авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Научные и технологические принципы получения сухих гипсовых смесей пониженной вяжуще- и полимероемкости

-- [ Страница 1 ] --

УДК 691.544:691.56 На правах рукописи

КОЛЕСНИКОВА ИННА ВЛАДИМИРОВНА

Научные и технологические принципы получения сухих гипсовых смесей пониженной вяжуще- и полимероемкости

05.23.05 – строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахской головной архитектурно-строительной академии

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Садуакасов М.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Соловьев В.И.

доктор технических наук, профессор

Махамбетова У.К.

доктор технических наук, доцент

Шарипов С.М.

Ведущая организация Казахская академия транспорта и

коммуникаций им. М. Тынышпаева

Защита состоится 26 ноября 2010 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 14.03.01 в Научно-исследовательском и проектном институте строительных материалов ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» по адресу: 050060, г. Алматы, ул. В. Радостовца, 152/6, к. 306

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского и проектного института строительных материалов ТОО «НИИСТРОМПРОЕКТ» по адресу: 050060, г. Алматы, ул. В. Радостовца, 152/6.

Автореферат разослан « » октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н. А.К. Куатбаев

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последние годы резко возрос объём потребления в строительстве сухих смесей широкой номенклатуры, в частности, выравнивающих штукатурных и шпаклевочных составов для внутренних и наружных работ, кладочных, клеевых растворов и других. Сухие строительные смеси практически вытеснили традиционные растворы, изготавливаемые и используемые при проведении различных видов работ непосредственно на строительной площадке. Это обусловлено возможностью обеспечения сухим смесям, изготавливаемым в заводских условиях, гарантированных высоких показателей строительно-технологических, функциональных свойств и долговечности. Для внутренней отделки наибольшее применение получили сухие гипсовые смеси, так как по сравнению с цементными они обеспечивают ряд преимуществ как на стадии изготовления покрытий (возможность нанесения слоя большой толщины (до 5 см), быстрое твердение, высокая производительность, сокращение срока отделки), так и на стадии эксплуатации (низкая теплопроводность, воздухо- и паропроницаемость, огнестойкость, декоративность, экологичность).

Значительное увеличение стоимости жилья, имевшее место в Казахстане, а также России и других странах постсоветского пространства в период с 2004 по 2007 годы, и последовавший за этим резкий спад в строительстве, показал в том числе необходимость структурной перестройки в промышленности строительных материалов. Должны утвердиться тенденции перехода на выпуск отечественных строительных изделий, не уступающих по качеству зарубежным аналогам. Однако развитие отечественного производства сухих строительных смесей в ответ на запрос рынка не устранило основного фактора, снижающего показатели эффективности их применения – высокой стоимости, которая в свою очередь удорожает стоимость строительных работ и, соответственно, строительного объекта. Около 75% себестоимости сухих смесей составляет стоимость функциональных добавок – высокотехнологичных продуктов синтеза, импортируемых из европейских стран и применяемых с целью обеспечения сухим смесям требуемых строительно-технологических, адгезионно-когезионных и деформационных свойств. Высокая стоимость гипсовых смесей в сравнении с цементными обусловлена применением более дорогостоящего минерального вяжущего.

Известна проблема обеспечения гипсовым изделиям требуемых прочностных показателей в силу слабой адгезии гипса к заполнителю. Эта проблема не решена, поэтому большую часть номенклатуры гипсовых изделий, нашедших наибольшее применение, получают без заполнителя. Для гипсовых растворов эта проблема становится еще более актуальной, учитывая объемы потребления гипсовых смесей, а также необходимость обеспечения гипсовым растворам адгезионной прочности сцепления с различными видами основания, когезионной прочности при условии твердения в тонком слое. Для компенсации низкой адгезионной способности гипсовой матрицы к различным материалам в сухих смесях используется высокое содержание минерального и полимерного связующих. При этом нет научного обоснования приоритета именно такого решения известной проблемы.

В связи с этим представляет интерес проведение исследований в области снижения вяжуще- и полимероемкости гипсовых строительных смесей.

В настоящее время в Казахстане сложилась практика использования механического подхода к регулированию соотношения компонентов в сухих смесях различного назначения с учетом рекомендаций зарубежных фирм - производителей добавок. Это связано с отсутствием целостного представления о механизме направленного регулирования свойств композиций при получении сухих гипсовых смесей, что, в свою очередь, затрудняет проектирование эффективных составов смесей в соответствии с их основным назначением. Как следствие, отсутствует и научно обоснованная нормативная база по получению и применению сухих гипсовых смесей

Таким образом, актуальным является развитие научных основ управления формированием функциональных и эксплуатационных свойств гипсовых композиций для сухих строительных смесей при условии снижения их высокой вяжуще- и полимероемкости. Это позволит повысить конкурентоспособность и снизить себестоимость сухих гипсовых строительных смесей отечественного производства.

Целью диссертационной работы является разработка научных принципов снижения вяжуще- и полимероемкости сухих гипсовых смесей при обеспечении требуемых функциональных, эксплуатационных характеристик и формирование научно-нормативной базы получения, применения сухих гипсовых смесей.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

- повысить прочность адгезии гипсовой матрицы к наполнителю и минеральной части раствора к основанию путем регулирования физико-химических процессов, обуславливающих адгезию между твердыми телами в присутствии водной среды;

- исследовать влияние характеристик минеральных компонентов сухих гипсовых смесей на адгезию, прочностные и деформационные характеристики;

- исследовать влияние функциональных добавок сухих гипсовых смесей на адгезию, прочностные и деформационные характеристики;

- исследовать влияние композиционных составляющих сухих гипсовых смесей на объемные изменения в твердеющем растворе, как фактора, влияющего на адгезию раствора к основанию;

- исследовать влияние дисперсности наполнителя на свойства гипсовых растворов и определить его оптимальные фракционные составы для сухих гипсовых смесей различного назначения;

- исследовать возможность расширения перечня функциональных добавок, рекомендуемых и применяемых в технологии сухих смесей с целью их импортозамещения или снижения стоимости. Для этой цели исследовать возможность повышения функциональной эффективности доступных и экономичных замедлителей схватывания и водоудерживающих добавок путем их модификации;

- разработать составы для самонивелирующихся стяжек шпаклевочные, штукатурные составы сухих гипсовых смесей пониженной вяжуще- и полимероемкости, отвечающих требованиям к строительно-технологическим, функциональным свойствам;

- исследовать эксплуатационные свойства покрытий на основе разработанных составов сухих гипсовых смесей;

- разработать нормативные документы на получение и применение экономичных сухих гипсовых смесей пониженной вяжуще- и полимероемкости;

- результаты исследований внедрить в производство путем промышленного выпуска разработанных составов сухих гипсовых смесей.

Научная новизна работы:

- разработаны теоретические положения направленного регулирования структурообразования гипсовых композиций для сухих строительных смесей введением карбонатных наполнителей и химических модификаторов, обеспечивающих при затвердевании получение покрытий с высокими функциональными и эксплуатационными свойствами в том числе:

- установлена возможность регулирования характера формирования межфазовых контактов посредством изменения величины поверхностного заряда в системе «гипс-наполнитель-добавки-вода»;

- установлено приоритетное влияние вида и содержания наполнителя на электрокинетические явления, обуславливающие усиление адгезионных контактов в зоне контакта гипсовой матрицы и наполнителя, гипсового раствора и основания. Выявлено, что для повышения адгезионных свойств гипсового вяжущего эффективным является применение карбонатного наполнителя;

- установлены закономерности формирования адгезионных контактов между гипсовым раствором и основанием в аспекте энергии взаимодействия частиц. Выявлено снижение энергетического барьера между частицами адгезива и материала основания при использовании в гипсовом растворе в качестве наполнителя карбоната кальция;

- установлены характер и степень влияния на электрокинетические явления в гипсовом растворе отдельных видов и комплекса функциональных добавок сухих гипсовых смесей;

- выявлено влияние вида и дисперсности наполнителя на объемные деформации в твердеющем растворе. Установлено снижение динамики и величины объемного расширения гипсового раствора с карбонатным наполнителем в сравнении с кварцевым;

- установлена возможность использования в качестве замедлителя схватывания лимонной кислоты за счет повышения ее функциональной эффективности посредством модификации диспергированием в среде карбонатного наполнителя;

- установлена целесообразность использования в качестве водоудерживающей добавки композиции метилгидроксиэтилцеллюлозы с целлюлозным микроволокном типа «арбоцель», имеющих трубчатую структуру. Выявлено, что композиция обеспечивает материалу требуемую водоудерживающую способность, при этом целлюлозное микроволокно компенсирует некоторое снижение деформативных характеристик раствора за счет отсутствия или уменьшения расхода полимерной добавки;

- установлена возможность снижения, вплоть до полного исключения из состава сухих гипсовых смесей редисперсионных полимерных добавок путем компенсации их функциональных эффектов за счет научно обоснованной оптимизации минеральных составляющих растворной смеси, позволяющей регулировать физико-химические явления адгезии раствора.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработаны научно обоснованные экономичные составы сухих гипсовых шпаклевочных, штукатурных смесей и смеси для самонивелирующейся стяжки с низкими расходами гипсового вяжущего и с полным исключением редисперсионных полимерных добавок, а также клеевых составов пониженной вяжуще- и полимероемкости;

- разработан состав и способ подготовки экономичного замедлителя схватывания, заключающийся в диспергации лимонной кислоты в течение 3-5 мин в среде сухого трегера в соотношении «добавка:трегер» равном 1:5. В качестве трегера используется карбонатный микронаполнитель;

- разработаны проекты нормативных документов по производству и применению сухих гипсовых смесей различной номенклатуры;

- разработанные составы сухих гипсовых смесей внедрены в производство на предприятиях трех производственных фирм: ТОО «Polimin KZ», ТОО «Platre», ТОО «Контракт», обеспечив экономический эффект от внедрения разработок 125, 25 млн. тенге в год на 10000 т продукции;

- результаты исследований могут быть использованы при проектировании составов и получении экономичных сухих гипсовых смесей различного назначения на предприятиях по производству сухих строительных смесей, а также в производстве гипсобетонных изделий.

Апробация работы и публикации

Основные положения диссертационной работы доложены на международных научно-технических конференциях:

«Инженерная наука на рубеже ХХ1 века» (Алматы, 2001), «Строительные материалы ХХ1 века», (Алматы, 2001), «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» (Москва, 2002), «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2002, 2003, 2004, 2006, 2008), «Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций» (Алматы, 2002-2005), «Региональные проблемы экологии и безопасности жизнедеятельности» (Алматы, 2002), «Новое в охране труда, окружающей среды и защите человека в чрезвычайных ситуациях» (Алматы, 2002), «Наука и образование- ведущий фактор стратегии Казахстан-2030» (Караганда, 2002), «Новые энерго- и ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, 2007), «Инновационные и наукоемкие технологии: в строительной индустрии» (Алматы, 2008), «Архитектура и строительство в новом тысячелетии» (Алматы, 2009).

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 57 печатных работах.

На защиту выносятся

- теоретические положения направленного регулирования структурообразования гипсовых композиций для сухих строительных смесей введением карбонатных наполнителей и химических модификаторов, обеспечивающих растворным смесям требуемые строительно-технологические свойства и получение покрытий с высокими функциональными и эксплуатационными свойствами в том числе:

- значение электрокинетических явлений и объемных деформаций твердеющего раствора в формировании адгезионных контактов гипсовой матрицы и наполнителя, раствора и основания;

- влияние характеристик и содержания наполнителя, вида функциональных добавок на электрокинетические явления и величину, динамику объемных деформаций в твердеющем растворе, обуславливающих формирование адгезионных связей в зоне контакта гипсовой матрицы и наполнителя, гипсового раствора и основания;

- возможность компенсации функциональных эффектов полимерных дисперсионных добавок при полном их исключении за счет научно обоснованной оптимизации минеральных составляющих растворной смеси, позволяющей регулировать физико-химические явления адгезии раствора;

- влияние карбонатного наполнителя на структурные характеристики покрытий, полученных на основе сухих гипсовых смесей;

- результаты исследований по повышению функциональной эффективности замедлителей посредством модификации диспергированием в среде карбонатного наполнителя;

- результаты исследований по снижению расхода водоудерживающей добавки в виде модифицированных сложных эфиров целлюлозы и целесообразности замены части ее на дисперсно-армирующую добавку - целлюлозные волокна, а также возможности использования в сухих смесях простых эфиров целлюлозы, модифицированных ПАВ.

- результаты исследования функциональных и эксплуатационных свойств покрытий на основе гипсовых композиций, полученных в соответствии с научными принципами направленного регулирования процессов их структурообразования;

- результаты внедрения разработок в производство.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения и приложений, содержит 250 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 58 таблиц, список использованных источников из 180 наименований.

Результаты работы получены автором самостоятельно.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций гарантирована статистическими данными, применением современных методов исследований и лабораторного оборудования, обеспечивающего необходимый уровень надежности измерений.

Автор выражает искреннюю признательность к.х.н. Тусупбаеву Н.К. за ценные консультации при выполнении 3 раздела данной работы и обсуждении полученных результатов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1 Современное состояние и направления научных исследований в области сухих гипсовых смесей

Основным направлением научных работ по получению сухих смесей является исследование влияния характеристик вяжущего и наполнителей при получении композиций на основе цементов. Не смотря на то, что для внутренних отделочных работ преимущественно применяют и считаются более эффективными гипсовые составы, исследования по их получению и применению весьма не многочисленны. Изучению свойств и применения сухих гипсовых смесей посвящены работы в частности М.Г. Алтыкиса, В.А Безбородова, А.Ф. Бурьянова, М.С. Гаркави, Х.Герольда, А.В. Гонтаря, В.В. Иваницкого, Е.К. Карапузова, В.Г. Клименко, Г. Лутца, Е.В. Париковой, В.И. Соловьева, А.В. Ферронской, Х.-Б. Фишер, А.И. Чалова, А.А. Шентяпина, и др. В Казахстане исследования в этой области не проводились.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.