN 1992-1-1:2005 Maišymo

Nr.

Armatūros

tipas

d,

mm

A,

cm2

fbk,

Mpa

fctk,

Mpalbd, m lb,rqd

σsk,

MpaN, kN η1 η2 α1

3Ø,

mm<=>

cd,

mmα2, k α2 α3 α4 α5

5Ø,

mm<=>

cd,

mm1. Rumbuota 12 1,131 5,63 2,50 0,06 0,086 160,71 18,18 1,00 1,00 1,00 36 < 44 0,60 0,70 1,00 1,00 1,00 60 > 44

67

1.3 lentelė. Skaičiuotinė armatūros ištraukimo jėga pagal ACI 318-11 Maišymo

Nr.Armatūros tipas

d,

mm

A,

cm2

fcd,

Mpalbd, m

σsd,

MpaN, kN Ψt Ψe Ψs λ

cb,

mmKtr

(cb+Ktr)

/Ø=

1. Rumbuota 12 1,131 30,00 0,06 95,09 10,75 1,00 1,00 0,80 1,00 44 0 3,67 2,50 1.4 lentelė. Charakteristinė armatūros ištraukimo jėga pagal ACI 318-11 Maišymo

Nr.Armatūros tipas

d,

mm

A,

cm2

fck,

Mpalbk, m

σsk,

MpaN, kN Ψt Ψe Ψs λ

cb,

mmKtr

(cb+Ktr)

/Ø=

1. Rumbuota 12 1,131 45,00 0,06 116,46 13,17 1,00 1,00 0,80 1,00 44 0 3,67 2,50

1.5 lentelė. Skaičiuotinė armatūros ištraukimo jėga pagal СНиП 2.03.01-84

Maišymo

Nr.Armatūros tipas

d,

mm

A,

cm2

fcd,

Mpalbd, m

σsd,

MpaN, kN wan Δλan λan

λan · d,

mm1. Rumbuota 12 1,131 30,00 0,06 171,43 19,39 0,7 11 20 240

1.6 lentelė. Charakteristinė armatūros ištraukimo jėga pagal СНиП 2.03.01-84

Maišymo

Nr.Armatūros tipas

d,

mm

A,

cm2

fck,

Mpalbk, m

σsk,

MpaN, kN wan Δλan λan

λan · d,

mm1. Rumbuota 12 1,131 45,00 0,06 257,14 29,08 0,7 11 20 240

1.7 lentelė. Teorinių ir eksperimentinių duomenų

analizė

ACI EC2 SNIP ACI EC2 SNIP

1. C35/45 12 13,17 18,18 29,08 10,75 12,12 19,39 46,20

Bandymo

Nr.

Betono

klasėArmatūros tipas

d,

mm

Charakteristinė

ištraukimo jėga, kNIštraukimo

jėga, kN

Rumbuota

Skaičiuotinė

ištraukimo jėga, kN

Išvados

1) Atlikus armatūros inkaravimo ilgio apskaičiavimus pagal LST EN 1992-

1-1:2005, ACI 318-11, СНиП 2.03.01-84 metodikas gauti tokie

rezultatai: 0,0446m., 0,0558m., 0,0248m. Vadovaujantis LST EN 1992-1-

1:2005 ir ACI 318-11 skaičiavimų metodikomis skaičiuojamasis

armatūros inkaravimo ilgis nepriklauso nuo apkrovos būvio (statinė,

dinaminė), o pagal СНиП 2.03.01-84 įvertinamas ciklinės apkrovos

atvejis atskirai, tad ir reikšmės minėtų standartų yra skirtingos ir negali

būti sulygintos.

2) Išanalizavus teorinių ir eksperimentinių armatūros ištraukimo jėgų iš

bandinio dydžius, pastebėta, kad faktinė ištraukimo jėga lygi 46,20kN ir

yra didesnė 2,4 karto už skaičiuotinę СНиП 2.03.01-84, 3,8 karto didesnė

už skaičiuotinę LST EN 1992-1-1:2005, 4,3 karto didesnė už skaičiuotinę

ACI 318-11 normomis. Tai rodo didelę atsargą dėl armatūros ir betono

sukibimo ryšio sudėtingumo.

68

Literatūra 1. LST EN 1992-1-1:2005. Eurokodas 2. Gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas.

1-1 dalis. Bendrosios ir pastatų taisyklės [Eurocode 2: Design of concrete

structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings]. Vilnius: Lietuvos

standartizacijos departamentas, 2007. 232 p.

2. ACI 318-11. Building Code Requirements for Structural Concrete and

Commentary. Michigan: American Concrete Institute, 2011. 503 p. ISBN

9780870317446.

3. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Госстроя СССР

от 8 июля 1988 г. № 132 и от 25 августа 1988 г. № 169.

4. Kaklauskas G., Bačinskas D., Gribniak V., ir kt. Kompozitais armuotos betoninės

konstrukcijos. Vilnius: Technika, 2012. 301 p.

69

GAMTINIO CEOLITO KLINOPTILOLITO PRIEDO

ĮTAKA STATYBINIAMS MIŠINIAMS

Influence of natural zeolite clinoptilolite additives on

constructional mixtures properties

Mantas Ronkauskas, Vytautas Sasnauskas Kauno technologijos universitetas

Abstract. The aim of this article is to review main influence of natural zeolite clinoptilolite additives on

constructional mixtures properties. It is analysis of the literature and a part of my master final work.

Natural zeolites clinoptilolites are microporous crystalline solids with well-defined structures. Generally they contain silicon, aluminium and oxygen in their framework and cations, water and/or other

molecules wthin their pores.

In this work natural and sintetic zeolites, them uses, clinoptilolite properties, natural zeolite clinoptilolite additives on constructional mixtures uses were rewiewed.

Įvadas

Pirmasis pranešimas apie gamtinį ceolitą buvo paskelbtas 1756 Švedų

mokslininko Kronsted. Gamtinis ceolitas vis plačiau naudojamas beveik visose

technologinėse srityse, pasižymintis išskirtinėmis fizinėmis savybėmis, kurios

susidarė dėl šio mineralo ypatingos kristalinės struktūros. Gamtinis ceolitas

kasamas daugelyje pasaulio šalių. Didžiausia šių mineralų pramoninė kasyba

išplėtota Japonijoje, JAV, Islandijoje, Naujojoje Zelandijoje, Turkijoje, Gruzijoje,

Azerbaidžane. Jo parduodama jau milijonais tonų per metus. Gamtinio ceolito

klinoptilolito priedas statybiniams mišiniams turi akyvaizdžią įtaką, padėdamas

išlengvinti konstrukcijas, nepakeisdamas ar net pagerindamas mechanines

stiprumines savybes. Mineralai adsorbuoja sunkiuosius metalus, radioaktyvias

medžiagas ir taip prisideda prie gyvenimo kokybės gerinimo.

1. Gamtiniai ir sintetiniai ceolitai

Ceolitai yra mineralai turintys porėtąją erdvinę struktūrą, kristaliniai

karkasiniai hidroaliumosilikatai. Šiuo metu žinoma apie 48 gamtinių ir daugiau

kaip 150 sintetinių ceolitų. [2] Ceolitai gali adsorbuoti tik kristalų kanalų arba porų

(0,3-1,0nm) dydžio molekules. Kiekvienas ceolito tipas sudaro atitinkamo

skersmens kanalus ir poras bei adsorbuoja tik tokių medžiagų molekules kurios

telpa kanaluose. Gamtinių ceolitų pavadinimai dažnai būna susiję su jų radimvietės

pavadinimu.

http://lt.wikipedia.org/wiki/Japonija

http://lt.wikipedia.org/wiki/JAV

http://lt.wikipedia.org/wiki/Islandija

http://lt.wikipedia.org/wiki/Naujoji_Zelandija

http://lt.wikipedia.org/wiki/Turkija

http://lt.wikipedia.org/wiki/Gruzija

http://lt.wikipedia.org/wiki/Azerbaid%C5%BEanas

70

1 pav. Karkasinė struktūra tarp Silicio ir Deguonies atomų. [4]

Nuosėdinės kilmės karkasinės struktūros aliuminosilikatai - ceolitai skirstomi

į: 1) druskines nuosėdas su grynų ceolitų sluoksniais; 2) gėlų vandenų ir jūrų

nuosėdas, susidariusias iš vulkaninių stiklų arba tufų. Jūrų ir kontinentų vandens

telkiniuose jie susiformavo šarminiame tirpale (pH 9,4), kristalizuojantis

panašioms ceolitų uolienoms. Modernito cheminė sudėtis yra panaši į vulkaninio

stiklo sudėtį.

Ceolitai naudojami kaip adsorbentai, cheminių procesų katalizatoriai, dujų

arba skysčių mišinių suskirstymui, naftos produktų molekuliniais sietais ir t.t.

Dujų, skysčių ir naftos produktų skirstymui vartojami tik tokie ceolitai, kuriems

hidratuojantis nekinta porų ir kanalų skersmenys, išsilaiko pirminė struktūra.

Ceolitų mineralai gali daug kartų hidratuoti ir dehidratuoti, nekeisdami savo

struktūros. Ceolitai, adsorbavę medžiagų molekules keičia šviesos lūžį. Pagal

ceolitų adsorbuotas medžiagas galima nustatyti jų kanalų ir porų skersmenį.

Klinoptilolitas naudojamas naftos produktų klasifikacijai. Didėjant katijono

spinduliui, adsorbcijos geba mažėja.

Natūralaus ceolito klinoptilolito formulė Na6[(AlO2)6(SiO2) 30]*24H2O, tankis

2,16g/cm3, SiO2/Al2O3 santykis 4,25-5,25, kristalų struktūra – monoklininė.

Klinoptilolito rekomenduojama formulė Na [(AlO2) (SiO2) 5]*4H2O (tiesiog

supaprastinta formulė), sisteminėje nomenklatūroje Natrio aliumopentasilikato

tetrahidratas.

Svarbiausios ceolitų savybės: 1) intensyvi hidratacija ir ceolitinis vanduo;

2) mažas hidratuoto produkto tankis (2,0-2,3 g/cm3) ir struktūroje daug tuštumų;

3) patvari dehidratuotų ceolitų struktūra; 4) jonų pakaitų reakcijų savybė;

5) dehitratuotoje struktūroje vienodo dydžio kanalų buvimas; 6) įvairios fizikinės

(laidumo elekrai) savybės; 7) geba adsorbuoti dujas; 8) katalizatorių savybės. [1]

71

2. Panaudojimų sritys

Ceolitai naudojami: buityje, naftos chemijos pramonėje, branduolinėje

pramonėje, medicinoje, žemės ūkyje ir statybos pramonės sektoriuje. Buitinės

veiklos nuotekoms valyti, vandens minkštinimui. Chemijos srityje jie naudojami

kaip spąstai sugaudyti ir analizuoti tam tikras molekules. Naudojami įvairių rūšių

buitinių ir pramoninių valiklių gamyboje. Naftos chemijos pramonėje sintetiniai

ceolitai naudojami kaip katalizatoriai, pavyzdžiui skysčių kataliziniam skaidymui

be hidroskaidymui. Ceolitai izoliuoja molekules mažose erdvėse, kas sąlygoja

molekulių struktūros ir reaktyvumo pakitimus. Vandenilinė ceolitų forma yra

galinga kietakūnė rūgštis, įgalinti vykti rūgštines katalizines reakcijas, tokias kaip

izomerizacija, alkilacija ir skaidymas. Specifinė daugelio ceolitų, naudojamų

naftos chemijos pramonėje, modalinė aktyvacija apima kvantinės chemijos Lewis

rūgšties chemines reakcijas. Branduolinė pramonėje mineralai naudojami

radioaktyvių atliekų valymui. Radioaktyvios dalelės sulaikomos ceolito viduje. Dėl

ypatingų ceolitų mineraloginių savybių, aliumosilikatinė sandara yra ypač tvirta ir

atspari radioaktyviai spinduliuotei. Ceolitą prisotinus radioaktyviomis

medžiagomis, jis gali būti karštai presuojamas į ypatingai tvirtą keraminę formą,

uždarant poras ir jose esančias radioaktyvias daleles. Medicinoje keletą paskutinių

dešimtmečių buvo remiama ir plėtojama natūralių ceolitų - heulandito,

klinoptilolito ir chabazito pritaikymo medicinoje tyrimų sritis. Taikymai aprėpia

detoksikantus, nukenksmintojus, vakcinos adjuvantus ir antibakterinius preparatus.

Jie taip pat naudojami kaip prieaugliniai adjuvantai, agentai nuo viduriavimo,

kaulų formavimosi katalizatoriai, ir diabeto gydime. Ceolitas taip pat naudojamas

medicininių deguonies sistemų gamyboje. Jis naudojamas kaip molekulinis sietas

gryninant deguonį. Žemės ūkyje natūralus ceolitas klinoptilolitas naudojamas

dirvos gerinimui. Jis naudojamas kaip kalio arba azoto šaltinis. Taip pat gali būti

naudojamas kaip vandens moderatorius. Ceolitas gali sugerti iki 55% savo masės

vandens ir iš lėto drėkinti augalo šaknis pagal poreikį. Taip sudaroma prevencija

šaknų puvimui ir reguliuojamas sausrų ciklas. Taip pat ceolitai naudojami kaip

maisto papildai gyvulininkystėje. Gera prevencinė priemonė nuo apsinuodijimo

sunkiaisiais metalais ir amoniaku. Buvo pastebėta padidėjęs kaulų tankumas. [5]

3. Gamtinio ceolito klinoptilolito panaudojimas statybiniuose mišiniuose

Gamtinis ceolitas klinoptilolitas yra vienas iš labiausiai tinkančių naudoti

statybos pramonėje, jis yra labiausiai paplitęs, palyginus su kitais ši mineralinė

medžiaga slūgso negiliai. Įmaišius jo į statybinius mišinius pagerėja stipruminės

savybės, tačiau sumažina išankstinį stiprumą (po 2, 7 dienų), taip pat didinat priedo

kiekį, keičiant cementą į priedą daugiau kaip 20% pradeda mažėti stipruminės

savybės, padidinama garso izoliacija. [6] [7]

72

2 pav. Gamtinio ceolito priedo įtaka statybiniams mišiniams [6] [7]

Ceolitas klinoptilolitas (ZeoVit) naudotinas statybos pramonėje, kai reikia

palengvinti pastatų konstrukcinių elementų svorį, apdailai. Kadangi klinoptilolitas

68% lengvesnis už smėlį, galima vietoje smėlio naudoti klinoptilolitas ir taip

palengvinti betono svorį, nesusilpninant betono stiprumo rodiklių. Gaunami

lygesni betonuojami paviršiai, skiedinys greičiau sustingsta. Netinka naudoti

išorinei apdailai, nes bijo minusinių temperatūrų. [3]

Mineralai (Zeobau) yra naudojami grindų liejinių, stogų, blokų gamybai.

Ceolitas mišiniuose veikia kaip stabilizuotojas ir po to, kai įdedami ceolitai

(Zeobau), mišinys yra mažiau tekantis ir todėl su juo tampa lengviau dirbti.

Naudojant didesnes ceolito dozes – naudinga naudoti Portlando cementą, norint

padidinti jo atsparumą sulfatams. Todėl šis cementas yra rekomenduojamas

sudėtingiems panaudojimams agresyviose sulfato aplinkose, pavyzdžiui, cemento

suspensijoje, inkreciniame skystame cemente ir betone, skirtame specialiems

pamatams. Antras ceolito produktas statybų linijoje yra Klinomix, kuris sumažina

vandenyje tirpstančio chromo (VI) kiekį cemente ir yra naudojama kaip

antikorozinė medžiaga ir priemaiša dedama į cementą. [5]

Išvados *Gamtiniai ceolitai yra brangesni, tačiau turi geresnes fizikines savybes, nei

sintetiniai.

*Gamtinių ceolitų panaudojimo sritis labai plati, todėl tai vis didesnę

paklausą turinti medžiaga.

*Klinoptilolitas labiausiai paplitęs gamtinis ceolitas, taip pat jis slūgso

negiliai.

*Gamtinis ceolitas klinoptilolitas pasižymi geromis ryšamosiomis savybėmis,

kas užtikrina geras stiprumines savybės statybiniuose mišiniuose, taip pat tai

ekologiška medžiaga, adsorbuojanti tam tikras medžiagas.

73

Literatūra 1. B.Matulis, Z.Valančius, G.Vaickelionis Silikatai, aliuminosilikatai ir ceolitai.

Mokomoji knyga. Technologija. Kaunas, 2011.

http://www.ebooks.ktu.lt/eb/890/silikatai_aliumosilikatai_ir_ceolitai/ 74-103 psl.

Žiūrėta 2013-11-09.

2. A.Šačkus, J.Rousseau, C.Rousseau. Žalioji chemija. Technologija. Kaunas, 2012.

http://www.ebooks.ktu.lt/eb/367/zalioji_chemija/ 18-20 psl. Žiūrėta 2013-11-09.

3. http://www.elega.lt/index.php?lng=lt&action=page&id=535 Žiūrėta 2013-11-09.

4. http://www.bza.org/zeolites.html Žiūrėta 2013-11-09.

5. http://www.ceolitas.lt/produktai.html Žiūrėta 2013-11-09.

6. Cahit Bilim. Properties of cement mortars containing clinoptilolite as a

supplementarycementitious material. Turkey, 2011

7. Bulent Yılmaz, Ali Ucar, Bahri Oteyaka, Veli Uz. Properties of zeolitic tuff

(clinoptilolite) blended portland cement. Turkey, 2006.

http://www.ebooks.ktu.lt/eb/890/silikatai_aliumosilikatai_ir_ceolitai/

http://www.ebooks.ktu.lt/eb/367/zalioji_chemija/

http://www.elega.lt/index.php?lng=lt&action=page&id=535

http://www.bza.org/zeolites.html

http://www.ceolitas.lt/produktai.html%20Žiūrėta%202013-11-09

74

ĮVAIRIŲ KONSTRUKCIJŲ ŽALIUZIŲ ĮTAKA

LANGŲ ŠILUMINĖMS SAVYBĖMS

Effects on window thermal properties by various

window shades

Gintautas Šarlauskas Kauno technologijos universitetas

Abstract. The aim of this article is to review influence on thermal properties of window made by

various types of interior shades. Various combinations of three types of shades were tested, two roller shades with different opacity and vertical, rotating textile shade. Surface temperature was measured

using thermovision device in winter and summer, inside and outside. Temperature of selected object

inside was also measured to find out how shades block direct sunlight. The results were somehow controversial. For more accurate results, the experiment must be done in more controllable

environment.

Įvadas

Šiuolaikinis langas yra svarbus ir sudėtingas pastato elementas. Langas

skiriasi nuo kitų atitvarų tuo, kad atlikdamas vidinės erdvės atitvėrimo nuo išorės

funkciją, jis palieka vizualinį ryšį tarp vidaus ir išorės. Per langus patenka dienos

šviesa ir šviežias oras, per juos matom aplinka, vidaus erdvės vizualiai

sujungiamos su išore. Per langus žiemos metu prarandama šiluma, o vasarą

patalpos perkaitinamos. Tačiau šiandieninės langų technologijos iš esmės keičia

langų reikšmę energijos taupymo procese. Didėja ne tik gamybai naudojamų

medžiagų ir technologijų, bet ir langų panaudojimo pastatuose reikšmė.

1970 metais staigus energijos kainų padidėjimas sukėlė susirūpinimą pastatų

projektavimo, statybos ir eksploatavimo poveikiu aplinkai. Atsiradęs energijos

taupymo ir aplinkos saugojimo poreikis sudarė prielaidas naudoti efektyvesnes

atitvarines konstrukcijas ir šildymo sistemas. Šiuo laikotarpiu įvyko tikra langų

technologijų revoliucija. Langai tapo efektyvesni, jų gamybai pradėtas naudoti

stiklas su mažo išspinduliavimo dangomis, inertinių dujų užpildai [1].

Be įprastinių būdų, lango šilumos perdavimo koeficientui mažinti, vis dažniau

pradedama ieškoti netradicinių priemonių, kurios atlikdamos savo pagrindinę

funkciją, padėtų mažinti šilumos nuostolius per langus. Pirmieji tyrimai

orientuodavosi į lango centrinės dalies savybes, paskui buvo pastebėta, kad ko ne

didesnę svarbą turi stiklo pakraščiai prie rėmo. Šiuo metu vis daugiau dėmesio

75

skiriama tokiems elementams kaip žaliuzės, nestandartiniai rėmai, įvairus

montavimo išdėstymas ir pan. Nors žaliuzės nėra skirtos langų šiluminės savybėms

gerinti, tačiau įmanoma, jog jos suteikia tokį efektą. Šiuo tyrimu siekiama

išsiaiškinti, ar įvairių konstrukcijų medžiaginės žaliuzės pagerina langų izoliacines

savybes ir šiluminį inertiškumą.

Literatūros apžvalga

Užsienio literatūroje galima rasti nemažai panašaus pobūdžio tyrimų, kuriais

siekta išsiaiškinti, kaip įvairių konstrukcijų ir medžiagų žaliuzės veikia lango

šilumos perdavimo koeficientą. Vieni populiariausių tyrimų, buvo naudojant lango

viduje, tarp stiklų įmontuotas horizontalias žaliuzes iš aliuminio plokštelių.

Yahoda ir kt. tyrė būtent tokios konstrukcijos šilumos perdavimo koeficiento

priklausomybę nuo žaliuzių plokštelių pasvirimo kampo lango atžvilgiu. Tyrimą jie

atliko naudodami eksperimentinius ir skaitinius metodus. Skaičiavimams buvo

sudaryti trys skirtingi modeliai, kuriuose skyrėsi žaliuzių plokštelių plotis ir buvo

keičiamas plokštelių pasvirimo kampas. Naudojant baigtinių elementų metodą,

buvo skaičiuojami dvimačiai temperatūriniai laukai ir šilumos perdavimo

koeficiento vertės. Skaičiavimams buvo priimta, jog stiklo paviršiai yra laidūs

ilgųjų bangų spinduliuotei, tačiau veidrodiniai trumpų bangų spinduliuotei.

Skaitinio modeliavimo rezultatai buvo lyginami su eksperimentinėmis vertėmis.

Tam tikslui buvo padarytas vienas lango modelis ir įmontuotas į GHP aparatą,

kuris palaikė įvairias temperatūras abiejose modelio pusėse.

Iš gautų rezultatų buvo padaryta išvada, jog platinant žaliuzių plokšteles,

šilumos perdavimo koeficientas gaunamas mažesnis ir jis priklauso nuo jų

pasvirimo kampo. Pilnai atidarius koeficiento vertė gaunama didžiausia. Lyginant

eksperimentines vertes su modeliuotomis, matosi, jog realiai žaliuzių atidarymo

kampo įtaka yra didesnė, negu apskaičiuota [2].

Collins ir kt. atliko panašų tyrimą, baigtinių elementų metodu skaičiuodami

konvekcija ir spinduliavimu gautos šilumos perdavimą. Skaičiavimams jie naudojo

stabilaus, laminarinio srauto modelį, dvi skirtingas paviršiaus temperatūras

(šiltesnę ir šaltesnę negu aplinkos), du skirtingus atstumus nuo žaliuzės iki lango ir

tris žaliuzių atidarymo kampus [3]. Pagrindinis skirtumas nuo Yahoda ir kt. tyrimo

buvo tas, kad žaliuzės šiuo atveju buvo pritvirtintos lango išorėje, patalpos pusėje,

o ne tarp stiklų. Gauti rezultatai parodė, jog visais atvejais spindulinis ir

konvekcinis šilumos perdavimas buvo tokio paties dydžio ir tai reguliuoti būtų

galima nebent pasitelkiant kitokios emisijos gebos medžiagas. Atstumas nuo lango

iki žaliuzės labiausiai veikė konvekcinę srovę. Žaliuzėms tolstant nuo lango jos

pradeda veikti labiau kaip vienalytis kūnas, o ne kaip iš atskirų elementų sudaryta

plokštuma [3].

Tyrimą su horizontaliomis žaliuzėmis tarp stiklų atliko ir Garnet ir kt. Jie

eksperimentiniu būdu GHP aparate tyrė žaliuzių atidarymo kampo įtaką šilumos

perdavimo koeficientui. Žaliuzių atidarymo kampas buvo keičiamas į abi puses,

76

tiek prie šaltojo, tiek prie šiltojo paviršiaus. Atidarymo kampas buvo keičiamas 15°

intervalu nuo 0° iki 75°. Skaičiuojant šilumos laidumo koeficientą buvo įvertinti

vidaus ir išorės paviršiniai šilumos laidumo koeficientai (8 W/m2⋅K ir 23 W/m

2⋅K

atitinkamai). Gauti rezultatai rodo, kad didėjant žaliuzių uždarymo kampui,

šilumos perdavimo koeficientas gana ženkliai mažėja. Žaliuzes pakėlus šilumos

perdavimo koeficientas buvo lygus U=2,789 W/m2⋅K, žaliuzes nuleidus ir jas

pilnai atidarius koeficientas išaugo iki 3,065 W/m2⋅K, o pilnai uždarius sumažėjo

iki 2,221 W/m2⋅K. Kaip matome lango šilumos perdavimo koeficientas sumažėjo

net per 0,568 W/m2⋅K, o tai jau yra gana ženklus pokytis turintis įtakos šilumos

nuostolių mažinimui [4].

Tyrimo tikslai ir uždaviniai

Šiuo tyrimu buvo siekiama išsiaiškinti, kokią įtaką, lango šiluminėms

savybėms, daro įvairių konstrukcijų žaliuzės. Pagrindiniai tyrimo uždaviniai:

Išmatuoti paviršių temperatūras termovizoriumi, tiek vidaus, tiek lauko

pusėje, naudojant įvairias lango ir žaliuzių kombinacijas.

Atlikti gautų duomenų vizualinę analizę ir juos palyginti.

Nustatyti žaliuzių daromos įtakos (teigiamos ar neigiamos) stiprumą.

Suformuluoti ir pateikti išvadas.

Tyrimo metodai

Tyrimas buvo atliekamas termovizoriumi matuojant įvairių medžiagų ir

konstrukcijų žaliuzių paviršių temperatūras. Tyrimas vykdytas lauko sąlygomis, o

ne laboratoriniuose kontroliuojamos aplinkos stenduose. Matavimai buvo daromi

tiek patalpos viduje, tiek ir išorėje. Pirmiausia buvo išmatuojama neuždengto lango

temperatūra, tada pakaitomis užtraukiamos žaliuzės ir matuojamos jų paviršių

temperatūros. Kadangi stiklo temperatūros termovizoriumi tiksliai išmatuoti

negalima, ant stiklo buvo užklijuotos plono popieriaus juostos, kurias stebint per

termovizorių, buvo nustatoma stiklo paviršiaus temperatūra. Taip pat tyrimo metu

matavimo aplinkoje buvo stebima temperatūra ir santykinė drėgmė bei stebima

patalpoje esančio objekto temperatūra. Buvo tiriami keturi skirtingi variantai:

Žaliuzės atitrauktos, matuojama lango temperatūra

Vidinės žaliuzės (roletai) užtrauktos

Vidinės žaliuzės atitrauktos, užtrauktos viršutinės žaliuzės (medžiaginės,

vertikalios)

Užtrauktos tiek vidinės, tiek išorinės žaliuzės.

Atlikta vizualinė gautų duomenų analizė. Paviršių temperatūros lyginamos

tarpusavyje ir stebima, kaip jos keitėsi priklausomai nuo žaliuzių išdėstymo.

Matavimai buvo atlikti tiek šaltuoju, tiek šiltuoju metų laikotarpiu.

77

Rezultatai

Šaltojo laikotarpio matavimų rezultatai

Paviršių temperatūros matuojant iš vidaus.

5.1 pav. Visos žaliuzės atidarytos 5.2 pav. Vidinės žaliuzės uždarytos

5.3 pav. Išorinės žaliuzės uždarytos 5.4 pav. Visos žaliuzės uždarytos

Matavimo metu patalpoje temperatūra buvo t=18,4℃, santykinė drėgmė

RH=29,2%. Kaip matome, neuždengto lango paviršiaus temperatūra buvo apie

16℃. Langą uždengus vidinėmis žaliuzėmis (roletais), paviršiaus temperatūra

pakilo maždaug 0,5℃. Užtraukus viršutines, paviršiaus temperatūra padidėjo iki

17,4℃ (Δt = ~1,4℃). Užtraukus ir viršutines ir vidines žaliuzes rezultatas liko toks

pat, kaip užtraukus tik viršutines.

78

Paviršių temperatūros matuojant iš išorės.



Matavimo metu lauke temperatūra buvo t=-3,5℃, santykinė drėgmė

RH=46,7%. Neuždengto lango temperatūra siekė apie -6,5℃. Uždarius vidines

žaliuzes lango išorės paviršiaus temperatūra krito iki -10,0℃. Uždarius viršutines ir

visas žaliuzes kartu, lango paviršiaus temperatūra išorėje liko apie -10,0℃.

Tiesioginis saulės spinduliavimas šiems matavimams įtakos neturėjo, nes saulė tuo

metu švietė iš priešingos pusės. Kaip matome išorinio lango paviršiaus

temperatūra, uždarius žaliuzes, krito (Δ = 3,5℃), o tai reiškia, jog žaliuzėms

atitvėrus šiltą patalpos orą nuo lango, sumažėjo šilumos nuostoliai.

79

Šiltojo laikotarpio matavimų rezultatai

Paviršių temperatūros matuojant iš vidaus.



Matavimo metu patalpoje vidutinė temperatūra buvo t=25,7℃, o santykinė

drėgmė RH=55%. Neuždengto lango temperatūra siekė 31,0℃. Uždarius vidines

žaliuzes paviršiaus temperatūra padidėjo iki 33,4℃ (didesnio pralaidumo šviesai roletų atveju iki 32,7℃), o uždarius tiek viršutines, tiek abejas žaliuzes krito iki

30,1℃ (uždarius abejas žaliuzes, didesnio pralaidumo šviesai roletų atveju iki 29,7℃). Matavimo metu langą veikė tiesioginė saulės spinduliuotė, todėl galime

daryti išvadą, jog šios žaliuzės beveik nesulaiko ilgųjų bangų spinduliavimo, o

roletai, dėl savo konstrukcijos, sugeria didesnį kiekį šiluminės energijos ir jį

išspinduliuoja į patalpą.

80

Paviršių temperatūros matuojant iš lauko.

5.13pav. Visos žaliuzės atidarytos 5.14 pav. Vidinės žaliuzės uždarytos

5.15pav. Išorinės žaliuzės uždarytos 5.16 pav. Visos žaliuzės uždarytos

Matavimo metu temperatūra aplinkoje buvo t=29,2℃, o santykinė drėgmė

RH=47,5%. Neuždengto lango išorinio paviršiaus temperatūra siekė 32,8℃.

Uždarius vidines žaliuzes, temperatūra pradėjo kilti (t=34,1℃). Uždarant kitus

žaliuzių sluoksnius, išorinio lango paviršiaus temperatūra toliau kilo. Uždarius

viršutines, vertikalias žaliuzes t=35,8℃, o uždarius visas žaliuzes t=37,0℃.

81

Objekto, esančio patalpos viduje, temperatūros matavimų rezultatai.

5.17pav. Visos žaliuzės atidarytos 5.18 pav. Vidinės žaliuzės uždarytos


Kaip matyti iš matavimų rezultatų, objekto, esančio patalpoje, netoli lango,

temperatūra, palaipsniui uždarant žaliuzes, kilo. Tik uždarius abu žaliuzių

sluoksnius (roletus ir vertikalias medžiagines žaliuzes), objekto temperatūra

nukrito šiek tiek žemiau, nei buvo prie neuždengto lango.

Išvados

Atlikus tiriamąjį darbą, surinkus duomenis apie įvairių konstrukcijų žaliuzių

daromą įtaką langų šiluminėms savybėms, buvo padarytos tokios išvados:

1. Užsienio literatūroje sutinkami pavyzdžiai rodo, jog žaliuzės langų

konstrukcijoje veikia langų šilumos laidumą. Priklausomai nuo žaliuzių

konstrukcijos, medžiagos, ir atidarymo kampo, lango šilumos perdavimo

koeficientas gali pasikeisti tiek į didesnę, tiek į mažesnę pusę.

2. Iš žiemos metu atliktų matavimų duomenų matyti, jog šilumos atidavimas

į išorę yra sumažinamas ir tam užtenka vieno žaliuzių sluoksnio, kuris

yra atsitraukęs nuo lango apie 10cm.

3. Vasaros matavimų duomenys rodo, kad žiemą stebėtas šilumos nuostolių

sumažėjimas greičiausiai įvyko dėl to, kad žaliuzės atskyrė konvekcinę

šilto patalpos oro srovę nuo lango ir neleido jai apiplauti šalto stiklo

82

paviršiaus. Taip sutaupoma šiluma, tačiau ant atvėsusio stiklo, gali

pradėti kauptis drėgmė.

4. Norint tiksliau įvertinti žaliuzių poveikį langų šiluminėms savybėms,

reikia atlikti daugiau matavimų įvairesnėmis oro sąlygomis.

5. Tiksliam lango ir žaliuzių šilumos perdavimo koeficiento nustatymui

reikėtų tyrimą pakartoti laboratorinėmis sąlygomis, kontroliuojant

temperatūras abiejose pusėse, ir išmatuojant šilumos srautą.

Literatūra 1. Ramanauskas J., Bliūdžius R., Stankevičius V., „Langų šiluminės savybės“.

Technologija, Kaunas 2005.

2. Yahoda, D.S., Wright, J.L., „Heat Transfer Analysis of a Between – Panes

Venetian Blind Using Effective Longwave Radiative Properties,“ ASHRAE

Transactions, Vol. 110, Pt. 1., pp. 455-462 (2004)

3. Collins, M.R., Harrison, S.J., Oosthuizen, P.H., Naylor, D., „Heat Transfer from

an Isothermal Vertical Surface with Adjacent Heated Horizontal Louvers:

Numerical Analysis“, ASME Journal of Heat Transfer, Vol. 124, pp. 1072-1077,

2002

4. Garnet, J.M., Fraser, R.A., Sullivan, H.F., Wright, J.L., „Effect of Internal

Venetian Blinds on Window CEnter-Glass U-Values“, University of Waterloo,

Canada.

83

AKTYVUOTO STIKLO PANAUDOJIMAS

CEMENTINĖSE SISTEMOSE

Zeolitized glass reuse in cement systems

M.Šukutis, D.Vaičiukynienė, V.Vaitkevičius Kauno technologijos universitetas

Abstract. Ground glass in the cement-based materials can be used like pozzolanic addition. To increase ground glass pozzolanic characteristics it was zeolitized. Ground glass addition was used in the sample

to partial replacement of portland cement. Results show that sample, with optimum ground glass

addition, hydration temperature was increased. Also hydration could be increased or decreased, depending on species of addition. Results of compressive strength test, after 7 days hydrations, show,

that sample with 5% ground glass increase strength compared witch control sample. Replay this test

after 28 days hydrations determine, that compressive strength decrease compared witch control sample. The best results was got when 5% portland cement replacement of Z2 addition. In this case compressive

strength decrease 11% compared with control sample.

Įvadas

Bėgant laikui vis griežtėja aplinkosaugininkų reikalavimai mažinti kietąsias

atliekas ir perdirbti jas, kiek įmanoma daugiau. Todėl šiame darbe yra tiriamos bei

aptariamos galimybės racionaliai bei efektyviai panaudoti stiklo atliekas kaip

cemento pakaitalus.

Darbe yra aptariamos pagrindinės naudojamos medžiagos, tyrimų metodika,

perdirbto stiklo įtaka cementinio akmens cheminėms bei fizikinėms savybėms.

Stiklas yra amorfinė, izotropinė, kieta medžiaga. Buitinis stiklas yra sudarytas

daugiausia iš silicio dioksido (SiO2). Stiklas neturi tikslios lydimosi temperatūros,

kylant temperatūrai jis skystėja palaipsniui. Pagrindinis skirtumas tarp stiklo ir

kristalinės medžiagos yra tai, kad iš lydalo susidarant kristalams, jo savybės

keičiasi šuoliškai, o stiklo savybės – tolygiai, nuosekliai su kintančia temperatūra.

Maltas stiklas cementinėse sistemose gali būti naudojamas kaip pucolaninis

priedas. Norint sustiprinti malto stiklo pucolanines savybes jis buvo

ceolitizuojamas.

Ceolitai – tai didelė grupė mineralų, priskiriamų karkasinės sandaros,

aliumosilikatų hidratams. Pagrindinė ceolitų savybė yra atsparumas aukštoms

temperatūros, agresyvioms terpėms, jonizuojančio spinduliavimo poveikiui.

Ceolitai yra ekologiškai švari, inertinė ir netoksiška medžiaga. Ceolitiniai priedai

cementinėse sistemose bei jų hidratacijos procese įtakoja portlandito mineralo

Ca(OH)2 persikristalinimą į kalcio hidrosilikatinius (KHS) produktus. Be to

amorfinės struktūros ceolitinių priedų sintezė yra paprastesnė ir pigesnė nei

kristalinių ceolitų. [1-3]

http://lt.wikipedia.org/wiki/Silicis

http://lt.wikipedia.org/wiki/Silicis

84

1. Medžiagos ir tyrimo metodai

Šiame tyrime buvo naudojamas Portlandcementis (CEM I, 52,5R), maltas

stiklas, kurio sudėtyje Al2O3 = 2,81 %; SiO2 = 64,92 %; Na2O = 20,52 %; SO4-2

=

1,28%, Fe2O3 = 0,35 %, CaO = 5,34 %, MgO = 4,50 %, K2O = 0,27 %.

Cementiniams mišiniams ruošti buvo parinktas rišiklio ir vandens santykis

(V/R = 0.35), kuris buvo išlaikomas pastovus visuose tirtuose bandiniuose.

Bandiniuose 5, 10 ir 20% cemento buvo keičiama maltu stiklu. Bandiniai

suformuoti 20x20x20 mm formose ir kietinti 7 bei 28 paras.

Rentgeno difrakcinė analizė atlikta difraktometru DRON – 6. Naudota: CuKα

spinduliuotė, Ni filtras, detektoriaus judėjimo žingsnis – 0,02º, intensyvumo

matavimo trukmė – 0,5 s, anodinė įtampa Ua = 30 kV, srovės stiprumas I = 20 mA.

Difrakcinės kreivės buvo papildomai užrašytos 2 - 10º kampų intervale, naudojant

plokščią galinį grafito monochromatorių (d = 0.355 nm) ir matuojant intensyvumą

žingsnyje τ = 1s.

Malto stiklo elementonė sudėtis buvo nustatyta energiją skaidančiu rentgeno

spindulių spektrometru (EDS) su silicio tipo detektoriumi (SD3). Aktyvus plotas 5

fmm2/10 mm

2. Kolimatoriaus medžiaga – cirkonis.

Maltas stiklas buvo aktyvuotas naudojant žematemperatūrinę ceolitų sintezės

metodą.

Hidratacijos temperatūrų nustatymai buvo atlikti su 8 kanalų USB K tipo

termoporos duomenų surinkimo moduliu.

Bandinių su malto stiklo priedu gniuždomasis stipris buvo nustatinėjamas

kompiuterizuotu ToniTechnik 2020 presu.

2. Rezultatai ir jų aptarimas

Buvo naudota dviejų skirtingų metodų malto stiklo laužo ceolitizacija. Pirmu

atveju visų kietųjų komponentų reikiami kiekiai pasveriami ir sumaišomi. Po to

užpilamas reikalingas vandens kiekis ir dar kartą kruopščiai masė išmaišoma.

Ceolitizacijos procesas vyksta 3 valandas mišinį termiškai apdorojant 110±5 °C

temperatūroje. Po sintezės reakcijos produktuose perteklinis NaOH kiekis

išplaunamas vandeniu. Gauta medžiaga išdžiovinama ir naudojama kaip

portlandcemenčio pakaitalas cementinėse sistemose.

Buvo atlikta ceolitizuoto malto stiklo laužo rentgenograma, pateikta 2 pav.,

1kr. kreivėje visos esančios smailės (būdingos kristalinėms medžiagoms) yra

priskiriamos aliuminio hidroksidui (Al(OH)3).

Antruoju atveju, siekiant kad sintezės produktuose neliktų pradinių medžiagų

buvo paruoštas natrio aliuminato tirpalas, t. y. Al(OH)3 milteliai ištirpinti natrio

šarmo tirpale. Gautas tirpalas užpiltas ant likusių kietųjų komponentų ir papildomai

įpiltas reikiamas vandens kiekis. Toliau proceso eiga buvo tokia pati kaip ir pirmu

atveju. Rentgenografinė analizė parodė, kad šiuo atveju reakcijos produktus sudaro

natrio ir kalcio aliumosilikato hidratai (2pav. 2kr.).

85

2 pav. Malto ceolitizuoto stiklo laužo rentgenogramos. 1- Z1; 2- Z2. Žymenys: G –

aliuminio hidroksidas Al(OH)3; Z- natrio aliumohidrosilikatas Na8(AlSiO4)6(OH)2·4H2O; C

– kalcio aliumohidrosilikatas CaAl2Si2O8·4H2O.

Taip pat buvo atliekamas cemento tešlos hidratacijos temperatūrų nustatymas.

Ištyrus bandinius, kur buvo panaudotas paprastas maltas stiklo laužas (4, a pav.)

aukščiausia temperatūra buvo pasiekta bandinyje su 10% malto stiklo. Tačiau, kuo

didesnė dalis MS priedo buvo naudota (nuo 5 iki 15 proc.) tuo temperatūros

maksimumas buvo pasiekiamas vėliau, lyginant su kontroliniu bandiniu. Dėl to

galima teigti, kad MS priedas neženkliai užvėlins cementinio akmens hidrataciją.

a

86

b

c

4 pav. Naudotų priedų įtaka cementinės tešlos hidratacijos kreivėms. a) maltas stiklo

laužas; b) priedas Z1; c) priedas Z2

Priešingas efektas buvo gautas naudojant Z1 priedą (4, b pav.). Gauta, kad

aukščiausia temperatūra pasiekta bandinyje su 5% Z1 priedu. Taip pat pastebėta,

kad visais atvejais kai buvo naudojamas Z1 priedas, temperatūros maksimumas

buvo ankstyvesnis nei kontrolinio bandinio. Taigi tikėtina, kad bandiniai su Z1

priedu greičiau įgaus ankstyvąjį stiprumą.

Taip pat buvo atliktas bandymas su priedu Z2 (4, c pav.). Šiuo atveju, kaip ir

naudojant priedą Z1, aukščiausia temperatūra buvo pasiekta kai 5% cemento yra

87

pakeičiama priedu Z2. Tačiau šiuo atvejus temperatūros išsiskyrimas laiko

atžvilgiu buvo labai panašus kaip ir kontrolinio bandinio.

Sekantis tyrimo etapas - stiprio gniuždant nustatymas.

a

b

3 pav. Bandinių tankis po 7 parų (a) ir po 28 parų (b) kintant priedui bei jo kiekiui. MS -

malto stiklo priedas, Z1 - ceolitizuotas malto stiklo priedas 1, Z2 - ceolitizuotas matlo stiklo

priedas 2.

88

Nustačius bandinių stiprį gniuždant po 7 parų kietėjimo matoma (3, a pav.),

kad visais atvejais kai 5 % portlandcemenčio buvo pakeista priedais stipris

gniuždant buvo gautas didesnis nei kontrolinio bandinio. Kai naudojama daugiau

kaip 5% priedo, stipris gniuždant žymiai sumažėja ir gaunamas mažesnis nei

kontrolinio bandinio.

Iš duomenų, kurie gauti atlikus stiprio gniuždant bandymą po 28 parų

kietėjimo nustatyta (3, b pav.), kad bandiniuose kuriuose cementas dalinai

pakeičiamas priedais, stipris gniuždant gaunamas mažesnis nei kontrolinio

bandinio. Geriausias rezultatas gaunamas kai 5% cemento yra pakeičiama Z2

priedu.

Išvados

Iš gautų rezultatų galime daryti išvadą, kad naudojant 5% malto stiklo priedo,

ankstyvasis stiprumas gaunamas didesnis nei kontrolinio bandinio. Toliau didinant

priedo kiekį stipris gniuždant mažėja. Tačiau nustačius stiprį gniuždant po 28 parų

kietinimo gauta, kad visais atvejai kai buvo panaudoti malto stiklo priedai, stipris

gniuždant sumažėjo lyginant su kontroliniu bandiniu. Geriausias rezultatas buvo

gautas kai 5% portlandcemenčio buvo pakeista Z2 priedu. Šiuo atveju stipris

gniuždant sumažėjo 11% lyginant su kontroliniu bandiniu.

Literatūra 1. LST EN 197 - 1:2001. Cementas. 1 Įprastinių cementų sudėtis, techniniai

reikalavimai ir atitikties kriterijai. Vilnius.

2. Alfredas Balandis, Rimvydas Kamickas, Giedrius Vaickelionis „ Statybinių

medžiagų chemija. Silikatų ir stiklo chemija“ 2006.

3. D. Vaičiukynienė, V. Sasnauskas, V. Vaitkevičius „ Ceolitų sintezė ir jų

panaudojimas cementinėse sistemose“ (http://ktu.lt/saf/turinys/moksliniai-

tyrimai-0 ).

http://ktu.lt/saf/turinys/moksliniai-tyrimai-0

http://ktu.lt/saf/turinys/moksliniai-tyrimai-0

89

KAUNO JĖZUITŲ KOMPLEKSO PLĖTROS

IDĖJA / TERASOS APŽELDINIMO VIZIJA

The Development Idea of Kaunas Jesuit Complex /

Terrace Landscaping Vision

Vaiva Vaitkevičiūtė ir Monika Bartkutė Kauno technologijos universitetas

Abstract. The aim of this article is to overview the roof greening possibilities, technologies and to offer

some ideas how to create a green zone in City hall square, Kaunas. The main idea is to relate the

historical gardening styles, structures and apply them to nowadays projects and green-roofs development in Kaunas.

Įvadas

Rotušės aikštė nuo viduramžių - pagrindinė susibūrimo vieta, kurioje buvo

trys visuomeniniai centrai: bažnyčia, turgus ir miesto rotušė. Modernėjančiame

Kaune Rotušės aikštė turi daug konkurentų (pvz. prekybos centrai, galerijos, klubai

ir pan.) Todėl reikėtų sugrąžinti Rotušės aikštei jos reikšmingumą, formuojant

naujas susibūrimo vietas, žaliąsias erdves ir traukos centrus turistams ir

miestiečiams. Kaunas vadinamas žaliuoju miestu, bet jo reprezentacinėje zonoje

trūksta suformuotų, sukultūrintų žaliųjų erdvių Ant Jėzuitų vienuolyno, įsikūrusio

Rotušės aikštėje, esanti apie 400 kv. m. atvira terasa būtų tinkama vieta žaliajam

kampeliui, tyro oro erdvei viduryje miesto, skirtai susikaupimui ir vietiniams

susibūrimams. Šio straipsnio tikslas: apžvelgti apželdinimo struktūras ir

technologijas, pasiūlyti idėjų, kaip sukurti dar vieną vietą apžvalgai ir poilsiui

Kauno Rotušės aikštėje.

1. Sodų projektavimo struktūrų apžvalga

„Sodų ir parkų kūrimo istorija glaudžiai susijusi su apskritai visos

dekoratyvinės sodininkystės ir jos tradicijų istorine raida <...> Kuriant sodus ir

parkus buvo atrasta daugybė kompozicinių priemonių ir būdų, tebenaudojamų ir

šiandien.“ [5]

Sodų vystymosi raidoje išryškėjo dvi labai skirtingos sodų struktūros -

reguliarioji ir laisvoji.

Reguliariosios struktūros ištakos siekia senovės Egipto laikus. Jai būdinga

griežta sodų struktūra, kuri susiformavo dėl racionalios drėkinimo sistemos: tiesių

ir statmenai susikertančių kanalų, plačios ir tiesios procesijų gatvės, kurią

apsodindavo palmėmis. Dėl šių priežasčių plane ilgam įsivyravo simetrija, išilginė

90

ašis, naudos ir grožio derinimas. Griežtas ir tvarkingas sodų planavimo būdas buvo

naudojamas ir senovės Persijoje. Kompozicijos pagrindą sudarė dvi statmenai

susikertančios ašys, o sodo teritorija dalinama į įvairaus dydžio geometrinius

sklypus. Panašiu principu buvo formuojami ir senovės Romos sodai, tik papildomi

parteriais, fontanais, nimfėjais, baseinais, portikais ir skulptūromis. Reguliarioji

sodų struktūra suklestėjo Renesanso laikotarpiu Prancūzijoje ir Italijoje. Itališkas

sodas daug paprastesnis, labiau pritaikytas paprastam žmogui dėl savo mažesnio

mastelio, tuo tarpu Prancūziškasis asocijuojasi su karalių ir valdovų rūmais,

kadangi yra labai monumentalus. Vėliau reguliarioji sodo struktūra paplito

Olandijoje, Anglijoje, Vokietijoje, Austrijoje ir Rusijoje.

Laisvoji sodų kompozicija gimė tolimuosiuose rytuose, senovės Kinijoje, 11a.

pr. Kr. Gamta buvo svarbiausia žmogaus gyvenime. Kinijos sodininkai stengdavosi

atkartoti būdingą peizažą, kurti natūralistinius vaizdus. Šios struktūros atsiradimas

paremtas vieningumo, sąsajos su gamta ieškojimu. Tokiu būdu susiformavo ne tik

nauja sodų želdinimo struktūra, bet ir idealizuotas peizažo modelis. Panaši sodų

kūrimo filosofija, paremta ne tik jausmais, bet ir tikėjimu, buvo išsivysčiusi ir

senovės Japonijoje. Išskiriamos dvi pagrindinės Japoniškojo sodo formavimo

kryptys: imituojanti kalnuotą peizažą, pavyzdžiui, šventojo Fudžijamos kalno

formą ir lygumų, kuri atkartoja upių, jūrų, salų krantų linijas. Japoniškas sodas

išsiskiria savo nedideliais matmenim ir asimetrija.18 amžiaus Europoje

susidomima laisvojo plano sodais. Laisvoji struktūra išsivysto į angliškąjį parką,

kuriam būdingas natūralumo siekis, priešprieša prancūziškajam dirbtinumui ir

reprezentacijai. [3;5]

Sodų planavimo struktūra (Europoje)

Reguliarioji Laisvoji Prancūziškas stilius Itališkasis stilius Angliškasis stilius

Prancūziško stiliaus

pavyzdys [7]

Itališkojo stiliaus pavyzdys

[7]

Angliškojo stiliaus

pavyzdys [6]

2. Sodų želdinimo tipų pritaikymas kuriant žalius stogus

Šiais laikais mieste, kur mažai vietos, sodas gali būti perkeliamas ant stogo.

Tai ne tik puošia miestą ir prideda jam estetikos, bet ir grynina orą. Toks

apželdinimas labai populiarus vakarų ir pietų Europoje, o Lietuvoje tai yra dar tik

idėja. Kas yra žalias stogas? Tai – pastato stogas visiškai ar iš dalies padengtas

dirvožemiu ir augalija, atskirtas nuo stogo dangos hidroizoliaciniu ir drenažo

91

sluoksniais. Išanalizavus literatūrą, galima teigti, kad apželdinti stogai grynina

miesto orą, suteikia papildomos erdvės gausiai užstatytose teritorijose, suteikia

geresnę garso izoliaciją, padeda palaikyti temperatūrą (vasarą patalpoje sulaiko

vėsą, žiemą – šilumą), prailgina stogo eksploatacijos laiką, atitinka ekologinės

statybos principus, kadangi kompensuoja dėl statybų prarastus plotus, saugo stogo

konstrukcijas nuo didelių temperatūrų svyravimų, suteikia aplinkai estetiškumo.

Deja, galima pastebėti ir apželdintų stogų trūkumų: jie reikalauja stipresnės stogo

konstrukcijos, didesnių išlaidų įrengimui ir daugiau priežiūros.

Pagal apželdinimo intensyvumą ir augalų pobūdį išskiriamos dvi stogų

apželdinimo kryptys: ekstensyvusis ir intensyvusis apželdinimas. Prilygstančiam

parkams intensyviam apželdinimui gali būti naudojami aukštaūgiai augalai:

krūmai, medžiai. Šiam želdinimui gali būti panaudota ir reguliariojo, ir laisvojo

sodo struktūros. Apželdinant stogą ekstensyviai, auginami augalai, kuriems užtenka

3-10 cm žemės sluoksnio, jie turėtų būti atsparūs sausrai, saulės radiacijai, šalčiui,

ilgaamžiai, nereiklūs priežiūrai. Ekstensyvaus pobūdžio želdynus labai veikia

vandens kiekio svyravimai, todėl čia netinka augalai, kuriems nuolat reikia

drėgmės, augalija turėtų būti minimali: samanos, prieskoniniai augalai, vaistinės

žolės, viržiai, šilokai ir jų deriniai su žole. Šiam stogo apželdinimo tipui gali būti

pritaikomi tiek laisvosios, tiek reguliariosios sodų želdinimo struktūros, bet tik jų

simboliai ar užuominos, nes privalu atsižvelgti į stogo konstrukciją. [1;2]

3. Idėjos ir pasiūlymai Kauno Jėzuitų vienuolyno žaliajam stogui

Jėzuitų vienuolyno stogo konstrukcija gali atlaikyti 100kg/kv.m. Todėl, jeigu

nenorime stiprinti stogo konstrukcijos, šiam stogui galima taikyti ekstensyvų

apželdinimo tipą, kuris suteikia tik 30-150 kg/kv. m papildomą apkrovą.

Pirmoji idėja - ramybės sodas. Šio parko vizija kyla iš sumodernintos laisvos

sodo formavimo struktūros, kurios ištakos siekia senovės Rytus. Kadangi dažniausi

sodo lankytojai būtų vienuoliai, sodas turėtų būti skirtas susikaupimui, galbūt net

Intensyviai apželdintas stogas [8] Ekstensyviai apželdintas stogas [4]

Stogų želdinimo tipai Ekstensyvus

Intensyvus

92

meditacijai. „Jausdamas gamtos grožį, žmogus suvokia ir dieviškąjį grožį“ [5].

Taigi norėdamas atrasti save, žmogus pirmiausia turi rasti ryšį su gamta. Kad sodas

teiktų kuo daugiau ramybės, jo kompozicija – horizontali. Idėjoje svarbiausia

planinė struktūra, o ne aukštingumas. Šis sodas neiššaukiantis nei spalvomis, nei

formomis, kad niekas papildomai neblaškytų dėmesio, kad lankytojai matytų visus

senamiesčio privalumus ir vaizdus, pastebėtų sodo smulkmenas. Labiausiai idėją

atspindintys augalai: samanos, žemaūgės kalninės pušys, dekoratyviniai kadagiai,

šilokai.

Antra idėja – sumodernintas reguliaraus plano sodas. Jo struktūra – aiški

užuomina į pastato statybos laikus, baroko laikotarpį, kada ir suklestėjo

prancūziškas ir itališkas sodai, paremti aiškia ornamentika. Pagrindinė mintis -

sukurti simetriško plano ornamentus, tačiau formuoti juos ne iš krūmų, o iš

specialiai pagal planinę struktūrą išformuotų vazonų. Jie pintųsi į vientisą takų

sistemą, kuri priverstų ilgiau pasivaikščioti. Šios idėjos esmė - ne atkartoti, o

funkcionaliai pritaikyti reguliarųjį planą ir pabrėžti pastato kontekstą ir santykį su

šių laikų poreikiais. Vazonai būtų pritaikyti auginti daržoves, uogas, prieskonius,

kviečius, ajerus, linus, kad sodas ne tik teiktų estetinę vertę, bet ir būtų

funkcionaliai išnaudotas.

Penkių pojūčių sodas – trečia idėja. Jos pagrindas – penkių pojūčių

meditacija. Ji leidžia žmogui pažinti aplinką lytėjimu, regėjimu, klausa, skoniu ir

uosle. Idėjos esmė yra priversti žmogų ne tik apsilankyti sode, bet iš esmės pajusti

sodo ir vietos dvasią, susimąstyti, atitrūkti nuo kasdienybės. Galima paliesti

kaktusą, pauostyti levandų kvapo, nusiskinti ką nors skanaus (uogą ar pomidorą),

pasiklausyti vandens čiurlenimo ir vėjo varpelių, pasižvalgyti į gražius vaizdus.

Tačiau pažiūrėti į sodą ir aplinką ne tik filosofiškai, bet ir linksmai, kadangi sodas

formuojamas iš žaismingų elementų: kubelių, kurie jungiasi ir „žaidžia“. Vazonai,

takeliai, suoleliai - viskas sudaryta iš tarpusavy sujungtų medinių kubelių.

Išvados

Rotušės aikštę galima padaryti lankomesnę ir aktualesnę suformuojant

joje daugiau žaliųjų erdvių. Viena iš jų galėtų būti Jėzuitų žalioji terasa.

Kauno miesto reprezentacinę zoną galima atnaujinti tęsiant jau esamas

sodų formavimo tradicijas, supinant senamiesčio istoriją ir naujas stogų

apželdinimo idėjas.

Labiausiai esamai situacijai tinka ekstensyvus stogų apželdinimas, kurio

idėją papildo tiek laisvoji, tiek reguliarioji sodų želdinimo struktūros, tačiau galėtų

būti taikomi tik jų simboliai ar užuominos, nes privalu atsižvelgti į stogo

konstrukciją.

Kiekviena pasiūlyta idėja yra ne tik estetiška, bet ir atspindi gilesnę mintį

arba teikia naudą.

93

Summary

The city hall square of Kaunas can be made much more visitable by creating

more green places. One of them could be Jesuit green-roof terrace.

Representational Kaunas zone could be renewed by continuing the existing

gardening traditions, old-town historical image and applying them to new green-

roofs tendence. The most applyable green-roof type is extensive in which freeform

or regular gardening styles could be used.

But only symbols or hints could be used in the garden of such style. It is very

important to pay attention to the constructions of the roof. Every suggested idea is

not only esthetical but shows the profound idea and has its benefits, as well.

Literatūra 1. http://www.supernamai.lt/stogu_apzeldinimo_technologija/ (žiūrėta 2013-10-10).

2. http://www.namuplanai.lt/straipsniai/path/apzeldintas_stogas (žiūrėta 2013-10-

08).

3. http://www.visainfo.lt/imoniu-straipsniai/apzeldinimas-aplinkos-stiliai-855.

4. http://www.sodobites.lt/terasu_balkonu.html (žiūrėta 2013-10-08).

5. Balkevičius J. 2010. Sodų meno stilių raida. Vilnius, Vilniaus dailės akademijos

leidykla.

6. Hobhouse P. 2002. The Story of Gardening. London, Dorling Kindersley Limited.

7. Kluckert E. 2005. European Garden Design from Classical Antiquity to the

Present Day. Abingdon, KÖNEMANN.

8. http://www.ddgreenperspective.com/2012_08_01_archive.html (žiūrėta 2013-11-

08).

http://www.sodobites.lt/terasu_balkonu.html

94

PLASTIKO TEKINIMO ATLIEKŲ ĮTAKA

CEMENTINIO AKMENS FIZIKINĖMS IR


The influence of plastic grinding waste to the physical

and mechanical properties of the cement stone

L. Venčkauskas, M. Daukšys Kauno technologijos universitetas

Abstract. Today in our world various waste are accumulating rapidly, therefore it is essential finding some ways how to decrease the amount of waste storage. One of the methods is use waste as secondary

raw material for new products manufacturing or for properties modification of existing materials. The

researches of physical and mechanical properties of the cement stone (W/C – 0.4) containing plastic (PVC) shavings are done in order to find the possibility to use them in concrete making. The spread of

cement slurry, density, flexural and compression strength of cement stone as well as the dependence

between deformation and destructive force are established. On the basis of the research, the results show that by increasing the amount of plastic shavings till 3.0% in respect to the amount of cement, the

spread of cement slurry is decreased up to 14%, the density of cement stone is decreased up to 0.9%, the

compressive strength is decreased up to 25% compared to the reference specimen without shavings. On the other hand, the flexural strength of cement stone is increased till 8% when the amount of shavings is

3.0% of the cement mass. A larger amount of PVC shavings causes the destruction of specimen at

greater deformations.

Įvadas

Žmonių populiacijai augant, didėja poreikis įvairiems daiktams, naujiems

pastatams, auga pramonė ir taip pat didėja išmetamų atliekų kiekis. Siekiant

mažinti atliekų kaupimą sąvartynuose tenka ieškoti galimybių kaip atliekas

panaudoti antrą kartą. Šiuo metu viena iš pagrindinių monolitinių konstrukcijų

statybinių medžiagų yra betonas, todėl atliekų, kaip antrinių žaliavų panaudojimas

betono gamyboje galėtų padėti sumažinti atliekų sąvartynuose kiekį.

Atlikus literatūros šaltinių apžvalga išskiriamos dvi pagrindinės antrinių

žaliavų panaudojimo betonuose kryptys. Pirma kryptis – mechaniškai, termiškai ir

kitaip apdirbtų atliekų panaudojimas keičiant rišančiąją medžiagą – cementą

antrinėmis žaliavomis. Tokio pobūdžio tyrimus atliko mokslininkai Gualtieri,

Boccaletti (2011) tyrę asbocemento panaudojimą, Vaitkevičius et al. (2012) tyrę

maltų granito atsijų įtaką betonui, Nassar, Soroushian (2012) malto stiklo

panaudojimą ir kita. Antra kryptis – panaudoti apdorotas atliekas kaip dirbtinus

užpildus betonui gaminti, pvz. maltas stiklo atliekas (Maier, Durham 2012), pūsto

stiklo atliekas (Limbachiya et al. 2012), keramikos šukes (Katzer, Domski 2013),

automobilių padangų gumą (Benazzouk et al. 2007) ir kita. Visais atvejais

95

nustatyta, kad atitinkamu santykiu naudojant antrines žaliavas su pirminėmis,

gautos betono savybės yra ne prastesnės, o kartais ir geresnės, nei standartinio

betono.

Šiomis dienomis įvairiuose įrengimuose plačiai naudojamos iš plastiko

pagamintos dalys, kurios savo savybėmis kai kuriais atvejais pralenkia plienines

dalis. Apdirbant plastikus tekinimo, frezavimo, pjovimo būdais susidaro daug

plastiko drožlių, kurios savo forma ir savybėmis panašios į betono armavimui

naudojamas polimerines fibras (plaušą).

Betono armavimui naudojamos fibros ir plaušai, kurie gali būti plieniniai arba

polimeriniai. Fibros gaminamos iš medžiagų, pasižyminčiu dideliu tamprumu,

todėl po betono mišinio maišymo ir jo sutankinimo išlaiko savo formą. Plaušai

gaminami iš mažu tamprumu pasižyminčių medžiagų, todėl mišinio maišymo ir

tankinimo metu plaušai atitinkami deformuojasi. Betono mišiniuose naudojami

polimerinai plaušai mažina plastines ir suslūgimo deformacijas, dilumą, didina

betono atsparumą smūgiams, ugniai, užšaldymo ir atšildymo ciklų poveikiui,

gerina betono liekamąjį stiprumą lenkiant (Sripkiūnas 2007).

Plieno tekinimo atliekų panaudojimo betonuose galimybės buvo tirtos

ankstesniame autoriaus darbe (Venčkauskas 2012). Atliekant tyrimus buvo

nustatyta, kad didinant plieno drožlių kiekį iki 60% cemento masės, cemento tešlos

pasklidimas ir gniuždomasis stipris mažėjo, tuo tarpu lenkiamasis stipris gautas

didesnis nei kontrolinės sudėties be drožlių, o maksimalus gautas su 30% drožlių

cemento masės.

Plastiko tekinimo drožlių, kaip antrinės žaliavos, panaudojimas betonuose

vietoj tam gaminamų polimerinių plaušų padėtų spręsti plastiko utilizavimo

problemą (aplinkos oro tarša, energijos resursai lydant, deginant plastikus),

sumažintų plaušu armuoto betono gamybos kaštus. Siekiant išsiaiškinti plastiko

tekinimo drožlių panaudojimo betonuose galimybes buvo atlikti cementinio

akmens su plastiko drožlėmis tyrimai.

96

Naudotos medžiagos Tyrimams buvo naudotas AB “Akmenės cementas” portlandcementis CEM

II/A-LL 42,5 R (MA) (A). Cemento dalelių savitasis paviršius 360 m2/kg, dalelių

tankis 3110 kg/m3, normalaus tirštumo tešlos vandens sąnaudos 23,8, rišimosi

pradžia 185 min, gniuždymo stipris po 28 parų kietėjimo 44,1 MPa.

Tyrime naudotos plastiko drožlės, kurios susidaro apdirbant plastiką tekinimo

būdu. Tyrime naudotų plastiko tekinimo drožlių vaizdas pateiktas 2.1 paveiksle.

2.1 pav. Tyrime naudotos plastiko drožlės

Plastiko drožlės buvo paimtos iš uždaro atliekų sandėlio. Atliekant tyrimus

plastiko drožlės nebuvo specialiai ruošiamos, t.y. nebuvo valomos, rūšiuojamos ar

smulkinamos. Iš 2.1 pav. matyti, kad plastiko tekinimo proceso metu susidarančių

plastiko drožlių forma yra įvairi: tiesios, riestos, spiralinės, susuktos ir pan., drožlių

paviršius lygus arba šiurkštus (sueižėjęs). Laboratorijoje nustatytas plastiko drožlių

tankis yra apie 1335 kg/m3. Pagal įmonėje, iš kurios buvo paimtos drožlės, detalių

gamybai naudojamus plastiko ruošinius ir plastikų tankių lentelę (www.pvc.org)

galima daryti prielaidą, kad tai yra PVC drožlės.

Tyrimų metodika

Cemento tešlos buvo maišomos priverstinio maišymo laboratorinėje

maišyklėje „Automix“. Cementas ir plastiko drožlės buvo dozuojamos pagal masę,

o vanduo – pagal tūrį. Tyrimo metu cemento tešlos vandens ir cemento santykis

buvo pastovus – 0,4. PVC drožlių kiekis buvo didinamas kas 0,5% cemento masės

ir tyrimo metu kito ribose nuo 0,5 iki 3%. Tyrime naudotų cemento tešlų sudėtys

pateiktos 3.1 lentelėje. Skaičius prie sudėčių žymėjimo CP parodo drožlių kiekį

procentais cemento masės. Sudėtis CP0 laikoma kontroline.

97

3.1 lentelė. Cemento tešlų sudėtys 1 m3 mišinio

Medžiaga Cemento tešlos sudėtis žymėjimas

CP0 CP0.5 CP1.0 CP1.5 CP2.0 CP2.5 CP3.0

CEM II/A-LL 42,5 R (MA), kg 1386 1386 1386 1386 1386 1386 1386

Vanduo, l 554,4 554,4 554,4 554,4 554,4 554,4 554,4

V/C 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

PVC drožlės, kg 0 6,93 13,86 20,79 27,72 34,65 41,58

Cementinio akmens bandiniai prizmės (40×40×160 mm) buvo formuojami

metalinėse formose. Iš kiekvienos sudėties pagaminta po šešis bandinius. Formose

bandiniai buvo laikomi 20 val., esant aplinkos oro temperatūrai 20±2 °C. Išimti iš

formų cementinio akmens bandiniai buvo kietinami 28 paras vandenyje, kurio

temperatūra 20±2ºC. Cementinės tešlos sklidumas nustatytas Suttardo

viskozimetru. Cementinio akmens tankis apskaičiuojamas bandinio turį padalinus

iš bandinio masės. Cementinio akmens lenkiamasis ir gniuždymo stipriai nustatyti

remiantis standarto LST EN 196-1 keliamais reikalavimais.

Tyrimų rezultatai

Cemento tešlos sklidumo priklausomybė nuo PVC drožlių kiekio cemento

masės tešloje pavaizduota 4.1 paveiksle.

Iš šio paveikslo matyti, kad Suttardo viskozimetru nustatytas tešlos sklidumas

kinta neproporcingai plastiko drožlių kiekiui cemento masės. Dedant drožlių į tešlą

iki 1,5% cemento masės, tešlos sklidumas išlieka beveik pastovus, t.y. kinta ribose

nuo 140 mm (be drožlių) iki 139 mm. Toliau didinant drožlių kiekį iki 3,0%

cemento masės tešlos sklidumas vis labiau mažėja. Esant plastiko drožlių kiekiui

3,0% cemento masės, jis siekia 120 mm, arba sumažėja 14% lyginant su kontroline

tešlos sudėtimi. Plastiko drožlių riesta, lenkta forma ir šiurkštus paviršius turi

4.1 pav. Cemento tešlos su plastiko

drožlėmis sklidumas, nustatytas

Suttardo viskozimetru

4.2 pav. Cemento tešlos sklidumo

vaizdas, esant CP2.5 sudėčiai

98

įtakos cemento tešlos sklidumui. Esant didesniam plastiko drožlių kiekiui, jos

sukimba tarpusavyje ir padidina rišlumą tarp atskirų cemento tešlos sluoksnių,

todėl mažėja cemento tešlos sklidumas.

PVC drožlių pasiskirstymo cementinio akmens bandinio skerspjūvyje kitimas

didėjant plastiko drožlių kiekiui cemento masės matomas 4.3 paveiksle. Iš šio

paveikslo matyti, kad plastiko drožlės cementinio akmens bandinio (40×40×160

mm) skerspjūvyje pasiskirsto nevisiškai tolygiai. Plastiko drožlės dėl savo

sudėtingos formos ir šiurkštaus paviršiaus maišymo metu yra linkę tarpusavyje

sukibti ir netolygiai pasiskirsto bandinio tūryje jo formavimo metu.

CP0

CP0.5

CP1.0 CP1.5

CP2.0 CP2.5 CP3.0

4.3 pav. Cementinio akmens su plastiko drožlėmis skelto paviršiaus vaizdas

Cementinio akmens tankis, kaip matyti iš 4.4 paveikslo, mažėja didėjant

plastiko drožlių kiekiui cemento masės, nes PVC drožlių savitasis tankis beveik 2

kartus mažesnis nei cementinio akmens. Cementinio akmens kontrolinės sudėties

tankis gautas 1935 kg/m3. Esant 0,5% plastiko drožlių kiekiui cemento masės,

cementinio akmens tankis sumažėja apie 0,9% lyginant su kontroline sudėtimi (iki

1918 kg/m3). Didinant drožlių kiekį iki 3,0% cemento masės cementinio akmens

tankis sumažėja apie 3% lyginant su kontroline sudėtimi (iki 1875 kg/m3).

99

Cementinio akmens su PVC drožlėmis gniuždymo stipris gaunamas mažesnis, nei

kontrolinės sudėties. Iš 4.5 paveikslo matyti, kad cementinio akmens gniuždymo

stipris, didėjant PVC drožlių kiekiui cemento masės, palaipsniui mažėja. Didinant

plastiko drožlių kiekį iki 3,0% cemento masės cementinio akmens gniuždymo

stipris gaunamas apie 25% mažesnis nei kontrolinės sudėties, t.y. sumžėja nuo

68,8 MPa iki 51,5 MPa. PVC drožlių tamprumo modulis yra mažesnis nei

cementinio akmens, todėl didėjant apkrovai atsirandančius įtempimus bandinyje

perima cementinis akmuo, o PVC drožlės nesunkiai deformuojasi, be to didesnis

drožlių kiekis labiau sumažina faktinį cementinio akmens skerspjūvio plotą

bandinyje, todėl ir gauname gniuždymo stiprio sumažėjimą.

Cementinio akmens lenkimo stiprio priklausomybė nuo PVC drožlių kiekio

pateikta 4.6 paveiksle. Iš šio paveikslo matyti, kad didinant plastiko drožlių kiekį

iki 2,0% cemento masės, cementinio akmens lenkimo stipris padidėja iki 6%

lyginant su kontroline sudėtimi. Kontrolinės sudėties lenkimo stipris gautas

2,45 MPa. Esant drožlių kiekiui 2,0% cemento masės jis siekia 2,60 MPa. Toliau

didinant palstiko drožlių kiekį iki 3,0% cemento masės cementinio akmens

lenkimo stipris nežymiai padidėja iki 2,66 MPa, t.y. padidėja apie 8% lyginant su

kontroline sudėtimi. Bandinio lenkimo metu tempimo zonoje atsirandančius

įtempimus perima PVC drožlės ir tai lemia cementinio akmens lenkimo stiprio

padidėjimą. Bandiniai suiro po plastiko drožlių nutraukimo, suirimo plokštumoje

nepastebėta drožlių išsitraukimo iš cementinio akmens požymių. Tai rodo, kad

PVC drožlės gerai sukimba su cementiniu akmeniu, tačiau jų stipris nėra

pakankamas siekiant aukštesnių cementinio akmens lenkimo stiprio rezultatų.

4.4 pav. Cementinio akmens

tankio priklausomybė nuo plastiko

drožlių kiekio

4.5 pav. Cementinio akmens

gniuždymo stiprio priklausomybė nuo

plastiko drožlių kiekio

100

Cementinio akmens bandinių su PVC drožlėmis maksimalaus įlinkio ir

didžiausios bandinį paveikusios jėgos, kuri sukelia šį įlinkį, kitimas priklausomai

nuo plastiko drožlių kiekio pavaizduotas 4.7 paveiksle. Iš šio paveikslo matyti, kad

didžiausia cementinio akmens bandinį paveikusi jėga svyruoja ribose nuo 0,89 iki

1,10 kN, tuo tarpu įlinkis nuo 91,0 iki 129,8 µm. Didžiausia cementinio akmens

bandinį paveikusi jėga priklauso nuo plastiko drožlių kiekio. Kuo plastiko drožlių

daugiau, tuo didesnės jėgos reikia, norint suardyti bandinį. Be to, esant didesniam

plastiko drožlių kiekiui cementiniame akmenyje, bandinys suyra prie didesnių

deformacijų.

Išvados

1. Plastiko drožlių riesta, lenkta forma ir šiurkštus paviršius turi įtakos

cemento tešlos sklidumui. Didinant plastiko drožlių kiekį iki 3,0%

cemento masės, cemento tešlos sklidumas sumažėja apie 14% lyginant

su kontroline sudėtimi.

2. Plastiko drožlės dėl savo sudėtingos formos ir šiurkštaus paviršiaus

maišymo metu yra linkę tarpusavyje sukibti ir netolygiai pasiskirsto

bandinio tūryje jo formavimo metu.

3. Didinant plastiko drožlių kiekį iki 3,0% cemento masės cementinio

akmens tankis sumažėja apie 3,0% lyginant su kontroline sudėtimi.

4. Cementinio akmens su PVC drožlėmis gniuždymo stipris gaunamas apie

25% mažesnis lyginant su kontroline sudėtimi, kai plastiko drožlių

kiekis yra 3,0% cemento masės.

5. PVC drožlės padidina cementinio akmens bandinių lenkimo stiprį. Esant

plastiko drožlių kiekiui 2,5–3,0% cemento masės gaunamas apie 8%

didesnis cementinio akmens lenkimo stipris nei kontrolinės sudėties. Be

4.6 pav. Cementinio akmens lenkimo

stiprio priklausomybė nuo plastiko drožlių

kiekio

4.7 pav. Cementinio akmens bandinių įlinkio

ir lenkimo jėgos priklausomybė nuo plastiko

drožlių kiekio

101

to, esant didesniam plastiko drožlių kiekiui cementiniame akmenyje,

bandinys suyra prie didesnių deformacijų.

Literatūra Gualtieri A.F., Boccaletti M. 2011. Recycling of the product of thermal inertization of

cement–asbestos for the production of concrete. Construction and Building Materials,

Volume 25, Issue 8, August 2011, p. 3561-3569.

Katzer J., Domski J. 2013. Optimization of fibre reinforcement for waste aggregate

cement composite. Construction and Building Materials, Volume 38, January 2013, p. 790-

795.

Limbachiya M., Meddah M. S., Fotiadou S. 2012. Performance of granulated foam

glass concrete. Construction and Building Materials, Volume 28, Issue 1, March 2012, p.

759-768.

Maier P. L., Durham S. A. 2012. Beneficial use of recycled materials in concrete

mixtures. Construction and Building Materials, Volume 29, April 2012, p. 428-437.

Nassar R., Soroushian P. 2012. Strength and durability of recycled aggregate concrete

containing milled glass as partial replacement for cement. Construction and Building

Materials, Volume 29, April 2012, p. 368-377.

Skripkiūnas G. 2007. Statybinių konglomeratų struktūra ir savybės: vadovėlis.

Kaunas: Vitae Litera., p. 208-212.

Vaitkevičius V., Šerelis E., Lygutaitė R. Production waste of granite rubble utilisation

in ultra high performance concrete. Advanced Construction 2012 : proceedings of the 3rd

international conference, 18-19 October, 2012, Kaunas, Lithuania / Kaunas University of

Technology. Kaunas: Technologija., p. 144.

Venčkauskas L., Daukšys M., Klovas A. 2012. Properties of the cement stone

containing steel shaving waste. Advanced Construction 2012 : proceedings of the 3rd

international conference, 18-19 October, 2012, Kaunas, Lithuania / Kaunas University of

Technology. Kaunas: Technologija., p. 161-165.

http://www.pvc.org/en/p/specific-gravity-density (žiūrėta 2013-10-31)

http://www.pvc.org/en/p/specific-gravity-density

STATYBA IR ARCHITEKTŪRA - ktu.eduktu.edu/uploads/files/fakultetai/Statybos ir architektūros... ·...

Documents

Transcript of STATYBA IR ARCHITEKTŪRA - ktu.eduktu.edu/uploads/files/fakultetai/Statybos ir architektūros... ·...