Получение и свойства легких пенорастворов на модифицированных пенообразующих добавках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Паутов, Павел Андреевич

• Паутов, Павел Андреевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Паутов, Павел Андреевич

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА РАБОТЫ. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Технология и свойства современного пенобетона.

1.2. Постановка работы.

1.3. Методики исследований и испытаний, стандарты и ГОСТы.

II. АНАЛИЗ ТВЕРДЕЮЩЕЙ СИСТЕМЫ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ

ЭНЕРГОСОДЕРЖАНИЯ В НЕЙ.

2.1. Модифицирование строительных пен.

2.2. Калориметрические исследования модифицированной твердеющей системы.

2.3. Термодинамический анализ модельных самотвердеющих систем разной плотности на основе модифицированных пен.

2.4. Фазообразование в присутствии модифицированных пен.

2.5. Выводы по главе.

П1 ПОЛУЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА ЛЕГКОГО.

3.1. Исследование влияния крупности заполнителя на тепло- и механофизические характеристики пенорастворной смеси средней плотности 1100-1400 кг/мЗ.

3.2. Подбор состава пенораствора средней плотности 1100. 1400 кг/м3.

3.3. Определение основных физико-механических характеристик пенораствора средней плотности 1100. 1400 кг/мЗ.

3.4. Выводы по главе.

IV. ТВЕРДЕНИЕ РАСТВОРА СТРОИТЕЛЬНОГО ЛЕГКОГО ПРИ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

4.1. Особенности кинетики твердения пенораствора при положительных и отрицательных температурах.

4.2. Влияние добавки Антифриз-ДС на физико-технические свойства пенорастворной смеси и пенораствора.

4.3. Теплофизические и прочностные характеристики пенораствора, твердеющего при отрицательной температуре.

4.4. Промышленное производство модифицированного пенораствора с противоморозной добавкой Антифриз-ДС.

4.5. Выводы по главе.

V РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕНОБЕТОНА.

5.1. Технология использования монолитного пенобетона в теплоизоляционных целях.

5.2. Технология использования монолитного пенобетона при устройстве полов.

5.3. Коррозионно-защитные свойства пенораствора по отношению к арматуре.

5.4. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение и свойства легких пенорастворов на модифицированных пенообразующих добавках»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы связана с необходимостью создания малоэнергоемких технологий, а также разработкой материалов с повышенными теплозащитными свойствами и одним из материалов такого рода является пенобетон. На момент постановки работы некоторые направления развития пенобетонов, такие, например, как пенорастворы были неизвестны. Так же как неизвестны возможности ускоренного твердения пенорастворов при пониженных положительных и отрицательных температурах.

Резервом в управлении свойств пеноматериалов является модифицирование пенообразующих добавок, возможности которого и показаны в данной работе.

Цель работы состояла в получении пенорастворов на основе модифицированных пенообразующих добавок (МПД) и исследовании их свойств при разных температурах твердения. При этом необходимо было решить следующие задачи: определить природу модификатора для прогнозирования тепло - и механофизических свойств пеноматериала разработать составы пенорастворов на модифицированной пенооб-разующей добавке и исследовать их свойства изготовить и использовать модифицированные пеноматериалы в строительстве.

Цель работы состояла в получении легких пенорастворов на основе модифицированных пенообразующих добавок и исследовании их свойств. При этом необходимо было решить следующие задачи:

- определение природы модификатора, для прогнозирования тепло-и механофизических свойств пеноматериала.

- разработка состава легких пенорастворов на модифицированных пенообразующих добавках и исследование их свойств при твердении в широком интервале температур.

- изготовление и использование легких модифицированных пенорастворов в строительстве.

Научная новизна работы состоит в следующем:

Показано, что прогнозирование тепло- и механофизических свойств, а также долговечности легких пенорастворов возможно с учетом представлений о модифицировании пенообразующей добавки веществами определенной природы, а также по термодинамическим свойствам систем. Оценка природы модификатора производилась с учетом мольных средних молекулярных масс веществ и коэффициента теплопроводности используемых веществ, а термодинамические свойства оценивались с помощью термодинамического резерва (TP).

Показано, что улучшать тепло- и механофизические свойства пено-материала возможно с помощью комплексного модификатора из веществ с высокой средней молекулярной массой. В качестве таких веществ определены смоляные кислоты и аминокислоты.

Установлено, что модификаторы на основе смоляных кислот обеспечивают образование структуры с большим содержанием мелких пор, улучшая теплопроводность материала; модификаторы на основе аминокислот формируют структуру с равномерным распределением крупных и мелких пор, оказывая принципиальное положительное влияние на гидратационную активность и прочность материала.

Рассчитаны термодинамические резервы (TP) модельных твердеющих систем для веществ разной природы в присутствии модифицированной протеинсодержащей добавки и показано, что наибольшей гидратационной активностью отличаются силикатсодержащие минералы портландцемента, при этом установлено также, что все минералы портландцемента характеризуются достаточно высоким TP, что свидетельствует о возможном самоупрочнении пеноматериалов во времени и росте его долговечности.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

Учет природы вводимых веществ позволил определить модификаторы для протеинсодержащей добавки, на основе которой впервые разработаны строительные пенорастворы с улучшенными механо- и теплофизиче-скими свойствами.

Разработаны составы и исследованы свойства строительных пенора-створов. Показано улучшение основных физико-механических свойств растворной смеси, которое характеризуется пониженной расслаиваемостью, не превышающей 6,0 %, повышенной водоудерживающей способностью, равной 95 % и улучшение тепло- и механофизических свойств раствора, оцениваемое понижением коэффициента теплопроводности на 15.21 % и повышением теплопроводности и повышением прочности до 20 %.

Определена принципиальная возможность использования пенорас-творов при пониженных положительных и отрицательных температурах и совместимость МПД с противоморозной добавкой Антифриз-ДС. Прочность пенораствора при температуре минус 15 °С составляет: - в возрасте 28 суток - 30 % от марочной; - в возрасте 240 суток - проектную.

Установлено потенциодинамическими исследованиями, что пенома-териалы на основе МПД обладают пассивирующим действием по отношению к стальной арматуре и при изготовлении армированного пенобетона не требуется проведения специальных мер защиты арматуры.

Разработаны технические условия ТУ № 5745-003-03984267-2002 «Растворы строительные легкие»; ТУ № 5745-004-03984267-2002 «Растворы строительные легкие, твердеющие при отрицательной температуре»; ТУ № 5870-003-51556791-2001 «Бетон ячеистый (пенобетон) для полов жилых зданий»; ТУ № 587-001-58330682-2002 «Бетон ячеистый теплоизоляционный (пенобетон), которые являются основой малоэнергоемкого производства.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА РАБОТЫ. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Паутов, Павел Андреевич

VI. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Показано, что прогнозирование тепло- и механофизических свойств, а также долговечности легких пенорастворов возможно с учетом представлений о модифицировании пенообразующей добавки веществами определенной природы, а также по термодинамическим свойствам систем. Оценка природы модификатора производилась с учетом средних молекулярных масс веществ, а термодинамических свойств - с помощью термодинамического резерва (TP); таким образом были впервые разработаны строительные пенорас-творы различного назначения с улучшенными механо- и теплофизическими свойствами.

2. Рассчитаны термодинамические резервы (TP) модельных твердеющих систем для веществ разной природы в присутствии модифицированной про-теинсодержащей добавки и показано, что наибольшей гидратационной активностью отличаются силикатсодержащие минералы портландцемента, при этом установлено также, что все минералы портландцемента характеризуются достаточно высоким TP, что свидетельствует о возможном упрочнении пеноматериалов во времени и росте его долговечности. Показано, что улучшать тепло- и механофизические свойства пеноматериала возможно с помощью комплексного модификатора из веществ с высокой средней молекулярной массой. В качестве таких веществ определены смоляные кислоты и аминокислоты.

3. Установлено, что модификаторы на основе смоляных кислот обеспечивают образование структуры с большим содержанием мелких пор; модификаторы на основе аминокислот формируют структуру с равномерным распределением крупных и мелких пор; комплексный модификатор способствует формированию структуры с рациональным соотношением пор.

4. Исследованы свойства строительных модифицированных пенорастворов для кладки эффективного кирпича. Показано, что пенорастворная смесь, характеризуется пониженной расслаиваемостью, не превышающей 6,0 %, повышенной водоудерживающей способностью, равной 96 - 98 %, пониженным коэффициентом теплопроводности на 15.21 % и повышенной прочностью до 20 % в сроки твердения до 28 суток, по сравнению с немодифициро-ванной пенообразующей добавкой.

5. Установлено в соответствии с ГОСТ 26254-84, что стена из кирпичной кладки на модифицированном пенорастворе отличается однородностью теплозащитных свойств по всему объему, определено также отсутствие высолов на натурных объектах из кирпичной кладки.

6. Определена принципиальная возможность использования модифицированных пенорастворов при пониженных положительных и отрицательных температурах в комплексе с противоморозной добавкой Антифриз-ДС. Прочность пенораствора при температуре -15 °С составляет: - в возрасте 28 суток - 30 % от марочной.

7 Установлено потенциодинамическими исследованиями, что модифицированные пеноматериалы обладают пассивирующим действием по отношению к стальной арматуре и при изготовлении армированного пенобетона не требуется проведения специальных мер защиты арматуры. 8. Разработаны технические условия ТУ 5745-003-03984267-2002 «Растворы строительные легкие»; ТУ 5745-004-03984267-2002 «Растворы строительные легкие, твердеющие при отрицательной температуре»; ТУ 5870-00351556791-2001 «Бетон ячеистый (пенобетон) для полов жилых зданий»; ТУ 5870-001-58330682-2002 «Бетон ячеистый теплоизоляционный (пенобетон)».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Паутов, Павел Андреевич, 2003 год

1. Изменение №3 СНиП II-3 79** «Строительная теплотехника» Бюллетень строительной техники. 1995.

2. ЮА. Матросов, И.Н.Бутовский, В.В.Тишенко «Новые изменения СНиП в строительной теплотехнике». //Жилищное строительство. 1955 №10.

3. Я.М.Паплавскис, П.В.Эвинг, АИ.Селезский, С.Н.Кучихин, С.А.Пашков. «Предпосылки дальнейшего развития производства и применения ячеистого бетона в современных услови-ях».//Строительные материалы 1996 №3.

4. Хихлуха JI.B. Ресурсосбережение при строительстве и реконструкции жилья // Строит, материалы. 1995. №5. С. 2-5.

5. Воробьев Х.С., Филиппов Е.В., Тальнов Ю Н. Технология и оборудование для производства изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения//Строит, материалы. 1996.№1. С. 10-15

6. E.Ch. Bayer, Deutch. Pat., 421777 (1924)

7. E.Ch. Bayer, US Pat., 1794272 (1931)

8. O.N. Clark, Chemistry Res. Spec. Report, c.6 (1947).

9. H. Korth Пористые бетоны "Калюбит" и "Туррит" , "Betonsteinzei-tung", 10, 1950.

10. В. Шатава, Я. Шкрдлик., Пористый бетон Силикорк, Госстройиздат, 1962.

11. Автоклавный ячеистый бетон // Г.Бове , Н. Дре, Горайт, ФН.Литг, Р. Роттау, Г.Свенхальм, В.П.-Трамбвецкий, Дж.В.Вебер. Под.ред. В.В.Макаричева. Пер. С англ.-М.-:Стройиздат, 1981.-88с.

12. J. Jambor, Provzdusneny beton, USHK, Bratislava, 1952. R.F. Blanks, W.A. Cordon, J.A.C.I., 20,469 (1948).

13. G.M. Bruere, J.A. C.T, 26, 905 (1955).

14. S.S. Bikermann, Foams, Theory and Industrial Application, N.Y., 1953. Reinhold.

15. А.П.Меркин, Н.И.Гейданс, В.А.Коркин, Л.Ф.Вагина. Поризованные материалы для строительства наземных сооружений газовой нефтяной промышленности. М.,1973.

16. А.А. Брюшков. Пенобетон ПБ пенобетон (ячеистый бетон): Тез. Докл./ Всесоюзное общество рационализаторов строительства. - М., 1932

17. Ю.П. Горлов и др. Технология теплоизоляционных материалов/ Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, А.А. Устенко. -М., 1980.

18. А.Т. Баранов. Пенобетон и пеносиликат. М., 1956.

19. Б.Н. Кауфман. Пенобетон. Подбор состава и основные свойства. М., 1951.

20. Н.М. Максименко. Жидкостекольный пенообразователь для пенобетона. М., 1952.

21. Б. Седунов. Исследование влияния вибрационного воздействия в период приготовления пеномассы на физико-механические свойства пенобетона: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1969.

22. А.Т. Баранов. Алюмосульфонафтеновый пенообразователь для ячеистых бетонов // Исследования по ячеистым бетонам/ Под ред. И.Т. Кудряшева. М., 1953.

23. JT.M. Розенфельд. Физико-химия воздушно-механических пен, применяемых в пожаротушении. М., 1959.

24. У.К. Махамбетова, Т.К. Солтамбеков, З.А. Естемесов. Современные пенобетоны. ПГУПС, 1997.

25. И Т. Кудряшев, Автоклавные местные бетоны, М.,1949.

26. Л.Б. Сватовская «Введение в инженерно-химические основы свойств твердых пен» // Сб. трудов Инженерно-химические проблемы пено-материалов третьего тысячелетия. СПб, ПГУПС, 1995.

27. Комохов П.Г., Грызлов B.C. Структурная механика и теплофизика легкого бетона. Вологда, 1992. С.5-17.

28. Природоохранные материалы для строительства и отделки в третьемтысячелетии //Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, №2, 1999г., с.28, 29. Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Ла-тутова М.Н. и др.

29. Современные строительные пены // Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия: сб. научных трудов /ПГУПС.- 1999 г. с.62-72 (соавторы Хитров А.В., Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я. и др.).

30. Опыт применения монолитного пенобетона // Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия: сб. научных трудов /ПГУПС.- 1999 г. с.72 76 (соавторы - Овчинникова В.П. Соловьева В.Я. и др.).

31. Опыт практического применения пенобетона //Пенобетоны третьего тысячелетия (Тепло России)/Тез. докл. научно-практической конференции посвящ. 190-летию ПГУПСа, СПб, 25-26 ноября 1999 г., с.21-22 (соавторы Овчинникова А.П., Соловьева В.Я. и др.).

32. Естемесов З А., Мухамбетова У.К., Салтамбеков Т.К. Особенности процессов гидратации легких материалов с пенообразователями // Цемент,-1998.-№ 1 .-с.35-37.

33. Механизм формирования структур в алюмосиликатных дисперсиях// Цемент,-1992, №6,- с.22-29 (соавторы Комохов П.Г., Комохов А.П.)36.