Введение к работе
Актуальность исследований, направленных нз решение научно-технической проблемы создания и внедрения в практику технологических процессов обработки бетонных изделий на основе использования энергии низкотемпературной плазмы, обусловлена:
отсутствием достоверных научных результатов по обеспечению условий долговременной совместимости вновь образуемого в процессе плазменной обработки стекловидного покрытия и материала подложки;
отсутствием теоретических и экспериментальных предпосылок для разработки технологических процессов ллаэмировзния Солыпераэ-мерных бетонных изделий (панелей, блоков и т.п.).
Об актуальности выполненных исследовании свидетельствует включение данной тематики в пианы научно-исследовательских работ отдела плазменных и электроимлульсных технологий научно-исследовательского института строительных материалов при Томской государственной архитектурно-строительной академии (НИИ СМ при ТГАСА), а также в планы работ комплексной научно-технической программы "Сибирь" (проблема "Новые материалы и технологии", N Государственной регистрации 81020080), в'межвузовскую научно-техническую программу "Архитектура и строительство".
Результаты исследований использовались при выполнении хозяйственных договоров NN 866, 0390, 0790, 3690, 1790, 1691, 2291, 0691, 0191, 504, 2491, связанных с созданием и внедрением технологии плазменной обработки бетонных и золошлакоблочных изделий.
Цель» ксйледованкй явились:
создание технологии получения качественных защитно-декоративных -покрытий на бетонных и золошлакоблочных изделиях с помощью низкотемпературной плазмы в промышленных условиях;
разработка научно обоснованных и выдача практических рекомендаций по созданию защитно-декоративных покрытий с заданными свойствами на основании изучения физико-химических процессов, протекающих на поверхности бетонных изделий при воздействии на них. низкотемпературной плазмой и исследования влияния минералогического и гранулометрического состава-бетона на качество стекловидного покрытия.
Народяо-дшяйстаещщй зффент решаемой проблемы состоит а создании плазменных технологий производства строительных бетонных изделий с высокохудожественной и архитектурной выразительностью, позволяющих резко сократить потребность в дорогостоящих облицо-
ночных материалах и высококачественных красителях, снизить знер-го- и трудозатраты и использовать отходы промышленности. Кроме того, данный способ отделки безвреден с экологической точки зрения.
Научная новизна работы представлена следующими основными результатами:
установлен механизм фазооОразования в "переходном" слое, определена последовательность протекания процесса степлообразования при взаимодействии высококонцентрированных потоков плазмы с поверхностью фактурного слоя бетонных изделий (стеклообраэование является пдаэмохимнчеоким процессом, имеющим неравновесный к локальный характер; реакции разложения гидросиликатов протекают по топотактическому механизму с сохранением кристаллической решетки; процессы дегидратации, силикатообразования, гомогенизации и образования стеклофазы протекают практически одновременно);
на основе теоретических и экспериментальных исследований установлены оптимальные технологические режимы качественной обработка! поверхности бетонных изделий - мощность плазменного генератора 56...75 кВт, скорость обработки 0,10...0,14 м/с, время воздействия 1с, величина плотности теплового потока 1,5і10б... ...2,5-Ю6 Вт/мг;
определены минералогические и гранулометрические составы, способы формирования фактурных слоев бетонных изделий, обеспечивающие снижение распространения тепловых потоков вглубь изделия и, как следствие, повышенную адгезионную прочность покрытия.
На зацсту штааячся технологические аспекты формирования фактурного слоя бетонных изделий с последующей обработкой их поверхности потоками низкотемпературной плазмы, в основе которых лежат следующие положения:
1) принципы получения высококачественного покрытия на бетонах за счет изменения состава поверхностного слоя введением заполнителей с низкой теплопроводностью различными технологическими приемами;
2). при обработке бетонных изделий по критерию максимума производительности, минимума энергозатрат и максимального качества образованных стекловидных покрытий целесообразно поддержание следующего режима работы плазменного генератора - напряжение 180...200 В, сила тока 200.. .400 А - при скорости обработки 0,10...0,14 м/с;
3) совокупность научных положений и закономерностей, необхо-имых для решения вопроса по организации технологии плазменной брзботки бетонных изделий.
Практическая ценность работы состоит в разработке инженерных етодов проектирования технологии подготовки и плазмирования бе-онных изделий;
разработана технология изготовления декоративных бетонных зделий, исключающая последующую механическую обработку форы и беспечиващая высокое качество поверхностей готовых изделий (па-ент России N 1720214);
полученные результаты исследований используются в курсе Плазменные технологии в огройиндустрии", изучаемом студентами омской государственной архитектурно-строительной академии.
Достоверность основная: положений и выводов гарантирована необходимым набором статистики и использованием'современных методов зачета и надежных измерительных приборов.
Иетодология работы основана на использовании и развитии теоретических положений в области взаимодействия плазменных потоков твердым телом, разработанных научной школой академика РАН Жуко-а Н.Ф., и их обобщением на случай строительных материалов и из-елий. Исходные материалы" и готовые изделия исследовались с по-юшью современного лабораторного оборудования (электронный мик-оскоп PSM-20D, рентгеновский дифракгометр ДРОН-ЗМ и др. )
Реализация в промышленности. На основе результатов дкссерта-ионных исследований разработаны технологическая карта, регламент ; технические условия. Специализированная установка и технология одготовки и оплавления большеразмерных бетонных изделий (наруж-ых стеновых панелей) реализована на комбинате железобетонных из-;елий (КЖБИ-2) АО "Химстрой" г. Томска.
Апробация работы. Основные результаты исследовании по теме, сшедшие в диссертационный"материал, опубликованы в научных тру-;зх [1-11].
Диссертационный материал докладывался и обсуждался на: Все-ююанои конференции "Физико-химические проблемы материаловедения ! новые технологии" (Белгород, 1991); Республиканской научно-тех-мческой конференции "Совершенствование существующих и , создание ювых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машинострои-ельном и сварочном производстве и строительстве" (Могилев, .991); Международной научно-технической конференции "Экологичес-
кие проблемы крупного промышленного центра" (Новокузнецк, 1995) 53-Й на'/ЧНО-технической конференции профессорско-лреподаватедь ского состава с участием представителей строительных,' проектных научно-исследовательских организаций в Новосибирской государст венной академии строительства (Новосибирск, 1996); Всероссииско научно-технической конференции "Создание защитных и упрочняющи покрытий с использованием концентрированных потоков энергии (Барнаул, 1996).
Образцы бетонных изделий с защитно-декоративным -покрытием выполненным по плазменной технологии, были удостоены диплома бронзовой медали на 44-й Всемирной выставке изобретательских, на учно-исследовательских и промышленных достижений (Брюссель 1995).
Структура и объем диссертации. По своей структуре диссерта ция состоит из введения, пяти глав, освещающих результаты иссле дований, основных выводов и списка использованных литературны источников. К диссертации прилагается акт внедрения технологичес кого процесса плазменной обработки бетонных изделий в произволе тво, подтверждающий практическую ценность выполненной работы технологические карты на производство бетонных панелей и золошдз коблоков с защитно-декоративным покрытием.
Работа изложена на 195 страницах машинописного текста, со держит, 35 рисунков, 31 таблицу, 114 наименований использовании источников, 3 приложения.
