Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
М.: МГСУ, 2004. — 131 с.
05.23.05 - Строительные материалы и изделия
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Сахаров Г.П. Актуальность. Решающее значение для повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций имеет разработка и применение долговечных, экологически безвредных, пожаробезопасных утеплителей на минеральной негорючей основе, сохраняющих теплотехнические показатели в период эксплуатации. Этим требованиям удовлетворяют поробетоны при условии снижения их средней плотности до 200. 100 кг/м3, повышения прочности до 0,45.0,6 МПа и однородности. Получение таких бетонов связано с определенными трудностями: неустойчивостью пено- газомассы, особенно при повышенной высоте формуемых массивов и высоком В/Т затворения; длительностью их выдержки перед распалубкой в связи с медленным твердением, повышенной усадкой и влажностью; недостаточной прочностью, трещиностойкостыо, однородностью и стабильностью качественных показателей. Получение особо лёгкого поробетона может быть достигнуто при использовании высокоактивного средне алюминатного портландцемента, расширяющих и модифицирующих добавок и применения механических воздействий при приготовлении и вспучивании смесей. Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральными законами «Об энергосбережении», «О техническом регулировании» (№ 184 — ФЗ от 27.12.2002г.), постановлением правительства г.Москвы № 785 от 03.10.2000г. «О первоочередных мерах по дальнейшему повышению конкурентоспособности продукции и эффективности работы промышленных организаций г.Москвы», а также направлениями НИР МГСУ. Цель и задачи. Получение особо легкого поробетона (далее ОЛП) средней плотности 180.200 кг/м3 естественного твердения. Для достижения поставленной цели в работе требовалось решить следующие задачи:
1. Теоретически обосновать возможность получения ОЛП малой средней плотности;
2. Определить сырьевые материалы и модифицирующие добавки;
3. Разработать оптимальные составы, технологические условия и параметры изготовления ОЛП, обеспечивающие формирование структуры, устойчивость газомассы, использование экзотермического эффекта гидратации вяжущих;
4. Изучить кинетику процессов структурообразования ОЛП на разных видах вяжущего при разной температуре;
5. Получить зависимости свойств от главных факторов;
6. Определить свойства ОЛП оптимальных составов;
7. Разработать рекомендации и технологию производства изделий из ОЛП естественного твердения;
8. Опробовать результаты исследований в производственных условиях и произвести оценку экономической эффективности производства и применения ОЛП в ограждающих конструкциях. Научная новизна.
1. Разработаны и экспериментально подтверждены теоретические положения получения поробетона средней плотности 180.200 кг/м3 естественного твердения путем применения высокоактивного портландцемента и напрягающего цемента, извести, микрокремнезема, жидкого стекла и применения вибрации с целью снижения В/Т на стадии вспучивания смеси, а также использования экзотермического эффекта гидратации цементов для ускорения твердения и формирования заданных структуры и свойств ОЛП;
2. Установлены графоаналитические зависимости технологических и технических (прочности, трещиностойкости, теплопроводности, паровоздухопроницаемости) свойств ОЛП от состава и условий твердения, позволившие оптимизировать состав и режим твердения ОЛП;
3. Установлено на основании полученных зависимостей, рентгенофазового и термогравиметрического анализов, что основными факторами, предопределяющими повышенную прочность и трещиностойкость ОЛП, помимо состава, являются повышенная температура твердения и высокая пористость поробетона, обеспечивающие: ускоренную гидратацию цемента и связывание микрокремнезема, повышенную закристаллизованность гидратных соединений; разрушение начальных форм эттрингита при 1=70-80°С, ускоряющее твердение и уплотнение структуры с последующим восстановлением его при охлаждении; полноту проявления контракционной и влажностной усадок поробетона в период твердения в климатической камере и быстрое достижение им равновесной влажности после выхода из неё;
4. Установлена по результатам реологических исследований зависимость устойчивости газомассы при вспучивании и пластической прочности сырца перед распалубкой от состава и условий твердения;
5. Установлена повышенная трещиностойкость особо легкого поробетона несмотря на значительную линейную усадку, которая объясняется высокой пористостью и проницаемостью пор, обеспечивающих равномерную объемную и карбонизационную усадку без возникновения опасных градиентов влажности и карбонизации. Практическая значимость. Разработаны составы, позволившие получить особо легкий поробетон с прочностью не менее 0,5МПа, повышенной предельной растяжимостью (1,4 мм/м) и трещиностойкостью, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии 0,06 Вт/(м*°С), коэффициентом паропроницания 0,53мг/м*ч*Па, воздухопроницаемостью в сухом состоянии 3,95*1 О*3 кг/(м*ч*Па) Разработана технология производства особо легкого поробетона средней плотности 180.200 кг/м3, обеспечивающая конкурентоспособность теплоизоляции на его основе утеплителям из минеральной ваты и пенополистирола в ограждающих конструкциях зданий. Внедрение результатов исследований. Разработаны рекомендации по производству плит из ОЛП средней плотности 200кг/м3 мощностью 20-30 тыс.м3 в год, предусматривающие формование крупных массивов поробетона, твердение их в климатической камере в течение 16-18 часов, с последующей разрезкой струнами или пилами на плиты заданных размеров и упаковкой плит в полиэтиленовую пленку. Опытное опробование разработанных составов и технологии ОЛП проведено с положительным результатом в производственных условиях «Завода железобетонных изделий» г. Коврова, подтвердившее результаты проведённых исследований.
05.23.05 - Строительные материалы и изделия
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Сахаров Г.П. Актуальность. Решающее значение для повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций имеет разработка и применение долговечных, экологически безвредных, пожаробезопасных утеплителей на минеральной негорючей основе, сохраняющих теплотехнические показатели в период эксплуатации. Этим требованиям удовлетворяют поробетоны при условии снижения их средней плотности до 200. 100 кг/м3, повышения прочности до 0,45.0,6 МПа и однородности. Получение таких бетонов связано с определенными трудностями: неустойчивостью пено- газомассы, особенно при повышенной высоте формуемых массивов и высоком В/Т затворения; длительностью их выдержки перед распалубкой в связи с медленным твердением, повышенной усадкой и влажностью; недостаточной прочностью, трещиностойкостыо, однородностью и стабильностью качественных показателей. Получение особо лёгкого поробетона может быть достигнуто при использовании высокоактивного средне алюминатного портландцемента, расширяющих и модифицирующих добавок и применения механических воздействий при приготовлении и вспучивании смесей. Диссертационная работа выполнена в соответствии с Федеральными законами «Об энергосбережении», «О техническом регулировании» (№ 184 — ФЗ от 27.12.2002г.), постановлением правительства г.Москвы № 785 от 03.10.2000г. «О первоочередных мерах по дальнейшему повышению конкурентоспособности продукции и эффективности работы промышленных организаций г.Москвы», а также направлениями НИР МГСУ. Цель и задачи. Получение особо легкого поробетона (далее ОЛП) средней плотности 180.200 кг/м3 естественного твердения. Для достижения поставленной цели в работе требовалось решить следующие задачи:
1. Теоретически обосновать возможность получения ОЛП малой средней плотности;
2. Определить сырьевые материалы и модифицирующие добавки;
3. Разработать оптимальные составы, технологические условия и параметры изготовления ОЛП, обеспечивающие формирование структуры, устойчивость газомассы, использование экзотермического эффекта гидратации вяжущих;
4. Изучить кинетику процессов структурообразования ОЛП на разных видах вяжущего при разной температуре;
5. Получить зависимости свойств от главных факторов;
6. Определить свойства ОЛП оптимальных составов;
7. Разработать рекомендации и технологию производства изделий из ОЛП естественного твердения;
8. Опробовать результаты исследований в производственных условиях и произвести оценку экономической эффективности производства и применения ОЛП в ограждающих конструкциях. Научная новизна.
1. Разработаны и экспериментально подтверждены теоретические положения получения поробетона средней плотности 180.200 кг/м3 естественного твердения путем применения высокоактивного портландцемента и напрягающего цемента, извести, микрокремнезема, жидкого стекла и применения вибрации с целью снижения В/Т на стадии вспучивания смеси, а также использования экзотермического эффекта гидратации цементов для ускорения твердения и формирования заданных структуры и свойств ОЛП;
2. Установлены графоаналитические зависимости технологических и технических (прочности, трещиностойкости, теплопроводности, паровоздухопроницаемости) свойств ОЛП от состава и условий твердения, позволившие оптимизировать состав и режим твердения ОЛП;
3. Установлено на основании полученных зависимостей, рентгенофазового и термогравиметрического анализов, что основными факторами, предопределяющими повышенную прочность и трещиностойкость ОЛП, помимо состава, являются повышенная температура твердения и высокая пористость поробетона, обеспечивающие: ускоренную гидратацию цемента и связывание микрокремнезема, повышенную закристаллизованность гидратных соединений; разрушение начальных форм эттрингита при 1=70-80°С, ускоряющее твердение и уплотнение структуры с последующим восстановлением его при охлаждении; полноту проявления контракционной и влажностной усадок поробетона в период твердения в климатической камере и быстрое достижение им равновесной влажности после выхода из неё;
4. Установлена по результатам реологических исследований зависимость устойчивости газомассы при вспучивании и пластической прочности сырца перед распалубкой от состава и условий твердения;
5. Установлена повышенная трещиностойкость особо легкого поробетона несмотря на значительную линейную усадку, которая объясняется высокой пористостью и проницаемостью пор, обеспечивающих равномерную объемную и карбонизационную усадку без возникновения опасных градиентов влажности и карбонизации. Практическая значимость. Разработаны составы, позволившие получить особо легкий поробетон с прочностью не менее 0,5МПа, повышенной предельной растяжимостью (1,4 мм/м) и трещиностойкостью, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии 0,06 Вт/(м*°С), коэффициентом паропроницания 0,53мг/м*ч*Па, воздухопроницаемостью в сухом состоянии 3,95*1 О*3 кг/(м*ч*Па) Разработана технология производства особо легкого поробетона средней плотности 180.200 кг/м3, обеспечивающая конкурентоспособность теплоизоляции на его основе утеплителям из минеральной ваты и пенополистирола в ограждающих конструкциях зданий. Внедрение результатов исследований. Разработаны рекомендации по производству плит из ОЛП средней плотности 200кг/м3 мощностью 20-30 тыс.м3 в год, предусматривающие формование крупных массивов поробетона, твердение их в климатической камере в течение 16-18 часов, с последующей разрезкой струнами или пилами на плиты заданных размеров и упаковкой плит в полиэтиленовую пленку. Опытное опробование разработанных составов и технологии ОЛП проведено с положительным результатом в производственных условиях «Завода железобетонных изделий» г. Коврова, подтвердившее результаты проведённых исследований.