Теплоизоляционный перлитобетон объемного прессования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Подпоринова, Анна Викторовна

• Подпоринова, Анна Викторовна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Подпоринова, Анна Викторовна

Введение

Глава 1. Анализ состояния производства теплоизоляционного перлито- 8 бетона в стране и за рубежом

1.1. Область применения легких бетонов на пористых заполнителях

1.2. Теплоизоляционные перлитобетоны и перлитоцементные изделия.

Область применения и свойства

1.3. Технологические приемы, направленные на улучшение свойств перлитобетона ^

Глава 2. Цель, задачи и общая методика исследований

2.1. Цель и задачи исследования

2.2. Методика проведения экспериментов

2.2.1. Изучение свойств исходных компонентов

2.2.2. Исследование физико-механических и теплоизоляционных свойств перлитобетона

2.2.3. Изучение структурообразования и реологических характеристик формовочной массы ^ *

2.2.4. Исследование процессов тепло- и массопереноса и формирования напряженного состояния при электропрогреве

2.2.5. Исследование микроструктуры материала

2.3. Использование аппарата математического планирования эксперимента

Глава 3. Теоретические основы получения перлитобетона в электротермосиловом поле

3.1 Закономерности формирования структуры перлитобетонных смесей 39 3.2. Тепло-массоперенос и формирование структуры материала в уело- 50 виях гидротеплосилового воздействия

3.2.1. Закономерности формирования напряженного состояния

3.2.2. Массоперенос и условия релаксации напряженного состояния

3.3. Закономерности гидратации и формирования микроструктуры материала

3.3.1. Исследование влияния совокупного воздействия температур и давлении на гидратацию вяжущего

3.3.2. Формирование микроструктуры перлитобетона на стадиях активного прогрева и выдерживания

3.4. Особенности структурообразования перлитобетона при сушке

Глава 4. Результаты исследования микроструктуры и физико- 74 технических свойств перлитобетона

4.1. Исследование свойств микроструктуры перлитобетона

4.2. Изучение механических и теплофизических свойств перлитобетона

4.3. Изучение возможности применения химических добавок в техноло- 91 гии объемного прессования

Глава 5. Разработка технологии перлитобетона объемного прессования.

Результаты производственных испытаний и технико-экономическое ол обоснование предложенной технологии

5.1 Системный анализ технологии перлитобетона и математическое моделирование процессов его изготовления

5.2. Методика выбора основных технологических параметров и прогно- 114 зирования свойств перлитобетона

5.3. Методика проектирования состава перлитобетона

5.4. Производственная проверка исследований

5.5. Разработка технологической линии по производству перлитобетона объемного прессования

5.6. Технико-экономическое обоснование предложенной технологии теплоизоляционного перлитобетона

5.7. Рекомендации по применению 123 Общие выводы 124 Литература 125 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теплоизоляционный перлитобетон объемного прессования»

Борьба за сохранение тепла ведется человечеством с давних пор. За всю историю было разработано множество строительных конструкций с использованием разных теплоизоляционных материалов. В нашей стране на отопление 1м2 площади зданий расходуется топлива в два раза больше, чем в Германии и в три раза больше, чем в Швеции и Финляндии. Такие страны как Дания и США находились 20 лет назад на том же уровне энергопотребления, что и бывший Советский Союз. За эти годы развитые зарубежные страны достигли 20-25% энергосберегающего эффекта в жилищно-коммунальной сфере благодаря комплексному подходу к этой проблеме, когда были решены законодательные, нормативные, административные, экономические и технические вопросы энергосбережения. Для решения этих проблем в нашей стране были приняты постановления Минстроя РФ № 18-81 от 11.08.1995 г. и № 18-8 от 19.01.1998 г., которые ввели в действие изменения № 3 и 4 в СниП II-3 «Строительная теплотехника», обеспечивающие впервые в России существенное увеличение уровня теплозащиты новых и конструируемых зданий. Основное влияние новых норм заключается в стимулировании рынка новых энергосберегающих технологий. Переход на повышенную теплозащиту зданий возможен либо за счет использования эффективных теплоизоляционных материалов, либо за счет применения новых технологий создания ограждающих конструкций или за счет того и другого.

Легкий бетон как материал широких возможностей наиболее полно отвечает задачам технического прогресса в строительстве. Он имеет большую моро-зо- и трещиностойкость, меньшую эксплуатационную влажность и ползучесть по сравнению с ячеистыми бетонами [49]. В общем объеме выпуска легкого бетона доля конструкционно-теплоизоляционного бетона составляет около 30%, а остальная часть - утеплители низких марок. Актуальной задачей на сегодняшний день является повышение качества теплоизоляционного бетона [57]. Одним из перспективных направлений является разработка новых особо легких бетонов на основе вспученного перлита. Благодаря ряду положительных свойств: высоким теплоизоляционным и акустическим показателям, огне- и хладостойкости, долговечности и экономичности, перлитобетон мог бы более активно использоваться в качестве теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного материала. Ограничивающими факторами более широкого его применения являются такие недостатки, как большое водопоглощение и повышенные расходы перлита вследствии разрушения зерен в процессе изготовления изделий.

Актуальность проблемы.

Актуальной задачей современного строительства является разработка и применение новых эффективных теплоизоляционных материалов. Одним из перспективных направлений является создание новых технологий легких и особо легких бетонов на основе вспученного перлита. В строительстве перлитобетон применяется в основном для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов плотностью 300-800 кг/м3 и прочностью при сжатии 0,3-5 МПа. При одинаковых плотностях с керамзитобетоном и автоклавным ячеистым бетоном (300-500 кг/м3) теплопроводность перлитобето-на ниже на 25-27%. Однако производство подобного материала не получило широкого развития из-за неэффективных технологий.

Цель работы:

Целью исследования является разработка энергосберегающей технологии эффективного перлитобетона методом форсированного электропрогрева активных литых масс, находящихся в замкнутом объеме.

Научная новизна работы:

• исследован механизм тепло- массопереноса, определяющий закономерности теплосилового воздействия на формуемые массы и лежащий в основе процессов формирования макроструктуры материала;

• изучены физико-химические закономерности формирования микроструктуры бетона при комплексном воздействии на формуемые массы энергией гидротеплосилового поля;

• на основе системного анализа построена математическая модель технологии. Разработана методика подбора состава, прогнозирования свойств и выбора технологических параметров. Решена задача оптимизации основных технологических переделов.

Практическая значимость работы:

Разработана поточно-конвейерная технология. Параметры технологии опробованы в производственных условиях завода «Стройперлит» (г. Мытищи Моск. обл.). Применение предлагаемой технологии позволит наладить массовое производство теплоизоляционных перлитобетонных изделий.

Получен теплоизоляционный материал, не уступающий по физико-техническим показателям, а по теплофизическим свойствам превосходящий известные аналоги характеризующийся средней плотностью 200-400 кг/м3, прочностью на сжатие 0,22-0,8 МПа, теплопроводностью 0,048-0,07 Вт/м°С.

Достоверность полученных результатов обеспечена испытанием достаточного количества образцов-близнецов, комплексным характером проведенных исследований, выполненных с применением современных методов ЭВМ, результатами физико-химических и термомеханических испытаний, проверкой результатов лабораторных данных в производственных условиях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на второй научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» в 1999 г. и на пятой научно-технической конференции «Проблемы строительной физики систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях» в 2000 г. в МГСУ.

Публикации. Основные положения работы отражены в трех печатных трудах. Работы выполнялись в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ по межвузовой НТП «Архитектура и строительство», по фундаментальным исследованиям в области архитектуры и строительных наук «Грант» и планам НИР МГСУ.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований реализованы при изготовлении опытной партии перлитобетонных блоков на Мытищинском заводе «Стройперлит».

На защиту выносятся:

• теоретические предпосылки и результаты экспериментальных исследований возможности получения теплоизоляционного перлитобетона из подвижных масс, обладающих способностью создания избыточного давления в замкнутых объемах;

• представление о механизме фильтрационного массопереноса в системе, имеющей в своем составе пористый компонент;

• особенности действия объемного прессования на структурообразование перлитобетона;

• результаты исследования и разработки принципов энергосберегающей технологии объемного прессования для производства перлитобетона;

• результаты исследования по выбору оптимальных режимов тепловой обработки для изделий различной плотности;

• результаты исследования свойств перлитобетона;

• технико-экономическое обоснование производства перлитобетона по разработанной технологии.

Автор выражает благодарность за оказанную помощь профессору, д.т.н. Граневу В.В. и доценту, к.т.н. Жукову А.Д.