Введение к работе
В связи с растущей потребностью строительной индустрии в материалах с улучшенными физико-механическими свойствами для решения национальных программ России, пенобетон становится все более востребованным материалом. Улучшить качество неавтоклавных пенобетонов возможно, в том числе, и использованием добавок различной природы, особенности поведения которых недостаточно исследованы. Предлагаемая работа относится именно к этой области знаний — влияние природы вводимых добавок для улучшения свойств пенобетона. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы заключалась в получении неавтоклавного пенобетона повышенного качества с учетом природы вводимых добавок. Для реализации поставленной цели решались задачи:
выбор добавок в пенобетон, позволяющих повысить качество неавтоклавного пенобетона;
исследование свойств пенобетона и пенобетонной смеси в присутствии выбранных добавок разной природы;
опробование пенобетонов повышенного качества в опытно-промышленном варианте.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ СОСТОИТ В СЛЕДУЮЩЕМ; 1. Предложены добавки для повышения качества неавтоклавного пенобетона - волокна отходов древесины, зольсодержащие, комбинированные и полисахаридные добавки, основной механизм действия которых состоит в повышении гидратационнои активности силикатов и базируется на особенностях природы вводимых веществ -
строении катиона, углеродной цепи и размере частиц. При этом для катиона важную роль играет его орбитальная электроотрицательность, для размера определяющим является нано величина (1...100 нм) и для группы органических веществ - определенное строение цепи.
2. Показано, что введение зольсодержащих добавок, имеющих
наноразмер, способствует усилению гидратационных процессов и
прочности материала при сжатии, при изгибе и снижению
теплопроводности, причем уровень свойств неавтоклавного
пенобетона становится аналогичным нижней границе автоклавного.
-
Обнаружено, что введение комплексных минерально-органических добавок с полисахаридоподобным строением углеродной цепи приводит к увеличению количества химически связанной воды, в том числе и в гелеобразных гидратах, общего количества выделившейся теплоты и образованию низкоосновных гидросиликатов кальция, что сопровождается ростом прочности пеноматериала при изгибе и сжатии, а также понижению теплопроводности.
-
Показано, что добавка на основе отходов целлюлозно-бумажной промышленности - древесная фибра - при введении в пенобетон играет не только роль армирующего каркаса, но и ускоряет гидратацию цемента за счет сдвига кислотно-основного равновесия в сторону образования гидросиликатов, что приводит к повышению физико-механических характеристик пенобетона. Обнаружено также, что распределение пор в материале происходит в сторону меньших размеров.
-
Показано, что введение в пенобетон комплексной минерально-органической добавки приводит к ускорению сроков схватывания пенобетонного массива и к повышению вязкости пенобетонной смеси, что связано с присутствием катиона алюминия, обладающего сильной
2.
акцепторной способностью, способствующей более быстрому
структурированию системы. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ СОСТОИТ В СЛЕДУЮЩЕМ;
1. Получен неавтоклавный пенобетон с кремнезольсодержащей
добавкой средних плотностей D 500...800 кг/м3 с физико-
механическими характеристиками, превышающими значения
контрольных образцов, по проектной прочности - на 50%, прочности
при изгибе - на 60%, коэффициенту паропроницаемости - на 28%, по
морозостойкости - на 60%, при этом коэффициент теплопроводности
снижается на 30%, а сорбционная влажность - на 40%. Показано
также, что при введении кремнезоля в неавтоклавный пенобетон для
средних плотностей D 500...800 кг/м3 уровень приобретенных свойств
превышает нижнюю границу свойств автоклавного пенобетона по
ГОСТ 25485-89. Разработаны ТУ 5743-018-51556791-2006 «Золь
добавка».
-
Получен неавтоклавный пенобетон средней плотности D 600 кг/м3, содержащий твердые добавки с катионами алюминия и железа. Полученный пенобетон обладает проектной прочностью и прочностью при изгибе на 25% большими, чем у контрольного образца, морозостойкость при этом увеличивается на 33%, паропроницаемость на 17%, сорбционная влажность снижается на 35%, а коэффициент теплопроводности - на 15%.
-
Получен неавтоклавный пенобетон средних плотностей D 500...800 кг/м3 на основе комплексной добавки, включающий катионы алюминия, магния и полисахаридсодержащий продукт. При этом проектная прочность увеличивается на 22%, прочность при изгибе и трещиностойкость более чем в два раза, морозостойкость - на 50%,
коэффициент теплопроводности понижается на 17%, а сорбционная влажность - на 42%. При формировании пенобетонный массив обладает повышенной вязкостью, что позволяет сократить время формирования начальной структуры массива на 45 минут, что важно для резательной технологии.
4. Получен пеноматериал средних плотностей D 500...800 кг/м3,
содержащий добавку на основе древесной фибры. При этом проектная
прочность возрастает более чем на 30%, прочность при изгибе до
36%, морозостойкость - на 40%, паропроницаемость - на 15% по
сравнению с контрольным образцом; сорбционная влажность
снижается на 33%, а коэффициент теплопроводности - на 25%.
5. Исследования кинетики набора прочности неавтоклавного
пенобетона средней плотности D 600 кг/м3, активированного
кремнезолем, комплексной добавкой и древесной фиброй, показали,
что в возрасте 90 суток пенобетон в условиях естественного
твердения и пропаривания увеличивает прочность при сжатии более
чем на 25% и при изгибе более чем на 30% по сравнению с 28 сутками
твердения.
6. Новизну материала диссертации подтверждает 3 патента -
№2270823, №2254304 и №2283819, 2 положительных решения на
выдачу патента, технические условия ТУ 5743-018-51556791-2006.
Опытно-промышленные внедрения осуществлены при строительстве
сельскохозяйственного объекта в пос. Красноозерье Приозерского
района Ленинградской области. В строительстве использован
неавтоклавный пенобетон средней плотности D 600 кг/м3,
активированный кремнезолем, древесной фиброй и комплексной
добавкой. Полученные результаты внедрения оформлены актами и
протоколами испытаний выполненных опытных партий и
соответствуют требованиям ГОСТ. Материалы диссертации использованы в учебном практикуме кафедры «Инженерная химия и естествознание» для строительных специальностей. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ;
теоретическое обоснование выбора добавок, позволяющих повысить качество неавтоклавного пенобетона;
результаты исследования свойств неавтоклавного пенобетона и пенобетонной смеси в присутствии выбранных добавок с учетом их природы;
результаты опробования составов неавтоклавных пенобетонов повышенного качества в опытно-промышленном варианте.
Достоверность основных научных положений и выводов обоснована с применением комплекса физико-химических методов анализа и находится в соответствии с теоретическими основами и требованиями соответствующих ГОСТов. Справедливость научно-практических рекомендаций подтверждена результатами опытно-промышленных испытаний. Все исследования, необходимые для решения поставленных задач, проводились на кафедре «Инженерная химия и естествознание» ПГУПС на поверенном оборудовании. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: «Неделя науки 2004, 2005, 2006» Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения; «Новые технологии рециклинга отходов производства и потребления» г. Минск - 2004; Procedings of the International conference organised by the Concret and Masonary research Group and held at Kingston University, London - 2004; XVII
международной интернет-конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиностроения, г. Москва, МИКМУС - 2005; «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» - Пенза: РИО ПГСХА - 2006; XVI International Baustofftagung Bauhaus University. Weimar, Bundesreppublik Deutschland, 2006.
ПУБЛИКАЦИИ По материалам диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе одна работа в журнале по списку ВАК, 3 патента - № 2270823, №2254304 и №2283819, разработаны технические условия ТУ 5743-018-51556791-2006.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ Диссертация состоит из введения, восьми глав, общих выводов, списка использованной литературы в количестве 121 наименования, 6 приложений; изложена на 150 страницах компьютерного набора текста и иллюстрирована 41 рисунком и 33 таблицами. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
