Введение к работе
Актуальность. Основным направлением технического прогресса в современном строительстве является снижение массы зданий и сооружений, повышение индустриальности и степени заводской готовности строительных изделий и конструкций при одновременном снижении их удельной энергоемкости, улучшение теплозащитных характеристик за счет применения стеновых материалов низкой теплопроводности.
В настоящее время термическое сопротивление ограждающих конструкций повышено до 1,7, а с 2000г. - до 3 м2 ' К/Вт. Это значит, что при применении традиционных стеновых материалов толщина стен зданий должна быть увеличена примерно вдвое, что нецелесообразно с технико-экономической точки зрения. Наиболее удовлетворяющими совремешшм теплотехническим требованиям являются ячеистые бетоны, которые по своим технико-экономическим показателям (средней плотности, теплопроводности, энергоемкости, капитальным и приведенным затратам) превосходят такие стеновые материалы, как легкий бетон на пористых заполнителях, кирпич керамический и силикатный, керамические блоки.
Однако, несмотря на это, ячеистый бетон в общем балансе применяемых в России стеновых материалов занимает весьма скромное место. Причиной такого положения являются многие недостатки существующей технологии ячеистобетонных изделий, которые сдерживают развитие производства этой прогрессивной продукции: необходимость тонкого измельчения сырьевых компонентов, потребность в специальном достаточно сложном, металлоемком и дорогостоящем технологическом оборудовании, сравнительно сложные и несовершенные технологии, необходимость в автоклавной обработке продукции и т.д. Кроме того, для изготовления ячеистобетонных изделий применяются формовочные смеси с большим водосодержанием, что ухудшает свойства материала.
В связи с этим актуальным является создание и организация производства новых, прогрессивных стеновых материалов, новых способов формирования пористой структуры неавтоклавных ячеистых бетонов, которые исключали бы многие недостатки существующих технологий.
Работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой "Черноземье" на 1993-95г.г., межвузовской научно-технической программой "Строительство" 1993г. и по хоздоговорам с предприятиями Белгородской области.
Цель работы: разработка оптимальных составов и технологии эффективных неавтоклавных ячеистых бетонов с улучшенными физико-механическими показателями и способа повышения их долговешости.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- Установление взаимосвязи между давлением газовой фазы в формовочной массе с ее реологическими и гравитационными свойствами,
диаметром пор, давлением внешней среды и поверхностным натяжением раствора;
- Теоретическое обоснование вибровакуумного способа поризации
формовочных смесей;
Экспериментальная проверка получения вибровакуумированного ячеистого бетона в лабораторных условиях, отработка оптимальных составов и режимов формования образцов, изучение их свойств;
- Опробование предлагаемого способа в промышленных условиях,
отработка оптимальных технологических параметров производства, выпуск
опытной партии изделий из вибровакуумированного ячеистого бетона;
- Экспериментальная проверка вибровакуумной пропитки ячеистого бетона
с целью повышения его долговечности;
- Оценка технико-экономической эффективности производства вибро
вакуумированного ячеистого бетона.
Научная новизна работы:
- Установлена зависимость:
dv P=f (рс, h, q, d, Pa, о, л, To, —)
для теоретического анализа условий вспучивания формовочной смеси при
различных внешних воздействиях;
- Получено условие вспучивания формовочной массы:
г> г. т, , 4tr . h ( dv\
Рп + Pr-Pa=hpc g + — + 4-[r0 + tj—J
с использованием которого теоретически обоснован вибровакуумный способ формирования ее структуры;
Разработана методика расчета количества газообразователя, учитывающая давление газа в порах вспучивающейся смеси, ее реологические свойства, среднюю плотность, высоту массива, внешнее воздействие на смесь;
- Получены математические модели, связывающие среднюю плотность и
прочность вибровакуумированного ячеистого бетона с основными
технологическими параметрами (водотвердое отношение, соотношение между
наполнителем и вяжущим, количество добавки и величина вакуума),
позволяющие управлять процессом производства ячеистых бетонов и
оптимизировать технологический процесс;
- Определено адекватное уравнение регрессии, связывающее глубину
пропитки (У) с величиной вакуума (Х|), отношением битума к ксилолу по массе
(Кг), длительностью вакуумирования (Х3) и длительностью
вибровакуумирования (Х4):
У=16,77-1,47Х2+1,45Хз+0,71Х,2+0,71Х22-3,5Хз2-1,79Х42,
позволяющее управлять процессом вибровакуумной пропитки с целые повышения долговечности материала.
Практическое значение и реализация работы:
Получен неавтоклавный ячеистый бетон с улучшенными структурой и физико-механическими характеристиками с использованием вибровакуумного способа получения формовочных смесей (А.с. № 960140 Бюл.№ 35 от ., № 1357400 Бюл. № 45 от 7.12.87г.);
Отработана эффективная вибровакуумная пропитка ячеистого бетона с целью улучшения его эксплуатационных качеств;
Установлены оптимальные составы и режимы формования изделий из неавтоклавного вибровакуумированного ячеистого бетона рс=650...700 кг/м3, Rc»=3,4...4,9 МПа на заводах ЖБИ;
Определены математические модели управления прочностью и средней плотностью неавтоклавного вибровакуумированного ячеистого бетона;
- Организовано промышленное производство стеновых блоков из .
неавтоклавного вибровакуумированного ячеистого бетона на заводах ЖБИ-1 АО
"Стройдеталь" и ОАО "БЗ ЖБК-1" города Белгорода.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на
Всесоюзной конференции "Фундаментальные исследования и новые технологии
в строительном материаловедении" (г.Белгород, 1989г.); конференции
"Проблемы утилизации промышленных отходов в строительстве и
промышленности строительных материалов" (г.Красноярск, 1989г.);
конференции "Эффективность применения пористых заполнителей и легких
бетонов в строительстве" (г.Севастополь, 1989г.); IV научно-технической
конференции молодых ученых и специалистов "Молодые ученые-отрасли
строительных материалов и строительству" (г.Белгород, 1989г.); конференции
"Применение отходов производств - основной резерв строительства"
(г.Севастополь, 1990г.); Всесоюзном научно-практическом совещании .
"Экологические проблемы переработки вторичных ресурсов в строительные материалы и изделия" (г.Чимкент, 1990г.); научно-техническом семинаре "Актуальные вопросы ресурсосбережения" (г.Челябинск, 1990г.); Республиканской научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в технологии строительных материалов" (г.Алма-Ата, 1990г.); Всесоюзной конференции "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии" (г.Белгород, 1991г.); конференции "Актуальные проблемы снижения материалоемкости в строительстве" (г.Севастополь, 1991г.); I Международной научно-технической конференции "Материалы для строительных конструкций XXI века" (г.Днепропетровск, 1992г.); II Межгосударственной научно-практической конференции "Методы исследования, паспортизация и переработка отходов" (г.Пенза, 1994г.).
На защиту выносятся:
- Вибровакуумный способ формирования пористой структуры материалов,
позволяющий вспучивать высоковязкие композиции и получать неавтоклавный
ячеистый бетон, не уступающий автоклавному по физико-механическим
показателям;
Оптимальные составы и режимы формования изделий из неавтоклавного вибровакуумированного ячеистого бетона;
Математические модели управления прочностью и средней плотностью неавтоклавного вибровакуумированного ячеистого бетона;
Методика расчета количества газообразователя, учитывающая реологические и гравитационные свойства формовочных смесей;
- Вибровакуумная пропитка ячеистых бетонов с целью повышения их
эксплуатационных характеристик;
- Основанная на предлагаемом способе заводская технология производства
стеновых блоков из неавтоклавного вибровакуумированного ячеистого бетона с
заданными физико-механическими характеристиками.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 112 наименований и приложений. Изложена на 195 страницах основного машинописного текста, содержит 52 рисунка, 36 таблиц.
