Введение к работе
Актуальность. Экономия топливно-энергетических ресурсов, повышение эффективности тепловой защиты зданий и сооружений, промышленных объектов, внедрение энергоэффективных технологий и материалов являются приоритетными направлениями в развитии как российской, так и мировой экономики.
В сравнении с панельным и кирпичным способами возведения жилья ограждающая конструкция из монолитного ячеистого бетона является одним из самых перспективных материалов по тепло- и энергосбережению. Монолитное строительство с применением ячеистых бетонов отличается универсальностью, многофункциональностью применения, простотой, высокой производительностью и экономичностью.
Развитие индивидуального домостроения делает
высокоприоритетным производство высококачественных и
высокоэффективных строительных материалов, в том числе ячеистых бетонов, полученных по новым технологиям производства с использованием композиционных вяжущих (KB) и техногенного сырья.
Работа выполнена в рамках задания Федерального агентства по
образованию на проведение научных исследований по тематическому
плану научно-исследовательских работ 1.01.05 «Управление процессами
структурообразования цементного камня при синтезе
высокоэффективных ячеистых бетонов».
Целью работы является получение энергоэффективного теплоизоляционного газобетона на композиционных вяжущих для монолитного строительства.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка композиционных вяжущих с учетом особенностей
формирования структуры газобетона для производства
энергоэффективного теплоизоляционного материала;
- оптимизация технологических параметров газобетона на
разработанных вяжущих для монолитного строительства;
- разработка технологии производства теплоизоляционного
газобетона на KB для монолитного строительства;
- разработка нормативных документов на производство и
применение теплоизоляционных газобетонов на КВ. Внедрение
результатов исследований.
Научная новизна работы. Предложены принципы проектирования теплоизоляционного газобетона для монолитного возведения энергосберегающих ограждающих конструкций с учетом
использования композиционных вяжущих с отсевом дробления кварцитопесчаника (КВП) и мелом, заключающиеся в регулировании реологических свойств смеси с целью увеличения эффективной вязкости раствора и интенсификации процессов гидратации клинкерных минералов, что позволяет получать газобетон с улучшенными структурой и показателями качества.
Экспериментально установлено, что в составах гидратированных KB с отсевом дробления КВП и мелом приведенная к бездобавочному цементу концентрация свободного портландита на всех сроках твердения меньше по сравнению с контрольным бездобавочным цементом, что объясняется его связыванием активным кремнеземистым компонентом отсевов дробления КВП и формированием дополнительного количества низкоосновных гидросиликатов кальция.
Определены количественные параметры фазово-размерной гетерогенности кремнеземистого компонента (отсевов дробления КВП) композиционного вяжущего в виде концентраций полиморфных модификаций кварца, размеров их кристаллитов, а также концентрация аморфной (наноразмерной) фазы кремнезема, обеспечивающей его высокую реакционную активность.
Выявлены особенности реологических свойств суспензий от времени и вида вяжущего, заключающиеся в том, что газоцементные системы на KB с отсевом дробления КВП и мелом имеют эффективную вязкость с оптимальными характеристиками для вспучивания газобетона и формирования пористой структуры за счет сравнительно быстрого возрастания вязкости смеси и предельного напряжения сдвига.
Получены математические модели зависимости физико-механических характеристик газобетона на основе KB от технологических параметров (В/Т, количества газообразователя и мела), что позволяет управлять процессом производства теплоизоляционных газобетонов для монолитного строительства и оптимизировать технологический процесс.
Практическая значимость. Разработано специальное композиционное вяжущее с оптимальным содержанием клинкерной составляющей 70 % и прочностью на сжатие не менее 80 МПа, обладающее уникальными свойствами, обеспечивающими стабильность технологических процессов, протекающих на всех стадиях производства газобетона для монолитного строительства.
Разработаны составы газобетонов, позволяющие изготавливать газобетон со средней плотностью 270...300 кг/м3, прочностью на сжатие 1,5... 1,7 МПа, теплопроводностью 0,078.. .0,08 Вт/м- С и морозостойкостью F15 с возможностью его применения в качестве теплоизоляционного
материала для монолитного возведения ограждающих конструкций в энергосберегающем малоэтажном домостроении.
Разработаны технологии производства KB и теплоизоляционных газобетонов на их основе.
Внедрение результатов исследования. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятиях ООО «Экспериментальный цех Экостройматериалы», 000 «СК ЖБК-1» Белгородской области. Теплоизоляционный газобетон на основе KB применен при монолитном строительстве индивидуальных жилых домов по ул. Белгородской и Почтовой.
Для внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны нормативные и технические документы:
стандарт организации СТО 02066339-003-2011 «Композиционное вяжущее для газобетонов»;
- технологический регламент на производство
теплоизоляционного газобетона на композиционном вяжущем для
монолитного строительства на предприятии 000 «Экспериментальный
цех Экостройматериалы» Белгородской области;
- рекомендации по производству газобетона на композиционных
вяжущих для монолитного строительства.
Теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, полученные при выполнении диссертационной работы, используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению 270800.68 «Строительство» и инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладьшались и обсуждались на следующих Международных конференциях: XVI Международ, науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2009» (Москва, 2009); XI Международная научно-практическая конференция «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2010); XIX научные чтения «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов» (Белгород, 2010); 2-я Международная научно-практическая конференция «Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (Брянск, 2010); Областная научно-практическая конференция «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (Белгород, 2010).
Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в девяти научных публикациях, в том числе в трех статьях в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ. Подана заявка на патент per. № 2010110776, приоритет от 22.03.2010 г.
На защиту выносятся:
принципы оптимизации монолитных теплоизоляционных газобетонов на композиционных вяжущих;
параметры процесса помола кварцсодержащих добавок и композиционных вяжущих;
- особенности проектирования специальных композиционных
вяжущих для монолитных теплоизоляционных газобетонов;
- закономерности изменения реологических характеристик
газоцементных систем в зависимости от вида вяжущего и времени;
составы композиционных вяжущих и газобетонов на их основе для монолитного строительства;
математические модели, позволяющие получать газобетон с заданными физико -механическими характеристиками;
- технологии производства композиционных вяжущих и
теплоизоляционных ячеистых бетонов для монолитного строительства
на их основе;
- результаты опытно-промышленной апробации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 165 наименований и 7 приложений. Общий объем диссертации 203 страницы машинописного текста, включающих 79 рисунков, 41 таблицу, 10 страниц приложений.
