Получение и свойства автоклавного пенобетона на композиционной основе по резательной технологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Мартынова, Валентина Дмитриевна

• Мартынова, Валентина Дмитриевна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мартынова, Валентина Дмитриевна

Введение

Глава I Получение гидросиликатов в условиях автоклавирования и управление теплофизическими свойствами композиции. Постановка работы, цели, задачи, метода и методики исследования.

1.1. Получение гидросиликатов в условиях автоклавирования.

1.2. Управление теплозащитными свойствами композиции.

1.3. Постановка работы, цели и задачи.

1.4. Методы и методики эксперимента.

Глава II Особенности резательнойтехнологии получения автоклавного пенобетона на композиционной матрице разной плотности.

2.1. Физико-химические характеристики сырьевых материалов и их подготовка.

2.2. Модифицирование и исследование пенообразующей добавок. 4]

2.3. Особенности поризации пенобетонной смеси

2.4. Выводы по главе.

Глава III Свойства автоклавного пенобетона на композиционной матрице 53 3.1. Проектирование составов пенобетона средней плотности

400.600 кг/м

3 .2. Основные физико-механические характеристики пенобетона Д 400. Д 600.

3.3. Долговечность бетона.

3 .4. Разработка технических условий на блоки стеновые мелкие из ячеистого бетона (пенобетона) Д400.Д600.

3.5. Физико-химические исследования пенобетона автоклавного твердения.

3.6. Выводы по главе.

Глава IV Технология и оборудование

Глава V Экологический и экономический анализ автоклавного пенобетона, полученного по резательной технологии.

5.1. Индикаторный метод определения центров адсорбции, его преимущества, сущность и применение.

5.2. Экономический анализ автоклавного пенобетона по резательной технологии

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение и свойства автоклавного пенобетона на композиционной основе по резательной технологии»

Актуальность работы

В связи с современным уровнем задач в области строительного материаловедения может быть выделена в качестве одной из основных задача получения отечественных ячеистых строительных материалов - тепло и экоза-щитных, относительно недорогих, долговечных. Из ячеистых автоклавных материалов на сегодня используются газобетоны, технологические линии для которых поставляются, в основном, из-за рубежа и которые достаточно дорогие. Однако ячеистый автоклавный бетон может быть представлен и современным пенобетоном, резательная технология и оборудование, для создания которого с середины 90-х годов разрабатывается в ПГУПС совместно с НИГГВД Стройиндустрии (Москва). Ячеистый автоклавный пенобетон, полученный по резательной технологии при сравнении с газобетоном, оказывается более экономичным, что на сегодня сделало бы его более доступным для различных регионов России. Производство автоклавного пенобетона имеет свои технологические особенности получения на резательном переделе производства в резервы свойств, которые содержит, в том числе, и твердая композиционная составляющая этого материала, включающая продукты превращения пенообразующих веществ.

Целью работы было получение и исследование свойств автоклавного пенобетона по резательной технологии на композиционной матрице. Для решения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- обосновать композиционную матрицу для автоклавного пенобетона с учетом превращений пенообразующих веществ;

- исследовать резательную технологию получения автоклавного пенобетона и определить значения ее основных параметров;

- исследовать основные свойства автоклавного пенобетона;

- произвести экологический и экономический анализы материала;

- создать технологическую линию производства материала

- получить опытные образцы автоклавного пенобетона.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1.Обосновано, что резервом улучшения теплозащитных свойств автоклавного пенобетона является совершенствование композиционной матрицы, состоящей, наряду с гидросиликатами кальция, также из высокомолекулярных соединений кальция, образующихся в процессах взаимодействия из веществ с высокими молекулярными массами из пены, в качестве которых наилучшими являются вещества на белковой основе.

2. Исследованы особенности достижения резательной прочности композиционной матрицы, прослежено, что использованная комплексная пенообразующая добавка способствует улучшению теплозащитных свойств автоклавного пеноматериала разной плотности, а также его основных эксплуатационных характеристик.

3. Обнаружено с помощью метода адсорбции индикаторов - метода РЦА, что автоклавный пенобетон обладает адсорбционной способностью по ионам тяжелых металлов, что делает его одновременно экозащитным для биосферы.

4. Исследована структура пеноматерии на композиционной матрице, показано, (что добавить).

Практическая ценность работы

1. Впервые с учетом представлений об особенностях природы составляющих композиционной матрицы получен автоклавный пенобетон, характеризующийся при средней плотности 400-600 кг/м3 прочностью и морозостойкости в соответствие с ГОСТ 25485, а также пониженной на 25 .35% теплопроводностью, пониженной сорбционной влажностью и 1^изг>К<;-ж, равным 0,37.0,45.

2. Предложен модификатор, представленный солями жирных кислот для пенообразующей добавки на протеиновой основе, обеспечивающий повышение качества пены, выраженное увеличением кратности и устойчивости пены цементном тесте, а также способствующий равномерному созреванию пенобетонного массива и повышению качества резки.

3. Разработаны основные параметры резательной технологии получения автоклавного пенобетона на композиционной матрице, выявлены зависимости параметров от температуры, времени выдержки массива, соотношения компонентов, исходного количества воды затворения.

4. Предложена технологическая схема получения автоклавного пенобетона, создано первое предприятие по выпуску автоклавного пенобетона производительностью до 7000 м3 в год по адресу: С-Петербург, ул. Предпортовая д.7; выпущены опытные партии материалов.

5. Разработаны ТУ № 5743-002-01115840-2003 «Добавка в бетон пе-нообразующая «Ника»»; ТУ № 5741-001-0М15840-2002 «блоки стеновые из ячеистого пенобетона», получено положительное решение от 24.01.2003 по заявке № 2002 112 176 от 06.05.2002. Экономическая целесообразность применения разработанного материала состоит в прибыли до 20 % на 1 м3, экологическая - в защите от ионов тяжелых металлов, снижении теплопо-терь за счет теплоизоляционных свойств.

На защиту выносятся:

- обоснование выбора композиционной матрицы для автоклавного пенобетона, полученного по резательной технологии;

- параметры резательной технологии получения автоклавного пенобетона и технологическая линия получения материала;

- свойства автоклавного пенобетона, полученного по резательной технологии;

- экологический и экономический анализы материала;

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Мартынова, Валентина Дмитриевна

выводы

1. Предложено для улучшения теплозащитных свойств автоклавного пенобетона совершенствование композиционной матрицы путем добавления к гидросиликатам высокомолекулярных соединений кальция, образующихся в процессах взаимодействия с пеной и, кроме того, веществ с высокими молекулярными массами, содержащимися в пене, в качестве которых наилучшими являются вещества на белок - содержащей основе.

2. Исследованы особенности достижения резательной прочности композиционной матрицы, а прослежено, что использованная комплексная пенообразующая добавка способствует улучшению основных эксплуатационных характеристик автоклавного пенобетона.

3. Обнаружено с помощью метода адсорбции индикаторов - метода РЦА, что автоклавный пенобетон обладает адсорбционной способностью по ионам тяжелых металлов, что делает его одновременно экозащитным.

4. Исследована структура пеноматериала на композиционной матрице, показано, что пенобетон характеризуется однородной структурой с равномерным распределением пор по размерам.

5. С учетом представлений об особенностях природы составляющих композиционной матрицы получен автоклавный пенобетон, характеризующийся при средней плотности 400-500-600 кг/м3 прочностью и морозостойкостью в соответствие с ГОСТ 25485, а также пониженной на 15.20% теплопроводностью, пониженной сорбционной влажностью на 25.35% и повышенным Яи^/Кок, равным 0,37.0,45.

6. Предложен для пенообразующей добавки на протеиновой основе модификатор, представленный солями жирных кислот, обеспечивающий повышение качества пены, выраженное увеличением её кратности и устойчивости в цементном тесте, а также способствующий равномерному созреванию пенобетонного массива и повышению качества резки.

7. Разработаны основные параметры резательной технологии получения автоклавного пенобетона на композиционной матрице, выявлены зависимости параметров от температуры, времени выдержки массива, соотношения компонентов, исходного количества воды затворения.

8. Предложена технологическая схема получения автоклавного пенобетона, впервые создано предприятие по выпуску автоклавного пенобетона производительностью до 7000 м3 в год по адресу Санкт-Петербург, ул. Предпортовая д.7; выпущены и испытаны опытные партии материалов.

9. Разработаны ТУ № 5743-002-01115840-2003 «Добавка в бетон пе-нообразующая «Ника»», ТУ № 5741-001-01115840-2002 «Блоки стеновые из ячеистого пенобетона», получено положительное решение от 24.01,2003 по заявке №2002 112 176 от 06.05.2002. Экономическая целесообразность материала состоит в прибыли до 20% на 1 м 3, экологическая - в защите от ионов тяжелых металлов. а*

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мартынова, Валентина Дмитриевна, 2003 год

1. П.И. Боженов. Технология автоклавных материалов. Ленинград, Стройиздат, 1978 г.

2. П.И. Боженов, В.И. , B.C. Сальникова, Г.Ф. Суворова, Л И. Холопова. ГОССтройиздат, 1963 г.

3. A.B. Саталкин, П.Г. Комохов. Высокопрочные автоклавные материалы на основе известково-кремнецементных вяжущих. Стройиздат, 1966 г.

4. К.К. Каутбаев. Силикатные бетоны из побочных продуктов промышленности. М., Стройиздат, 1981 г.

5. В.Г. Микульский, Г.И. Горчаков, В.В. Козлов. Строительные материалы, М, Ассациация строительных ВУЗов, 2000 г.

6. М.С. Сатин, В.Р. Клем. Поризованные мелкозарнистые бетоны автоклавного твердения. Сройиздат, М, 1962 г.

7. Ю.М. Боженов. Технология бетона, Издательство ассоциации строительных ВУЗов, М, 2002 г.

8. К.К Куатбаев, П.А. Ройзман. Ячеистые бетоны на малокварцевом сырье. М„ 1972.

9. И.А. Хинт. Основы производства силикальцитных изделий. Л. М., 1962 г.

10. У.К. Махамбетов и др. Современные пенобетоны. ПГУПС, 1997 г.

11. В. Эйтель. Физическая химия силикатов. М., 1962 г.

12. Л.П. Полевухина, О.М. Малахов. Проблема использования магнезиальной извести в производстве автоклавных материалов. Сб. трудов ЛИСИ, № 101. Л., 1966 г.

13. К. Саснаускас. Силикатные изделия и их применение в строительстве. Вильныс, 1958 г.

14. П.И. Боженов, М.С. Сатин. Автоклавный пенобетон. М. Л., 1960 г.

15. И.Т. Кудряшов, В.П. Куприянов. Ячеистые бетоны. М., 1959 г.

16. П.И. Боженов, Г.Ф. Суворова. Труды совещания по химии цемента. М., 1956 г.

17. М. Венюа. Влияние повышенных температур и давлений на гидратацию и твердение цемента. В кн.: VI Международный конгресс по химии цементов. М., 1974 г.

18. П.И. Боженов и др. Цементы автоклавного твердения и изделия на их основе. Л., 1963 г.

19. ПИ. Боженов. Основы технологии автоклавных материалов. Ленинградский инженерно-строительный институт. Л., 1970 г.

20. Х.С. Воробьев. Вяжущие материалы для автоклавных изделий. М., 1972 г.

21. П.П. Будников, А.М. Гистлинг. Реакция в смесях твердых веществ. Изд. 2-е. М., 1965 г.

22. О.П. Мчедлов-Петросян. Химия неорганических строительных материалов. М., 1971 г.

23. Н.В. Белов. Кристаллохимия силикатов с крупными катионами. М., 1961 г.

24. Е.И. Ведь и др. Физико-химические основы технологии автоклавных строительных материалов. Киев, 1966 г.

25. Ю.М. Бутт, Л.Н. Рашкович. Твердение вяжущих при высоких температурах. М., 1961 г.

26. Х.Ф.У. Тейлор. Химия цементов. М., 1969 г.

27. Н.В. Белов. Проблемы кристаллохимии минералов и эндогенного минералообразования. Л., 1967 г.

28. Х.Ф.У. Тейлор. Гидросиликаты кальция. V Международный конгресс по химии цемента. М., 1973 г.

29. В.И. Бабушкин, Г.М. Матвеев, О.П. Мчедло-Петросян. Термодинамика силикатов. М., 1965 г.

30. В.Д. Глуховский, Р Ф. Рунова. ДАН УССР, серия Б, № 5. Киев, 1971 г.

31. О.Н. Рязанов. Обзор опыта применения ячеистых бетонов в строительстве. Строительная альтернатива, № 1, 2002 г.

32. Л.Б. Сватовская. Вступление к инженерно-техническим основам свойств твердых пен. Сб. Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия, ПГУТТС, С Петербург, 1999 г.

33. М.Н. Латутова, Л.Б. Сватовская, М.И. Жолобов, О.В. Абрамов, Н.П. Чибисов, A.B. Тарасов. Н.И. Умань. Цветные искусственные твердые пены. Сб. Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия, ПГУПС, С Петербург, 1999 г.

34. A.B. Хитров, Л.Б. Сватовская, В.Я. Соловьева, В.А. Чернаков, -В.П. Овчинникова, В.А. Гельман. Современные строительные пены. Сб. Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия, ПГУПС, С Петербург, 1999 г.

35. В.П. Овчинникова, В.Я. Соловьева, В.А. Чернаков, A.A. Хитров, В.Е. Иванова. Опыт применения монолитного пенобетона. Сб. Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия, ПГУПС, С Петербург, 1999 г.

36. JT.Б. Сватовская, В.Я. Соловьева, В.А. Чернаков. Получение монолитного пенобетона с учетом особенностей природы заполнителя. ПГУПС, С Петербург, 2001 г.

37. Л.Б. Сватовская. Возможности инженерной химии в материаловедении и экологии. Сб. Новые исследования в материаловедении и экологии. ПГУПС, С Петербург, 2001 г.

38. В.А. Чернаков. О природе заполнителя и свойствах пенобетонов. Сб. Современные естественнонаучные основы в материаловедении и экологии. ПГУПС, С Петербург, 2000 г.

39. Л.Б. Сватовская и др. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. Журн. Природоохранные материалы для строительства и отделки в третьем тысячелетии. ПГУПС, С -Петербург, 2001 г.

40. Л.Б. Сватовская, В.Я. Соловьева, M.H. Латутова, Л.Л. Масленникова. Термодинамический и электронный аспекты свойств материалов для строительства и экозащиты. С Петербург, Стройиздат, 2003 г.

41. Л.Б. Сватовская. Развитие инженерно-химических основ получения и свойств связующих материалов в третьем тысячелетии. Сб. научных трудов. Современные инженерно-химические основы материаловедения. ПГУПС, С Петербург, 1999 г.

42. Л.Б. Сватовская, В.А. Чернаков, A.B. Хитров, В.Я. Соловьева, М.Н. Латутова, В.П. Овчинникова, В.А. Гельман Политропные композиции. Сб. научных трудов. Современные инженерно-химические основы материаловедения. ПГУПС, С Петербург, 1999 г.

43. В.Я. Соловьева, Л.Б. Сватовская. Строительный раствор. Патент № 99103610/03. С Петербург, 2000 г.

44. В.Я. Соловьева, Л.Б. Сватовская. Теплоизоляционный бетон. Патент № 99103609/03. С Петербург, 2000 г.

45. В Я. Соловьева, Л.Б. Сватовская. Теплоизоляционный бетон, Патент № 99103613/03. С Петербург, 2000 г.

46. В.Я. Соловьева, В.П. Овчинникова. Пенобетоны для монолитного домостроения. ТУ № 5870-001-23372980-99. С Петербург, 2000 г.

47. В.Я. Соловьева, Л.Б. Сватовская. Добавка пенообразующая «НИКА», ТУ № 5741-001-49990652-99. С Петербург, 2000 г.

48. В.Я. Соловьева, Л.Б. Сватовская. Добавка пенообразующая «КВИН», ТУ № 5741-002-49990652-99. С Петербург, 2000 г.

49. A.B. Хитров. Получение современных автоклавных пенобетонов с учетом природы вводимых строительных пен. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. С Петербург, 2000 г.

50. Соловьева В.Я., Л.Б. Сватовская. Политропные композиции. Сб. Современные инженерно-химические основы материаловедения. ПГУПС, С Петербург, 1999 г.

51. В.Д. Мартынова. Об управлении свойствами автоклавного пенобетона. В сб. Новые исследования в материаловедении и экологии, ПГУПС, вып. 3, С Петербург, 2003 г.

52. В.Д. Мартынова, A.B. Хитров, С.Д. Петров. Новая резательная технология производства автоклавного пенобетона. Сухие строительные смеси и новые технологии в строительстве, № 1, 2002 г.

53. В.Я. Соловьева, A.M. Сычева, В.Д. Мартынова, П.А. Паутов. Принципы создания добавок новых типов для твердения цементных смесей при пониженных и отрицательных температурах. Сухие строительные смеси и новые технологии в строительстве № 1, 2002 г.

54. С.Д. Петров, A.B. Хитров, В.Д. Мартынова. Поведение пенообразователей при низких температурах и их взаимодействие с противоморозными добавками. В сб. Новые исследования в материаловедении и экологии. ПГУПС, в 2, 2002 г.

55. А.В. Хитров, Ю.М. Верховская, В.Д. Мартынова, С.Д. Петров. Пенообразующая добавка на комплексной основе. Сб. Новые исследования в материаловедении и экологии. ПГУПС, вып. 2, С-Петербург, 2002 г.

56. Ь. Эуаюузкауа, У.О. МагЦпоуа.

57. Л.Б. Сватовская, В.Д Мартынова, Т.С. Титова. Некоторые принципы создания защитных материалов и технологий. Сб. Защитные композиционные материалы и технологии третьего тысячелетия. С -Петербург, 2001 г.

58. Решение о выдаче патента. № 2002112176/03(012658)

59. Л.Б. Сватовская. Оценка теплозащитных свойств композиционных материалов на цементной матрице. Журн. Сухие строительные смеси и новые технологии в строительстве. С Петербург, 2003 г.

60. Физические величины. Справочник, М., Атомиздат, 1991 г.

61. В.А. Рябин, М.А. Остроумов, Т Ф. Свит. Термодинамические свойства веществ. Справочник. Химия, Лениздат, 1977 г.

62. У.Д. Кингери. Введение в керамику, М., 1967 г.

63. В С. Горшков. Термография строительных материалов. М., Стройиздат, 1968 г.

64. Справочник по химии цемента. Стройиздат, 1980 г.68. Автореферат Петрова.

65. ГОСТ 9179 Известь строительная. Технические условия.

66. ГОСТ 8735 Песок для строительных работ. Технические условия.

67. ГОСТ 23732 Вода для бетонов и растворов. Технические условия. :

68. Технические условия на изготовление сборных изделий из автоклавных ячеистых бетонов. М., 1959 80 с.73. Современные пенобетоны.74. По акт ДСК статья.

69. ЧернаковВ.А. Автореферат диссертации.

70. ГОСТ 12730.1 Бетоны. Методы определения плотности.

71. ГОСТ 10180. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

72. ГОСТ 7076-90 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности.

73. ГОСТ 12852.5 Бетон ячеистый. Метод определения коэффициента паропроницаемости.

74. ГОСТ 12852.6 Бетоны ячеистые. Методы определения сорбционной ГОСТ 17177 влажности

75. ГОСТ 12730.2-78 Бетоны. Метод определения влажности.

76. А.В.Хитров Получение современных автоклавных пенобетонов с учетом природы вводимых строительных пен. Автореферат дис. к.т.н.83. ГОСТ 18105-8684. ГОСТ 10181.0-8185. ГОСТ 10130-9086. ГОСТ 7076-8787. ГОСТ 25485-8988. ГОСТ 12730.3-78

77. Танабе К. Твердые кислоты и основания. Перевод с английского А.А. Кубасова, Б.В. Романовского. М: Мир, 1973-е. 183

78. Нечипоренко А. П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердых оксидов и халькогенитов. Автореф. дисс.д.х.н., С-Пб, 1995г. -40с.

79. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела. М : Изд-во "Мир 1980.-488 с.

80. Иконникова Л.П., Минакова Т.С., Нечипоренко А.П. Применение индикаторного метода для исследования кислотно-основных характеристик поверхности// Журн. прикл.химии,- 1990,- т.63.№8 с. 17031714.

81. Байдарашвили М.М., Марков А., Васильев Б., Максимова М. и др. РЦА как метод исследования адсорбционной способности поверхности твердого вещества // Неделя науки-2001, Санкт-Петербург, 2001 г.

82. Шангина H.H., Сватовская Л.Б., Комохов П.Г., Латугова М.Н., Шубаев В.Л., Тарасов A.B., Байдарашвили М.М., Лейкин А.П. Природа поверхности наполнителей в пенобетонах // Инженерно-химические проблемы пеноматериалов 3 тысячелетия, Санкт-Петербург, 1999 г.

83. Васильева П.В., ЕфремовГ.А., Козловский В.В. и др. Радиационные процессы в технологии материалов и изделий электронной техники. М: Энергоатомиздат.-1997.-с. 84