Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
Анализ состояния вопросов в области сухих строительных 14
смесей и обоснование целей и задач исследований
Классификация и анализ требований к сухим строительным сме- 14
сям
Тонкодисперсные материалы как эффективное средство улуч- 22
шения структуры и свойств строительных растворов
Наполненные цементные системы 22
Кремнезёмистые микронаполнители для цементных систем 32
Карбонатные микронаполнители для цементных систем 36
Влияние гранулометрического состава заполнителей на свойства 39
сухих штукатурных смесей
Выбор модели и объекта исследования 42
Выводы 48
Характеристики применяемых материалов и методики про- 49
ведения экспериментов
Характеристика сырьевых материалов 49
Методики проведения экспериментов 52
Испытание цемента и песка 52
Определение химической активности микронаполнителей 53
Определение водоудерживающей способности цементного вя- 54
жущего
Определение прилипаемости (адгезии) вяжущего к основанию.,. 55
Определение пластической прочности вяжущего 56
Оценка физико-механических свойств штукатурных растворов,.,. 56
Определение прочности сцепления штукатурного раствора с 57 плотным и пористым основанием
Определение величины сползания штукатурной смеси 57
Физико-химические исследования 59
Оценка химической активности минеральных мнкронаполните- 59
лей ,,
Выводы 62
Исследование влияния характеристик карбонатных и крем- 63
незёмистых тонкодисперсных минеральных частиц
на физико-механические свойства и структуру цементных
систем
Исследование реологические свойства цемента с тонкодисперс- 63
ными минеральными добавками
1. Исследование влияния микронаполнителей на нормальную гус- 64
тоту вяжущей системы
2. Исследование сроков схватывания вяжущего с тонкодисперсны- 67
ми минеральными наполнителями
3- Влияние микронаполнителей на водоудерживаюшую 69
способность вяжущего
Исследование прилипаемости смешанного вяжущего 71
Исследопание процессов структурообразовапия в смешанном 75
вяжущем
Исследование влияния микронаполиителей на пластическую 76 прочность цементного теста
Исследование влияния минеральных микронаполнителей 80 па прочностные характеристики вяжущего
Физико-химические исследования смешанного вяжущего 86 Выводы 93
Разработка составов и исследование свойств сухих строи- 94
тельных смесей для штукатурных работ
Выбор рационального фракционного состава заполнителя для 94
сухих штукатурных смесей
1, Оценка пустотности двухфракционной смеси песка 96
2. Изучение влияния объёма цементного теста в растворе на его 98
прочностные характеристики
3, Определение пустотности трёхфракционной смеси песка 100
4. Изучение влияния минеральных микронаполнителей на пустот- 101
ность заполнителя ., , ,
Исследование свойств сухих штукатурных смесей 102
Прочность сцепления штукатурных растворов с основанием 102
Влияние состава сухой штукатурной смеси на свойства штука- 107 турного раствора
Исследование величины сползания штукатурного раствора с 109 вертикальной поверхности ,
Исследование морозостойкости растворов с минеральными мик- 112
ро наполнителя ми
Разработанные составы сухих строительных смесей для штука- 113
турных работ
Анализ результатов исследований 116
Выводы * 136
Разработка технологии производства сухих строительных 137
смесей и реализация результатов
Технологическая схема и описание технологии изготовления су- 137
хих строительных смесей
Исследование режимов перемешивания сухих строительных 144
смесей
Опыт промышленного использования разработанных сухих 147 строительных смесей и перспективы развития данного направления
Экономическая эффективность 147
ВЫВОДЫ 153
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 165
Введение к работе
За последние годы в России в связи с изменившейся экономической ситуацией произошла переоценка минерально-сырьевой базы с целью её более разумного использования. Постоянно идёт поиск путей создания новых строительных материалов, более эффективных, чем традиционные и более дешевых, чем импортные аналоги, но ничем не уступающие им в качестве, В том числе это касается и сухих строительных смесей.
В Томской области уже несколько лет существуют предприятия, занимающиеся производством сухих строительных смесей, при этом сухие штукатурные смеси не занимают ведущего места в объемах производства и потребления (всего около 8% от имеющегося ассортимента, в то время как плиточные клеи и шпатлевки составляют 27 и 22% соответственно). Цементные штукатурные смеси, как правило, производят на основе портландцемента марок 400 и 500, что ведёт к его перерасходу- В нашем регионе, не имеющем собственного производства портландцемента, особенно актуальна проблема его экономии. Поэтому, во-первых, необходимы исследования, направленные на разработку и создание смешанных вяжущих на основе местных материалов и техногенных продуктов.
Во-вторых, при этом полимерные добавки, применяемые в производстве сухих строительных смесей и составляющие значительную часть их стоимости (иногда до 97 %) преимущественно импортного производства. Поэтому актуальны исследования, направленные на снижение дорогостоящих компонентов путём введения минеральных тонкодисперсных добавок, родственных по химической природе цементу, активных и инертных, различной удельной поверхности, позволяющих направленно регулировать свойства смешанного вяжущего и формировать рациональную структуру растворной смеси.
При этом достигается экономия природных ресурсов, при использовании местного сырья и техногенных продуктов для Западно-Сибирского региона, расширяется местная сырьевая база, и реализуется возможность получения сухих строительных смесей с заданными свойствами. Работа выполнялась в соответствии с;
Отраслевая научно-техническая программа Министерства образования РФ «Архитектура и строительство» на 2002-2003 г. «Разработка материалов для многослойных теплоэффективных ограждающих конструкций из природного сырья и отходов промышленности применительно к условиям Западно-Сибирского региона» (Грант № 12,2-833 инв. № 02.200306399)
Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники. «Разработка технологии модифицированного бетона с повышенной эксплуатационной надёжностью на основе тонкозернистых песков».
Объект исследования:
Сухая строительная смесь, модифицированная тонкодисперсными зернистыми минеральными добавками»
Предмет исследовании:
Закономерности взаимодействия, особенности формирования состава и структурообразования сухих строительных смесей для штукатурных работ с тонкодисперсными минеральными добавками.
Цель работы:
Целью настоящей работы является разработка составов и исследование свойств сухих строительных смесей для штукатурных работ на основе
смешанных вяжущих с тонко дисперсными зернистыми минеральными добавками карбонатной и кремнезёмистой природы (доломитовая мука, мел, микрокремнезём).
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
Задачи исследования:
- разработать составы для штукатурных работ в виде сухих строи
тельных смесей с использованием природных и техногенных продуктов
(микрокремнезём, доломитовая мука, мел);
- изучить влияние тонкодисперсных минеральных добавок на про
цессы гидратации и структурообразования смешанного вяжущего;
определить основные закономерности изменения физико-механических свойств цементного теста и цементного камня в зависимости от вещественного состава и удельной поверхности минеральных добавок;
установить рациональные составы вяжущего, модифицированного тонкодисперсными минеральными добавками, для получения сухих штукатурных смесей с заданными свойствами;
исследовать влияние фракционного состава заполнителя на обеспечение необходимых технологических, физико-механических свойств и стойкости штукатурных растворов в эксплуатационных условиях;
разработать технологические приёмы производства сухих строительных смесей, модифицированных тонкодисперсными минеральными добавками, и провести опытно-промышленную проверку результатов»
Научная новизна:
Установлены закономерности изменения реологических и технологических свойств сухих строительных смесей в зависимости от состава и физико-механических свойств компонентов сухой смеси и типа подложки:
Показано, что введение тонкодисперсных минеральных добавок повышает реакционную способность наполненного вяжущего и приводит к увеличению его активности и адгезионных свойств. При этом содержание в смешанном вяжущем микрокремнезёма составляет 5-10%, мела — 10-15%, доломитовой муки - 10-15%.
Установлено, что введение в смешанное вяжущее микрокремнезёма способствует более быстрому формированию пластической прочности за счёт повышенной растворимости S1O2 и последующей интенсификацией образования гидросиликатов кальция.
— Установлено, что введение в состав сухих штукатурных смесей
тонкодисперсных минеральных добавок увеличивает адгезионные свойства
раствора с основанием в результате повышения суммарной удельной по
верхности смеси и увеличения площади контакта между штукатурным сло
ем и основанием, а также за счёт интенсификации процессов гидратации и
гидролиза в системе. При этом введение микрокремнезёма в количестве 5 -
15% увеличивает прочность сцепления раствора с основанием на 40-58%;
доломитовой муки и мела - на 40-52%.
— Установлены рациональные соотношения между пассивной и ак
тивной составляющими заполнителя штукатурной растворной смеси, позво
ляющие регулировать эксплуатационные свойства штукатурного раствора.
Практическая значимость:
— Разработаны составы в виде сухих строительных смесей на основе
смешанных вяжущих, модифицированных тонкодисперсными минеральны
ми добавками с улучшенными физико-механическими свойствами, обеспе
чивающими необходимую стойкость в эксплуатационных условиях (проч
ность сцепления» водоудерживающая способность).
Разработана технология приготовления сухих штукатурных смесей с использованием местных материалов для Западно-Сибирского региона и техногенных продуктов.
Разработаны технические условия на изготовление и применение сухих штукатурных смесей.
— Разработанные составы для отделочных работ получили проомыш-
ленную апробацию на ООО «ПГ Колибри» и 000 «Пенобетон-Сервис»
г. Томск,
Личный вклад автора:
Личный вклад автора состоит в получении экспериментальных результатов, изложенных в диссертационной работе, их обобщении и анализе. Роль научного руководителя к.т.н, Копаница Н,0. заключалась в постановке вопросов, согласованию плана работ по тематике, участии в анализе результатов.
На защиту выносятся:
закономерности влияния состава и свойств тонкодисперсных минеральных добавок на технологические, реологические, физико-механические свойства сухих строительных смесей для штукатурных работ;
результаты исследования свойств смешанного цементного вяжущего в зависимости от вида и количества микронаполнителей;
результаты физико-химических исследований смешанного вяжущего с тонкодисперсными минеральными добавками;
результаты опытно-промышленного внедрения.
Достоверность результатов:
Достоверность результатов и выводов по работе обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств измерений, применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительным практическим эффектом.
Реализация работы:
Разработанные составы штукатурных смесей использованы при выпуске опытной партии сухих строительных смесей на предприятии ООО «ПГ Колибри» г. Томск, а технологические и эксплуатационные характеристики разработанных сухих смесей проверены при офактуривании пенобе-топных блоков, выпускаемых ООО «Пенобетон-Сервис» г. Томск. Разработаны технические условия ТУ 1557-042-00884306-05 «Сухие строительные смеси для штукатурных работ». Результаты экспериментальных исследований, полученных при выполнении диссертационной работы, внедрены в учебный процесс для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы:
Основные положения диссертационной работы и результаты исследований представлены на:
2-ой Международной научно-технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, ТГАСУ, 2002 г.);
Всероссийской конференции «100 лет архитектурно-строительному образованию в Сибири» (Томск, 2002 г.);
- 6-ои Международной научно-практической конференции «Качест
во - стратегия XXI века» (Томск, 2002 г.);
- III Международной научно-технической конференции «Бетон и же
лезобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2004 г.);
-— Первой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика-2005» (г. Томск, 2-4 июня 2005 г.).
Публикации:
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 9 работах, включая научные статьи и тезисы докладов, в том числе материалы одной статьи подготовлены без соавторов, В остальных публикациях личный вклад соискателя составлял 60-70% и состоял в следующем:
разработка методик проведения исследований;
обработка результатов и их анализ;
подготовка проектов статей.
Структура и объем работы:
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 34 рисунка, приложения и список литературы из 125 наименований.
Автор благодарит длмт. профессора А.И, Кудякова за участие и помощь в исследованиях и разработках при выполнении работы.
Принятые сокращения:
ССС - сухие строительные смеси
СШС - сухие штукатурные смеси
ТДМД — тонкодисперсные минеральные добавки
ТМН — тонкодисперсные минеральные наполнители
МК - микрокремнезём
МК1700 - микрокремнезём с 8уд=1700 м7кг
f*
MK4Q00 - микрокремнезём с Syfl=4000 м /кг
