Введение к работе
Актуальность работы. Расширение номенклатуры и увеличение объемов производства теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоля-ционных изделий на основе минеральных вяжущих и минерального сырья является актуальной задачей, особенно для Сибирского региона, испытывающего дефицит в таких материалах, как ячеистые бетоны, газостекло, пено- и газокерамика и др., относящихся к группе эффективных, долговечных, экологически безвредных и пожаробезопасных строительных утеплителей.
К ячеистым материалам на основе гипса относятся газогипс, пеногипс, микропористый гипс.
Создание высокопористой структуры гипсового изделия возможно за счет поризации гипсовой массы с применением новых видов комплексных газообразующих компонентов. При этом необходимо определение технологических условий оптимального формирования структуры поризованных гипсовых изделий и методов повышения их прочности.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР НГАСУ (Сибстрин) на 2008-2011 гг., тема № 7.3.1 «Поризованные гипсобетонные изделия с применением новых видов газообразующих компонентов», а также по заказу ООО «ЭЛАИ», г. Новосибирск.
Цель работы - исследование составов и технологических принципов получения поризованных гипсовых строительных материалов с армирующими добавками, определение условий формирования и упрочнения структуры поризованной массы.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать особенности процесса поризации гипса при использовании в качестве газообразователя смеси дисперсного карбоната кальция и раствора сульфата алюминия.
2. Определить зависимость поризации гипсовой массы от водогипсового отношения и длительности процесса схватывания.
3. Исследовать влияние замедлителей твердения на эффект поризации и плотность затвердевшего газогипса.
4. Исследовать влияние дисперсных волокнистых добавок на процесс гидратации гипса и свойства газогипсовых изделий.
5. Определить оптимальные составы и технологические режимы получения газогипсовых изделий.
6. Произвести опробование предложенных составов и технологических процессов в производственных условиях. Определить свойства получаемых газогипсовых изделий.
Научная новизна работы заключается в установлении особенностей формирования структуры поризованных изделий на основе гипсовых вяжущих веществ с использованием армирующих добавок и регуляторов сроков схватывания формовочной массы, обеспечивающих максимальное газовыделение, набор структурной прочности поризованных гипсовых масс и повышение механической прочности гипсовых изделий. При этом установлено следующее:
1. Для получения газогипсовых изделий может быть эффективно использовано введение в состав смеси дисперсного карбоната кальция и предварительно приготовленного водного раствора сульфата алюминия. При этом оптимальная удельная поверхность дисперсного карбоната кальция составляет 260-280 м2/кг.
2. Введение замедлителя твердения (лимонная кислота, 0,09% мас.) увеличивают сроки схватывания поризованной гипсобетонной массы на 12 минут. Начало схватывания составляет 19 мин., конец схватывания – 24 мин. При этом достигается максимальный эффект поризации и на 50-75 кг/м3 снижается средняя плотность затвердевших образцов. Оптимальная температура смеси в момент газообразования составляет 30-40 0С.
3. Введение дисперсных добавок в структуру газогипса обеспечивает уменьшение количества вовлеченной в его структуру воды. Наиболее четко этот эффект выражен в случае добавки стекловолокна, когда количество вовлеченной воды уменьшается с 15,9 до 12,4 %.
4. Повышение прочности и уменьшение теплопроводности газогипсовых изделий обеспечивается при введении в состав 0,3-0,5 % мас. дисперсных волокнистых добавок. При введении 0,4 % стекловолокон обеспечивается получение газогипсовых изделий, имеющих следующие свойства: прочность при сжатии 2,5-3,7 МПа; средняя плотность 865-985 кг/м3; теплопроводность 0,258 Вт/(м0С).
Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:
1. Предложены составы газогипсовых материалов с использованием в качестве газообразователей смеси дисперсного карбоната кальция и раствора сульфата алюминия, а также армирующих дисперсных волокнистых добавок.
2. Определены технологические режимы получения газогипсовых изделий из предложенных материалов.
3. Технологические параметры и составы для получения газогипса апробированы в структурных подразделениях ООО «ЭЛАИ» и в ООО «Монтажстрой» (г. Новосибирск). Разработаны технические условия ТУ 5742-002-60865887-2010 «Блоки из газогипса стеновые мелкие».
Результаты исследований используются при чтении лекций и выполнении курсовых проектов по дисциплине «Технология стеновых материалов».
Апробация работы. Основные результаты работы представлены и обсуждены на научно-технических конференциях: в НГАСУ (Сибстрин) (г. Новосибирск, 2008-2011 гг.), в ГОУ ВПО «Братский государственный университет» (г. Братск, 2010 г.), в ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (г. Челябинск, 2010 г.), в СибАДИ (г. Омск, 2007 г.); в г. Тенерифе (Испания, 2011 г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 12 научных статьях, в том числе 1 статья в журнале с внешним рецензированием, рекомендуемых ВАК. Поданы две заявки на получение патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 121 наименование, и содержит 109 страниц текста, 16 рисунков, 29 таблиц и 7 приложений.
Автор благодарен д.т.н., профессору кафедры химии НГАСУ (Сибстрин) Бердову Г.И. за консультации при постановке и выполнении отдельных технологических экспериментов.
