Ильинская, Галина Геннадьевна. Сухие отделочные строительные смеси на композиционных вяжущих

Краткое описание

Ильинская, Галина Геннадьевна. Сухие отделочные строительные смеси на композиционных вяжущих : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.05 / Ильинская Галина Геннадьевна; [Место защиты: Белгород. гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова].- Белгород, 2012.- 171 с.: ил. РГБ ОД, 61 13-5/454

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Белгородский государственный технологический университет
им. В. Г. Шухова
На правах рукописи
04201352170

Ильинская Галина Геннадьевна
СУХИЕ ОТДЕЛОЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ НА КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ
Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор техн. наук, проф. B.C. Лесовик
Белгород - 2012

2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 9
1.1. Архитектурный облик городов России 9
1.2. Материалы, применяемые при отделке в строительстве 15
1.3. Композиционные вяжущие вещества 23

1.4. Классификация и нормативная база сухих строительных смесей 27
1.5. Особенности структурообразования отделочных смесей 38
1.6. Выводы по главе 41
2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ 44
2.1. Характеристика использованных материалов 44
2.2. Методы исследований 50
3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ
ТВЕРДЕНИИ СУХИХ ОТДЕЛОЧНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ В
МНОГОСЛОЙНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ 64
3.1. Многослойная теплоизоляционная система с использованием внутреннего и наружного слоев 64
3.2. Получение и свойства композиционных вяжущих для устройства защитных слоев 71
3.3. Изучение особенностей приготовления композиционных
вяжущих 85
3.4. Изучение физико-механических свойств композиционных
вяжущих 89
3.5. Выводы по главе 94
4. ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ОТДЕЛОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА
ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ 97
4.1. Разработка составов сухих отделочных строительных смесей для
97
внутреннего и наружного слоев

з
4.2. Повышение эффективности сухих отделочных смесей за счет использования армирующих добавок 99
4.3. Исследование влияния количества армирующих добавок на физико-механические свойства отделочных растворов 107
4.4. Эксплуатационные характеристики отделочных растворов на композиционных вяжущих 113
4.5. Микроскопические исследования отделочных строительных
смесей с армирующими добавками 116
4.6. Натурные обследования многослойной теплоизоляционной
системы 125
4.7. Выводы по главе 128
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА, МНОГОСЛОЙНАЯ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА И ТЕХНИКО-
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ 13°
5.1. Технологическая схема производства сухих отделочных строительных смесей 130
5.2. Особенности многослойной теплоизоляционной системы 135
5.3.Технико-экономическое обоснование 141
5.4. Выводы по главе 147
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 151
ПРИЛОЖЕНИЯ 166

4 ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Россия занимает одно из лидирующих мест по объему производства различных видов энергии. Однако, по уровню рациональных затрат на отопление, существенно уступает экономически развитым странам.
Теплосберегающие технологии в современном строительстве, при возведении новых и реконструкции старых жилых, общественных и промышленных зданий, стали одними из первостепенных задач.
Принятый ряд нормативно-технических документов, один из основных -постановление Минстроя РФ №18-81 от 11.08.95г «О принятии изменений №3 СНиП П-03-79 «Строительная теплотехника», направлен на решение задачи энергосбережения и снижения эксплуатационных затрат в строительстве. Требования, установленные в этих документах к значению термического сопротивления, сложно обеспечить в однослойной конструкции. Соответствие может быть достигнуто лишь в многослойной конструкции, где в качестве утеплителя применяется эффективный теплоизоляционный материал.
Для приоритетного развития строительной отрасли необходима разработка и внедрение новых высокоэффективных конкурентоспособных технологий строительных материалов, от которых зависит качество жизни и комфортные условия в системе «человек-материал-среда обитания». Одним из современных эффективных материалов являются сухие строительные смеси.
Для производства сухих строительных смесей применяют дорогостоящие, часто импортные компоненты. Разработка композиционных вяжущих на основе местного сырья для производства эффективных сухих отделочных смесей является актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнена в рамках: тематического плана г/б НИР № 7.4211.2011 «Разработка теоретических основ получения высококачественных бетонов нового поколения с учетом генетических особенностей нанодисперсных модификаторов» на 2011-2015 гг.
Цель работы. Повышение эффективности составов отделочных сухих строительных смесей для многослойной конструкции на основе композиционных вяжущих с применением армирующих добавок.

5 Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработка состава и оптимизация процесса получения
композиционных вяжущих;
- исследование характера влияния кремнеземсодержащего компонента в композиционных вяжущих в процессе структурообразования в условиях специфики твердения материала;
- изучение состава и свойств армирующих добавок и обоснование целесообразности их применения в многослойной конструкции;
- разработка составов отделочных сухих строительных смесей для внутреннего и наружного слоев многослойной конструкции;
- опытно-промышленное апробирование предложенных составов, разработка нормативной документации на производство сухих отделочных строительных смесей и рекомендаций по их использованию.
Научная новизна работы. Установлена возможность повышения эффективности сухих отделочных строительных смесей за счет оптимизации микро- и макроструктуры, путем использования композиционных вяжущих определенного состава и армирующих добавок. Оптимизация структуры фиброармированного мелкозернистого композита позволила получить отделочные строительные растворы для многослойной теплоизоляционной системы на основе сухих отделочных строительных смесей, приготовленных из местных материалов.
Выявлен характер влияния кремнеземсодержащего компонента композиционного вяжущего на процессы структурообразования в условиях специфики твердения отделочной смеси. Показано, что при проектировании материала можно регулировать процессы связывания портлантида за счет введения кремнеземсодержащей составляющей определенного генезиса и состава, что приводит к оптимизации новообразований и снижению вероятности коррозионных процессов.
Установлены закономерности изменения реологических и технологических свойств сухих отделочных строительных смесей в зависимости от состава и физико-механических свойств компонентов. Установлено, что эффективная вязкость вяжущих, приготовленных на Шебекинском песке и пластификаторах (СП-1 и Melfluxl641F), имеет различные реологические характеристики. При использовании добавки СП-1 в количестве от 0,2 % до 0,6 % вязкость снижается от 2 до 1,2 раз, а при

6
использовании добавки Melfluxl641F в количестве от 0,1 % до 0,3 % вязкость снижается от 4,3 до 1,8 раз.
Выявлена способность предлагаемой многослойной теплоизоляционной системы (внутренний слой - утеплитель — наружный слой) существенно усиливать теплозащитные и физико-механические свойства за счет синергетического эффекта. Результаты пределов прочности при сжатии и при изгибе разработанных отделочных растворов превосходят традиционные, соответственно в 1,5-5,5 раз и в 2-7 раз; обеспечивают прочное сцепление с основанием, превосходящее в 3,5 раза нормативный показатель и высокие эксплуатационные показатели системы.
Получена математическая модель зависимости предела прочности при сжатии и при изгибе от содержания армирующей добавки и водоцементного отношения, позволяющие оптимизировать составы строительных растворов на основе сухих отделочных строительных смесей, технологический процесс их получения и эффективно им управлять, при этом можно поддерживать на заданном уровне выходной параметр.
Практическое значение работы. Разработаны составы, технологические параметры приготовления и получены композиционные вяжущие для теплоизоляционной системы на основе местного сырья и пластифицирующей добавки. Композиционные вяжущие оптимального состава имеют прочность, превышающую на 50 % прочность эталона, и обеспечивают значительное сокращение расхода цемента.
Разработаны отделочные составы сухих строительных смесей, полученных на основе предложенных композиционных вяжущих с использованием армирующих добавок для внутреннего и наружного слоев многослойной конструкции теплоизоляционной системы.
Предложено использование разработанных сухих отделочных строительных смесей для внутреннего и наружного слоев на основе композиционных вяжущих при устройстве многослойных конструкций для теплоизоляционной системы.
Предложена технология производства композиционных вяжущих и сухих отделочных строительных смесей на их основе.
Разработаны стандарт организации и рекомендации по изготовлению сухих отделочных строительных смесей.

7
Внедрение результатов исследований. Апробация производства разработанных составов в промышленных условиях осуществлялась на ЗАО «АППК Белсельхозинвест» (Белгород), испытания сухих строительных смесей осуществлялись на строительных объектах ООО «Консоль-Плюс» (Белгород) и ООО «НТЦ Современные системы теплоснабжения»(Белгород).
Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы были разработаны следующие нормативные и технические документы:
- стандарт организации СТО 02066339-006-2012 «Сухие отделочные строительные смеси на композиционных вяжущих»;
- рекомендации по изготовлению сухих отделочных строительных смесей на основе композиционных вяжущих.
Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе при подготовке магистров обучающихся по направлению 270800.68 - «Строительство», что отражено в учебной программе дисциплины «Композиционные вяжущие вещества».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях» (Якутск, 2009); III Международной научно-практической конференции «Наука и молодежь в начале нового столетия» (Губкин, 2010); Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов» (Белгород, 2010); 2-й Международной практической конференции (Брянск, 2010); Международной научно-практической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2011); Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии» (Белгород, 2011); Международной молодежной конференции «Экологические проблемы горнопромышленных регионов» (Казань, 2012).
Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в девяти научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России. Получено Ноу-хау № 20120016.

8 На защиту выносятся:
- механизм оптимизации при производстве отделочных сухих строительных смесей за счет использования композиционного вяжущего, на основе местного сырья;
- характер влияния кремнеземсодержащего компонента композиционного вяжущего в процессе структурообразования в условиях специфического твердения материала;
- закономерности изменения реологических и технологических свойств сухих отделочных строительных смесей в зависимости от состава и физико-механических свойств компонентов сухой смеси;
- возможность повышения эффективности сухих отделочных строительных смесей за счет оптимизации микро- и макроструктуры;
- способность внутреннего и наружного слоев отделочных растворов, усиливать физико-механические свойства многослойной теплоизоляционной системы;
- технология производства композиционных вяжущих и сухих отделочных строительных смесей на их основе;
- показатели экономической эффективности разработки и результаты внедрения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 171 страницах машинописного текста, включающего 34 таблицы, 51 рисунков, списка литературы из 165 наименований, 6 приложений.

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Разработаны и экспериментально подтверждены принципы повышения эффективности композиционных вяжущих для внутреннего и наружного слоев многослойной конструкции теплоизоляционной системы за счет рационального использования кварцевых песков, заключающиеся в выборе кремнеземистых компонентов с повышенным содержанием минералообразующей среды и механоактивации при совместном помоле цемента и пластификаторов, трансформирующихся в активные минеральные добавки. Последние активируют процессы гидратации клинкерных минералов и создают оптимальную структуру композита.
2. Для создания надежной теплозащиты строящихся зданий разработана многослойная конструкция с теплоизоляционной системой, состоящей из следующих составляющих: внутреннего слоя из предлагаемой внутренней отделочной смеси, утеплителя, системы крепления (дюбелей и армирующей фасадной сетки), наружного слоя из предлагаемой наружной отделочной смеси, декоративной отделки. Использование разработанной системы позволит решить проблемы герметизации швов панельных и кирпичных зданий. Резкие колебания наружной температуры происходят внутри теплоизоляционного слоя, что увеличит срок службы несущих стен, благодаря уменьшению возникающих температурных деформаций. Применение такой системы теплозащиты позволит снизить затраты на отопление зданий до 60 %.
3. Установлен характер влияния кремнеземсодержащего компонента в
композиционном вяжущем в процессе структурообразования в условиях
специфического твердения материала, когда на первый слой укладывается
утеплитель, а второй на армирующую сетку, уложенную по утеплителю.
Показано, что при проектировании материала можно регулировать процессы
связывания портлантида за счет снижения кремнеземсодержащей

149 составляющей, что приводит к уменьшению количества портлантида и не
допускает возникновения коррозионных процессов.
4. Выявлены закономерности изменения реологических и технологических
свойств сухих отделочных строительных смесей в зависимости от состава и
физико-механических свойств компонентов сухой смеси.
5. Установлена возможность повышения эффективности сухих
отделочных строительных смесей за счет оптимизации микро- и
макроструктуры, путем использования композиционных вяжущих и
армирующих добавок в виде базальтового волокна. Оптимизация структуры
фиброармированного мелкозернистого композита позволила получить
отделочные строительные растворы для многослойной теплоизоляционной
системы на основе сухих строительных смесей, приготовленных из местных
материалов.
6. Получены математические модели и их графические интерпретации в
зависимости количественного содержания базальтового волокна и
водоцементного отношения в отделочных растворах внутреннего и
наружного слоев многослойной конструкции с теплоизоляционной системой.
Полученная модель позволяет оптимизировать составы отделочных смесей,
технологический процесс их получения. А также эффективно им управлять,
поддерживая на заданном уровне выходной параметр.
7. Разработаны составы композиционных вяжущих для отделочных
растворов внутреннего и наружного слоев многокомпонентной
теплоизоляционной системы на основе кремнеземистого компонента и
пластифицирующей добавки, позволяющие при увеличении предела
прочности при сжатии и изгибе снизить расход цемента в растворах.
8. Определены оптимальные дозировки армирующих добавок -
базальтовых волокон в количестве 3% в сухие отделочные смеси,
обеспечивающих повышение предела прочности при сжатии и предела
прочности при изгибе.

150
9. Для широкомасштабного внедрения результатов научно-
исследовательской работы были разработаны следующие нормативные и
технические документы: стандарт организации СТО 02066339-006-2012
«Сухие отделочные строительные смеси на композиционных вяжущих»;
рекомендации по изготовлению сухих отделочных строительных смесей на
основе композиционных вяжущих.
10. Подтверждена экономическая эффективность использования
разработанных сухих отделочных смесей для применения в многослойной
теплоизоляционной системе. Выпуск полупромышленной партии сухих
отделоных строительных смесей осуществлялся на ЗАО «АППК
Белсельхозинвест» (Белгород). Апробация полученных смесей проводилась
на строительных объектах ООО «Консоль-Плюс» (Белгород) и
ООО «НТЦ Современные системы теплоснабжения» (Белгород).