Луцкін Євген Сергійович. Вплив модифікації структури на теплофізичні властивості силікатних матеріалів неавтоклавного твердіння

Краткое описание

Луцкін Євген Сергійович. Вплив модифікації структури на теплофізичні властивості силікатних матеріалів неавтоклавного твердіння : Дис... канд. наук: 05.23.05 2006

Луцкін Є.С. Вплив модифікації структури на теплофізичні властивості силікатних матеріалів неавтоклавного твердіння. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук з спеціальності 05.23.05 Будівельні матеріали та вироби. Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса, 2006.
В дисертаційній роботі встановлено, що активація сировинної суміші у виді шлікеру за рахунок інтенсифікації механічних впливів, вибір оптимальних режимів виготовлення й послідовності дозування компонентів (вода, в'яжуче, дрібнозернистий заповнювач, добавка гіпсу і СП), а також заміна частини меленого кварцового піску у вапняно-кремнеземистому в’яжучому добавкою трепелу дозволила перейти від автоклавної обробки до тепловологісної при Т=85С і одержати стінові полегшені силікатні вироби з покращеними теплофізичними властивостями при нормованих Rст, kpта F.
За результатами багатокритеріальної оптимізації розроблений технологічний регламент та рекомендовані режими виготовлення і склади, що забезпечують одержання стінових умовно-ефективних силікатних рядових каменів В5, В7.5, В10, В12.5, маркою за морозостійкістю F15 та 1500 кг/м3і лицевих каменів класу В10, маркою за морозостійкістю F25 та 1550 кг/м3, які мають коефіцієнт =0.460.56 Вт/мК та коефіцієнтом kp>0.82.
Результати досліджень були впроваджені на підприємстві «Профбудкомплект» федерації професійних союзів України обсягом 150 м3. Впровадження цього матеріалу дозволить знизити витрати на будівництво будинків більше, як на 130 грн. на кожному кубометрі кладки.

1. Встановлено, що активація сировинної суміші у виді шлікеру за рахунок інтенсифікації механічних впливів, вибір оптимальних режимів виготовлення й послідовності дозування компонентів (вода, в'яжуче, дрібнозернистий заповнювач, добавка гіпсу і добавка СП), а також заміна частини меленого кварцового піску у вапняно-кремнеземистому в'яжучому добавкою трепелу дозволило: одержувати модифіковані силікатні матеріали на основі активованої сировинної суміші у виді шлікеру; знизити енергоємність виробництва силікатних виробів внаслідок переходу від автоклавної обробки до тепловологісної при Т=85С; знизити витрати паливно-енергетичних ресурсів на опалення на стадії експлуатації за рахунок одержання стінових умовно-ефективних силікатних матеріалів при нормованих міцності, водо- і морозостійкості.
2. Встановлено зміну властивостей сировинної суміші у вигляді шлікеру за рахунок зміни величини питомої поверхні добавки трепелу і вмісту добавки гіпсу. Показано, що при зміні величини питомої поверхні добавки трепелу в залежності від вмісту добавки гіпсу, можна регулювати початок тужавіння (зміна в 24 рази), кінець тужавіння (зміна в 1.53 рази), час між початком і кінцем тужавіння (зміна в 1.52.7 рази), температуру суміші (Т=1020С), час гідратації (зміна в 1.52 рази). З урахуванням взаємовпливу між величиною питомої поверхні добавки трепелу і вмістом добавки гіпсу час початку і кінця тужавіння може змінюватися більше, ніж у 6 разів, а час гідратації у 5 і більше разів.
3. Проведено аналіз і дана відносна кількісна оцінка зміни коефіцієнта теплопровідності за рахунок модифікації структури під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння. Так, під впливом величини питомої поверхні добавки трепелу максимальна відносна зміна коефіцієнта теплопровідності складає 1.6, під впливом режимів твердіння 2.0, а під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння коефіцієнт теплопровідності змінюється в 3 рази. Встановлено, що величина питомої поверхні добавки трепелу дозволяє регулювати величину коефіцієнта теплопровідності та повинна назначатися з врахуванням інших технологічних параметрів. Так, на складах без гіпсу оптимальною є мала Sпит=350 величина питомої поверхні добавки трепелу, з вмістом гіпсу 2.5% суміш малої та великої в рівних частках, а з вмістом гіпсу 5% велика Sпит=500 м2/кг.
4. Встановлено оптимальні склади і режими твердіння для одержання стінових полегшених силікатних виробів з нормованими густиною (=14501650 кг/м3)і коефіцієнтом теплопровідності (=0.460.58 Вт/мК), які класифікуються як умовно-ефективні. Основні фізико-механічні властивості цих виробів змінюються: міцність при стиску від 6.3 до 17.8 МПа, коефіцієнт розм'якшення від 0.8 до 0.96, морозостійкість F15 та F25. Це дозволило рекомендувати состави та режими виготовлення умовно-ефективних силікатних виробів різних марок за міцністю при нормованих водо- та морозостійкості.
5. Встановлено, що при постійній густині коефіцієнт теплопровідності може змінюватися більш ніж у 1.4 рази. Показано, що ці зміни пов'язані з модифікацією структури: відношення відкритої до закритої пористості та вміст гилебрандиту змінюються більш, ніж в 2 рази, відносний середній розмір капілярів і коефіцієнт однорідності розподілу їх за розмірами більш ніж в 1.4 рази.
6. Встановлено вплив модифікації структури на коефіцієнт теплопровідності с використанням елементів комп'ютерного матеріалознавства. Так, зв'язок коефіцієнту теплопровідності з вмістом гилебрандиту B змінюється в межах r{;С2SH(B)}= -0.4 -0.99. Зокрема, для складів без гіпсу r = -0.4, для складів, що містять 5% гіпсу r = -0.78, а в зоні мінімуму теплопровідності r = -0.99. Зміна ступеню кореляційних зв'язків показала, що при рішенні багатокритеріальних оптимізаційних задач раціонально поетапно фіксувати значення оптимальних величин питомої поверхні добавки трепелу з урахуванням вмісту добавки гіпсу та режимів твердіння, що дозволить на основному етапі оптимізації підвисити вірогідність її результатів.
7. Проведена багатокритеріальна оптимізація складів і режимів твердіння за комплексом експлуатаційних показників якості. За результатами оптимізації розроблений технологічний регламент та рекомендовані режими виготовлення і склади, що забезпечують одержання стінових умовно-ефективних силікатних рядових каменів В5, В7.5, В10, В12.5, маркою за морозостійкістю F15 та густиною 1500 кг/м3і лицевих каменів класу В10, маркою за морозостійкістю F25 та густиною 1550 кг/м3, які мають коефіцієнт теплопровідності 0.460.56 Вт/мК та коефіцієнтом розм'якшення >0.82.
Результати досліджень були впроваджені на підприємстві «Профбудкомплект» федерації професійних союзів України обсягом 150 м3. Техніко-економічний розрахунок з обліком нормованого для III зони України і виду стінового матеріалу термічного опору огороджуючих конструкцій показав, що впровадження цього матеріалу дозволить знизити витрати на будівництво будинків і споруд більше, як на 130 грн. на кожному кубометрі кладки.