Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. Состояние вопроса 10
Современный уровень развития технологии пенобетонов 10
Пути совершенствования свойств пенобетонов и
целесообразность фибрового армирования 19
Существующие представления о влиянии усадочных
деформаций на эксплуатационные свойства пенобетонов 24
Расширяющие вяжущие и их роль в направленном управлении
деформациями 26
Теоретический анализ влияния гидратации трёхкальциевого
алюмината на агрегативную устойчивость пенобетонных смесей 27
Цели и задачи исследований 33
Выводы по главе 1 35
Глава 2. Методы исследований и сырьевые материалы 36
Характеристики сырьевых материалов 36
Методика изготовления пено- и фибропенобетонных смесей 41
Стандартные методы исследований 43
Методика оценки пластической прочности пеносмесей и
однородности распределения в них дисперсной арматуры 44
Методика оценки целесообразного расхода пенообразователя 46
Методика оценки осадки и расслоения пенобетона по высоте
формуемого слоя 48
Спектрографическая оценка структуры порового пространства 50
Методика оценки собственных деформаций в фибропенобетоне 50
Методика экспериментальных исследований модуля деформаций,
величины прогибов, предела прочности на растяжение при изгибе 51
Глава 3. Обоснование возможности получения
фибропенобетонов неавтоклавного твердения на цементе с
расширяющей добавкой 54
Теоретический анализ особенностей формирования структуры фибропеносмесей в зависимости от вида вяжущего 54
План экспериментальных исследований процессов структурообразования 59
Исследование влияния расширяющей добавки на агрегативную устойчивость пенобетонных структур, армированных полиамидными волокнами 60
Экспериментальная оценка влияния расхода пенообразователя на кинетику пластической прочности смесей и физико-механические свойства бетонов 66
ЗАЛ. Анализ влияния ПО-ЗНП 66
3.4.2. Анализ влияния пенообразователя "Ареком-4" 77
Выводы по главе 3 85
Глава 4. Роль расширяющих добавок в управлении
свойствами фибропенобетонов 87
Математическое планирование эксперимента 88
Результаты экспериментальных исследований влияния вида и количества расширяющей добавки на свойства смесей и затвердевших бетонов 91
Анализ результатов экспериментальных исследований 95
Влияние количества и состава расширяющей добавки на собственные деформации пено- и фибропенобетонов 95
Влияние количества и состава расширяющей добавки на поровую структуру фибропенобетона 103
Влияние количества и состава расширяющей добавки на среднюю плотность фибропенобетона 111
Влияние количества и состава расширяющей добавки на предел прочности фибропенобетона при сжатии 113
Влияние количества и состава расширяющей добавки на предел прочности фибропенобетона на растяжение при изгибе в возрасте 28 суток 117
Влияние количества и состава расширяющей добавки на модуль деформаций фибропенобетона 120
Взаимосвязь прочностных характеристик и собственных деформаций фибропенобетона 122
Влияние количества и состава расширяющей добавки на рост прочности фибропенобетона в послемарочный период 123
Исследование влияния расширяющих добавок на физические свойства фибропенобетонов 125
Выводы по главе 4 128
Глава 5. Эффективность применения в строительстве
фибропенобетона неавтоклавного твердения с
компенсированной усадкой 130
Общие выводы 140
Библиографический список 143
Приложения 158
Введение к работе
Исследования показывают неисчерпаемые возможности технологии строительных материалов, изделий и конструкций в области пенобетонов, одного из самых универсальных теплоизоляционно-конструкционных материалов, средняя плотность которых может варьироваться от 100 до 1600 кг/м3 [1, 2, 4, 8, 9, 13, 14, 15]. Из пенобетонов изготавливают весьма разнообразную номенклатуру изделий: блоки, панели, плиты покрытий, перекрытий и т.д. [17, 18, 19]. При этом все изделия (независимо от средней плотности, прочности и назначения) могут изготавливаться по единой технологической схеме, на одном и том же оборудовании, из практически одинакового сырья. Возможность производства на одной технологической линии широкого спектра изделий различного назначения обеспечивает эффективное использование производственных площадей и оборудования.
Пенобетоны характеризуются прекрасными звуко- (35...66 дБ), теплоизоляционными (0,05...0,52 Вт/м-С) свойствами, удобообрабатываемостью (гвоздимость, фрезерование, пиление, сверление и т.п.) при укладке в дело [65] и рядом других полезных свойств. Производство высококачественного пенобетона способствует ускорению научно-технического прогресса в строительной индустрии, минимизации энергетических и материально-технических затрат при возведении зданий, повышению устойчивости строительных объектов к воздействию динамических нагрузок.
Дисперсное армирование пенобетонов позволяет существенно
улучшать эксплуатационные свойства пенобетонов неавтоклавного
твердения за счет резкого повышения прочности при растяжении [22, 38, 39,
41, 45, 46]. Фибропенобетоны характеризуются повышенными
трещиностойкостью и морозостойкостью [46]; пониженной
теплопроводностью [93], и рядом других полезных свойств [115]. Однако и на свойства фибропенобетонов деформации усадки при твердении влияют весьма негативно.
Рабочая гипотеза. Алюмосодержащие компоненты вяжущего, в том числе входящие в состав расширяющей добавки (РД), влияют на скорость достижения критической концентрации мицеллобразования в пенобетонных смесях и, таким образом, на их агрегативную устойчивость. При введении РД в вяжущее процесс коалесценции резко ускоряется, но появляется возможность управления собственными деформациями твердеющего пенобетона. Дисперсное армирование синтетическими волокнами, повышая агрегативную устойчивость пенобетонных смесей, ограничивает миграцию межчастичной влаги после прекращения перемешивания, что способствует замедлению достижения критической концентрации мицеллообразования поверхностно-активных веществ (ПАВ) в присутствии РД. Совокупность указанных явлений предопределяет возможность получения безусадочных и расширяющихся фибропенобетонов.
Целью работы является развитие научных представлений о структурообразовании пенобетонов при управлении собственными деформациями посредством введения РД и дисперсной арматуры для получения фибропенобетона неавтоклавного твердения с компенсированной усадкой.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить особенности формирования структуры пено- и фибропенобетонных смесей при использовании вяжущих с РД;
оценить влияние вида и количества ПАВ, дисперсной арматуры и РД на агрегативную устойчивость пенобетонных смесей;
исследовать влияние РД на процессы структурообразования, развитие собственных деформаций и основные показатели назначения фибропенобетона;
произвести опытно-промышленные испытания.
Научная новизна работы состоит:
в развитии научных представлений о влиянии сульфат- и алюмосодержащих компонентов вяжущего на агрегативную устойчивость пенобетонных смесей;
установлении зависимости агрегативнои устойчивости пенобетонных смесей от пластической прочности, на основе которой разработана методика инструментальной оценки оптимального количества пенообразователя (ПО);
теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении возможности управления деформативными и физико-механическими свойствами фибропенобетонов неавтоклавного твердения, изготовленных на цементе с РД.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований агрегативнои устойчивости и структурообразования фибропенобетонных смесей и бетонов с РД;
методика оценки целесообразного расхода ПО для изготовления пено- и фибропенобетонных смесей;
результаты экспериментально-теоретических исследований возможности управления собственными деформациями и основными показателями назначения фибропенобетонов с компенсированной усадкой.
Практическая значимость результатов работы:
определены рецептурные параметры РД, позволяющие в широком диапазоне управлять развитием деформаций фибропенобетонов при неавтоклавном твердении;
разработана методика оценки целесообразного расхода ПО при
изготовлении пенобетонных смесей;
разработаны ТУ 5767-033-02069119-2003 "Изделия из фибропенобетона" и технологический регламент производства фибропенобетонных изделий в условиях ЗАО "ФИПЕБ" (г. Ростов-на-Дону);
получен патент на изобретение № 2206544 "Сырьевая смесь для изготовления ячеистых материалов и способ ее приготовления"; патенты на полезные модели № 23449 "Стеновой блок"; № 28144 "Стеновой блок"; № 32514 "Железобетонная перемычка";
выпущена опытная партия фибропенобетонных перегородочных блоков размерами 500x300x80 мм объемом 308 м .
Работа выполнена в рамках научно-технической программы "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники", подпрограмма 211 "Архитектура и строительство", раздел 211.02 "Строительные материалы, энергосберегающие и экологически безопасные технологии их производства".
Апробация. Материалы исследований докладывались и обсуждались:
на международных научно-практических конференциях "Строительство" 2001 - 2004 гг., РГСУ, г. Ростов-на-Дону;
55-й МНТК "Актуальные проблемы современного строительства", 2001г., СПбГАСУ, г.Санкт-Петербург;
VII академических чтениях РААСН в Белгородской государственной технологической академии строительных материалов, 2003 г., г. Белгород;
2-й МНПК "Бетон и железобетон в III тысячелетии", 2002 г., г. Ростов-на-Дону;
Всероссийской НТК "Наука, техника и технология нового века", 2003 г., КБГУ, г. Нальчик.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 работ.
Работа выполнена по специальности 05.23.05. — "Строительные материалы и изделия". Основной объём экспериментально-исследовательских работ осуществлен с 2000 по 2004 год на кафедрах "Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики", "Технологии строительного производства и строительных машин" и испытательной лаборатории ДорТрансНИИ Ростовского государственного строительного университета.
