Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Белгород: БГТУ, 2005. — 252 с.
05.23.05 — Строительные материалы и изделия
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Л.Д. Шахова Целью работы является разработка составов и технологических приемов получения теплоизоляционного пенобетона с улучшенными показателями качества на модифицированных пеноцементных смесях. Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи: выявление факторов, обусловливающих устойчивость пеноцементной смеси до момента затвердевания и формирование заданной структуры и свойств пенобетона; - обоснование реологических параметров пеноцементной смеси, обеспечивающих ее транспортирование с минимальным разрушением поризованной структуры. - изучение процессов гидратации, протекающих в пеноцементной смеси в присутствии пенообразователей различной природы;
- определение основных требований к сырьевым материалам и добавкам-стабилизаторам структурной прочности пеноцементной смеси и пенобетона; - получение математических моделей влияния состава и технологических факторов на процесс формирования структуры и свойства теплоизоляционного пенобетона; - определение оптимальных режимов твердения пенобетона; - подготовка нормативно-технологических документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований в промышленных условиях; - апробация полученных результатов в производственных условиях и определение физико-механических характеристик изготовленных теплоизоляционных пенобетонов. Научная новизна
1. Установлен характер взаимосвязи физико-химических процессов структурообразования в пеноцементной смеси и основных физико-механических свойств теплоизоляционного пенобетона.
2. Выявлено, что равновесное состояние пеноцементной смеси до момента затвердевания определяется поверхностным натяжением пенной пленки и предельным напряжением сдвига цементного раствора межпоровых перегородок, при этом устойчивость пеноцементной смеси и формирование заданной структуры и свойств пенобетона обеспечиваются применением пенообразователей с повышенным значением поверхностного натяжения, созданием избыточного давления внутри воздушных пор и увеличением предельного напряжения сдвига матрицы из цементного раствора.
3. Установлены закономерности изменения реологических характеристик пеноцементной смеси: с увеличением сдвиговых усилий в смесях с разным водосодержанием происходит изменением соотношения между их упругими и вязкопластичными свойствами, с увеличением скорости сдвига вязкость пеноцементной смеси уменьшается. При В/Ц свыше 0,6 пеноцементные смеси проявляют свойства вязкоупругопластичного тела, которое до определенного значения сдвиговых усилий проявляет упругие свойства, а свыше - пластичные.
При В/Ц ниже 0,6 у пеноцементных смесей преобладают пластичные свойства. Вязкость неразрушенной пеноцементной смеси зависит от ее воздухосодержания и не зависит от природы пенообразователя.
4. Установлен характер влияния природы используемого пенообразователя на прочность пенобетона, заключающийся в изменении морфологии гидратных новообразований за счет разной адсорбционной способности ПАВ. При взаимодействии цемента с раствором пенообразователя из природного сырья наблюдается формирование плотной кристаллической структуры цементного камня, что объясняется более низкой адсорбционной способностью высокомолекулярных пептизированных белков. В присутствии синтетических пенообразователей из-за их высокой адсорбционной способности происходит формирование гелеобразных новообразований с размытыми гранями и сеткой из длинных нитевидных кристаллов, вероятно, кальциевых солей алкилсульфатов. Адсорбция пенообразователей происходит в основном на алюмосодержащих минералах цемента, поэтому, чем выше содержание в исходном цементе С3А, тем ниже прочность пенобетона при всех прочих равных условиях.
5. Получены графоаналитические зависимости основных физико-механических свойств пенобетона от состава и способа ввода минеральных компонентов в смесь, позволяющие прогнозировать свойства материала.
05.23.05 — Строительные материалы и изделия
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Л.Д. Шахова Целью работы является разработка составов и технологических приемов получения теплоизоляционного пенобетона с улучшенными показателями качества на модифицированных пеноцементных смесях. Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи: выявление факторов, обусловливающих устойчивость пеноцементной смеси до момента затвердевания и формирование заданной структуры и свойств пенобетона; - обоснование реологических параметров пеноцементной смеси, обеспечивающих ее транспортирование с минимальным разрушением поризованной структуры. - изучение процессов гидратации, протекающих в пеноцементной смеси в присутствии пенообразователей различной природы;
- определение основных требований к сырьевым материалам и добавкам-стабилизаторам структурной прочности пеноцементной смеси и пенобетона; - получение математических моделей влияния состава и технологических факторов на процесс формирования структуры и свойства теплоизоляционного пенобетона; - определение оптимальных режимов твердения пенобетона; - подготовка нормативно-технологических документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований в промышленных условиях; - апробация полученных результатов в производственных условиях и определение физико-механических характеристик изготовленных теплоизоляционных пенобетонов. Научная новизна
1. Установлен характер взаимосвязи физико-химических процессов структурообразования в пеноцементной смеси и основных физико-механических свойств теплоизоляционного пенобетона.
2. Выявлено, что равновесное состояние пеноцементной смеси до момента затвердевания определяется поверхностным натяжением пенной пленки и предельным напряжением сдвига цементного раствора межпоровых перегородок, при этом устойчивость пеноцементной смеси и формирование заданной структуры и свойств пенобетона обеспечиваются применением пенообразователей с повышенным значением поверхностного натяжения, созданием избыточного давления внутри воздушных пор и увеличением предельного напряжения сдвига матрицы из цементного раствора.
3. Установлены закономерности изменения реологических характеристик пеноцементной смеси: с увеличением сдвиговых усилий в смесях с разным водосодержанием происходит изменением соотношения между их упругими и вязкопластичными свойствами, с увеличением скорости сдвига вязкость пеноцементной смеси уменьшается. При В/Ц свыше 0,6 пеноцементные смеси проявляют свойства вязкоупругопластичного тела, которое до определенного значения сдвиговых усилий проявляет упругие свойства, а свыше - пластичные.
При В/Ц ниже 0,6 у пеноцементных смесей преобладают пластичные свойства. Вязкость неразрушенной пеноцементной смеси зависит от ее воздухосодержания и не зависит от природы пенообразователя.
4. Установлен характер влияния природы используемого пенообразователя на прочность пенобетона, заключающийся в изменении морфологии гидратных новообразований за счет разной адсорбционной способности ПАВ. При взаимодействии цемента с раствором пенообразователя из природного сырья наблюдается формирование плотной кристаллической структуры цементного камня, что объясняется более низкой адсорбционной способностью высокомолекулярных пептизированных белков. В присутствии синтетических пенообразователей из-за их высокой адсорбционной способности происходит формирование гелеобразных новообразований с размытыми гранями и сеткой из длинных нитевидных кристаллов, вероятно, кальциевых солей алкилсульфатов. Адсорбция пенообразователей происходит в основном на алюмосодержащих минералах цемента, поэтому, чем выше содержание в исходном цементе С3А, тем ниже прочность пенобетона при всех прочих равных условиях.
5. Получены графоаналитические зависимости основных физико-механических свойств пенобетона от состава и способа ввода минеральных компонентов в смесь, позволяющие прогнозировать свойства материала.