А) б)

Рис. 3.1. Макроструктура скола ангидритового бетона при 80-кратном увеличении (1 – гранула пенополистирола, 2 – поры в структуре ангидритовой матрицы, 3 – частицы льняной костры): (а) - поризованная ангидритовая матрица между полистирольной гранулой и льняной кострой, (б) - граничный слой между ангидритовой матрицей и полистирольной гранулой

Также анализ микроструктуры полистиролбетона на ангидритовом вяжущем на поляризационном микроскопе МИН-8 показало, что микроструктура его характеризуется хорошей адгезией ангидритовой матрицы к базальтовому волокну (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Характер сцепления фторангидритовой матрицы с базальтовым волокном при 200-кратном увеличении

Анализ микроструктуры под растровым электронным микроскопом EVO 50 фирмы ZEISS показал в ангидритовой матрице наличие кристаллических новообразований традиционной структуры с пластинчатым гипсом и наличием аморфной фазы (рис. 3.3.а). Присутствие двуводного гипса подтверждается рентгенофазовым исследованием ангидритового бетона (рис. 3.3.б).

а)

б)

Рис. 3.3. Микроструктура ангидритовой матрицы при 25000-кратном (а), рентгенограмма ангидритовой матрицы в полистиролбетоне (б)

Как видно из рентгеновского спектра в ангидритовой матрице наряду с отражениями ангидрита CaSO₄ (d_, Å = 3.50; 2.85; 2.33) присутствуют сильные отражения, соответствующие двуводному гипсу CaSO₄·2H₂O (d_, Å = 7.60; 4.30; 3.07; 2.68; 2.21).

При исследовании микроструктуры полистиролбетона были сделаны снимки на растровом электронном микроскопе JSM 5600 фирмы LEOL, на которых хорошо видны контактные зоны: гранула пенополистирола – ангидритовое вяжущее (рис. 3.4.а); льняная костра – ангидритовое вяжущее (рис. 3.4.б); базальтовое волокно – ангидритовое вяжущее (рис. 3.4.в).

а) б)

в)

Рис. 3.4. Микроструктура полистиролбетона: (а) - граничный слой между ангидритовой матрицей и полистирольной гранулой

(слева – гранула пенополистирола, справа – ангидритовая матрица); (б) – контактная зона между полистирольной гранулой, льняной кострой и ангидритовой матрицы; (в) – сцепление ангидритовой матрицы и базальтового волокна

2. Физико-механические свойства полученного полистиролбетона

Механические испытания образцов полистиролбетона, в составе которого присутствует льняная костра, с размерами 100х100х100 мм показали достижение средней плотности 460 кг/м³ при прочности на сжатие до 1,5 МПа.

Проводились испытания на определение водопоглащения, которое характеризует степень заполнения объема материала водой, и на определение коэффициента размягчения, который характеризует водостойкость материала. Таким образом испытания полистиролбетона показали следующие данные: водопоглощение не превышало 8 %, коэффициент размягчения составил 0,68.

Механические испытания образцов полистиролбетона, в состав которого в качестве армирующего компонента входит базальтовое волокно, с размерами 100х100х100 мм показали достижение средней плотности 690 кг/м³ при прочности на сжатие до 1,86 МПа.

Анализ водородного показателя среды в свежеприготовленной полистиролбетонной смеси показал величину рН › 11, что предопределяет возможность использования для армирования стальной арматуры в полистиролбетоне.

Определение теплопроводности проводилисьизмерителем теплопроводности ИТС-1 (рис. 3.5). Прибор ИТС-1 состоит из электронного блока и измерительной тепловой установки, объединенных в одном корпусе. Прибор предназначен для работы при температуре окружающей среды от +10 до +35°С.

Рис. 3.5. Измеритель теплопроводности ИТС-1

Технические характеристики прибора:

Диапазон определения коэффициента теплопроводности	0,02...1,5 Вт/м·К
Диапазон определения термического сопротивления	0,01...1,5 м^2·К/Вт
Предел основной относительной погрешности	±5%
Размеры испытываемого образца	150x150x4...40 мм
Время измерения	0,5...2,5 ч
Питание прибора	220 В / 50 Гц
Габаритные размеры прибора	290x190x135 мм
Масса прибора	не более 6,5 кг

Коэффициент теплопроводности разрабатываемого полистиролбетона составил 0,12 Вт/м°С.

Учитывая, что каждая гранула пенополистирола покрыта ангидритовой матрицей, необходимо ожидать отсутствие химической деструкции полистирола в процессе длительной эксплуатации полистиролбетона и повышение его пожарной безопасности вследствие выделения двуводным гипсом при термическом воздействии паров воды.

а) б)

Рис. 3.5. Структура скола полистиролбетона (а), внешний вид изделия (б)

Таким образом, полученный легкий бетон имеет марку по плотности D500 и D700, обладает хорошей паро- и газопроницаемостью, пожаробезопасен, предотвращает деструкцию полистирола при эксплуатации и имеет достаточную прочность для приготовления изделий в виде теплоизоляционных плит и блоков.