Кондратьев Василий Викторович. Структурно-технологические основы получения "сверхлегкого" пенобетона

Короткий опис

Кондратьев Василий Викторович. Структурно-технологические основы получения "сверхлегкого" пенобетона : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.05 : Казань, 2003 149 c. РГБ ОД, 61:04-5/198-7

Российская государственная Библиотека, 2003
год (электронный текст).

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ
АКАДЕМИЯ

На правах рукописи
КОНДРАТЬЕВ ВАСИЛИЙ ВИКТОРОВИЧ
СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ
«СВЕРХЛЕГКОГО» ПЕНОБЕТОНА
Специальность: 05.23,05 - Строительные материалы и изделия
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата
технических наук
Научные руководители: доктор технических наук, профессор В.Г. Хозин
кандидат технических наук, доцент Н.Н. Морозова
Казань - 2003
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ЛЕГКИЕ ПЕНОБЕТОНЫ. МАКРОСТРУКТУРА
И СВОЙСТВА 12
1.1. Пена, как структурообразующий компонент пенобетона 16
1.1.1. Оценка существующих пенообразователей
и влияния различных факторов на поведение пены 17
1Л .2. Влияние пенообразователей на свойства цементного
теста и цементного камня . 21
ІЛ.З. Формирование структуры пен
и ее разрушение 23
1.1.4. Стабильность пен и способы ее повышения 25
1.1.5. Методы определения стабильности пен, их достоинства
и недостатки 28
1.2. «Сверхлегкий» пенобетон - эффективный
теплоизоляционный материал 29
1.2.1. Пенобетонная смесь - как трехфазная метастабильная
система 30
1.2.2. Влияние интенсификации процессов твердения цемента на
стабильность пенобетонной смеси и свойства пенобетона 35
1.2.3. Воздействие технологических факторов на свойства
пенобетонных смесей и пенобетонов 37
1.2.4. Макропористая структура - как показатель, определяющий
физико-механические свойства пенобетона 40
1.2.5. Теплопроводность ячеистых бетонов и влияние на нее
различных факторов 47
Глава 2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 50
Глава 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕН 59
з
3.1. Расчет структурных характеристик ячеистых материалов
на базе геометрических моделей 59
3.2. Анализ характеристик пен режимы получения и способы
увеличения их стабильности 68
3.3. Исследование влияния свойств пен на их стабильность 80
Выводы 86
Глава 4. «СВЕРХЛЕГКИЙ» ПЕНОБЕТОН - ОСНОВЫ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
И СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ 88
Ф
4.1. Расчет прочности «сверхлегкого» пенобетона 88
4.2. Факторы стабильности СПБС и основы получения
безавтоклавного СПБ 95
4.3. Влияние компонентов СПБС на макроструктуру
безавтоклавного СПБ 103
4.4. Влияние структуры «сверхлегкого» пенобетона на
его физико-механические характеристики 111
Выводы 117
Глава 5. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПБ 118
5.1. Расчет технико-экономической эффективности СПБ 118
5.2. Опытно-промышленное внедрение технологии СПБ 121
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 123
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 126
• ПРИЛОЖЕНИЕ 138

Список літератури

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. С целью разработки технологии получения (производства) «сверхлегкого»
теплоизоляционного пенобетона плотностью 100-200 кг/м3 на
рядовых портландцементах и промышленных пенообразователях осуществлен расчет основных параметров его структуры на геометрических моделях и экспериментально исследованы закономерности образования и свойств водных пен, структура и свойства пенобетонных смесей и пенобетона.
2. На базе ромбододекаэдрической модели ячеистой структуры,
обеспечивающей максимальную упаковку замкнутых пор, проведен расчет основных структурных параметров пенобетона (удельной поверхности пор, толщины межпоровых перегородок и их площади по сечению материала), а на их основе - прочность пенобетона, с учетом его плотности, прочности и плотности материала матрицы.
3. Экспериментально исследованы структурно-технологические характеристики водных пен, полученных на основе синтетических и белковых пенообразователей. Выведена формула расчета толщины его слоя на поверхности воздушных пор, установлена зависимость пенообразования от концентрации ПО в растворе и скорости вращения мешалки. Предложен двухстадийный способ приготовления пен, обеспечивающий максимальное значение коэффициента использования пенообразователя и максимальную стабильность пены.
4. Предложен ускоренный способ определения стабильности пен по их подвижности, точность которого составляет 90-95%. Разработан метод определения оптимальной плотности водных пен, обеспечивающих стабильность пенобетонной смеси и прочность цементных перегородок в
к отвердевшем ячеистом материале. Оптимизированы основные
параметры пен на промышленных пенообразователях для получения «сверхлегкого» пенобетона.
5. Исследована структура и стабильность пенобетонной смеси, выявлен и обоснован эффект самозалечивания дефектов межпоровых перегородок. Предложены и экспериментально проверены оптимальные составы
пенобетонных смесей для «сверхлегкого» пенобетона и режимы их
# '
приготовления. Установлена возможность регулирования размеров пор
пенобетонной смеси путем изменения плотности водной пены и дисперсности цемента. Выявлен положительный эффект применения более плотной пены на ПО-6ЦТ (100 кг/м3 вместо 70 кг/м3), связанный с улучшением структуры пенобетона и повышением его прочности.
6. На основе расчета и экспериментальных данных определена оптимальная толщина межпоровои перегородки для «сверхлегкого» пенобетона, при которой достигается его наибольшая прочность, а именно: 20-30 мкм при плотности цементного камня 2600 кг/м3. Определен оптимальный средний диаметр пор в пенобетоне плотностью
і
100, 150 и 200 кг/м , который равен 1,5-2; 1-1,5 и 0,75-1 мм, соответственно. Обнаружен положительный эффект увеличения среднего диаметра пор «сверхлегкого» пенобетона, вызывающего ^ повышение прочности и снижение усадки материала. Определены
основные технические показатели «сверхлегкого» пенобетона плотностью 100,150 и 200 кг/м : прочность при сжатии 1; 2,5; 5,1 кг/см соответственно; Х= 0,045; 0,055 и 0,07 Вт/м°С; сорбционная влажность 8; 7,7 и 9%, водопоглощение 30, 28 и 25%, паропроницаемость 0,4; 0,34 и 0,3 мг/м- ч- Па.
I 7. Разработан технологический регламент на производство
безавтоклавного пенобетона, учитывающий практические результаты исследований, реализованный на заводе ЖБИ ассоциации «Унистрой» (г. Волжск, Марий Эл). Выпущена опытная партия «сверхлегкого» пенобетона плотностью 150-200 кг/м3, свойства которого соответствуют разработанным образцам. Экономический эффект от замены теплоизоляционного слоя из минераловатной плиты (р=150 кг/м ) на «сверхлегкий» пенобетон (р=200 кг/м ) в 1 м стены жилого здания
Ш 2
составляет 170 р/м .