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:     | 1 | 2 ||

Эффективные цементные штукатурные растворы с полыми стеклянными микросферами

-- [ Страница 3 ] --

Благодаря математическому планированию и обработки результатов эксперимента, получены математические модели свойств штукатурного раствора. Уравнения регрессии позволили выявить закономерности влияния расхода полых микросфер и суперпластификатора С-3. Доказано, что существенное влияние на свойства оказывают расходы ПСМС и СП. Было выяснено, что с увеличением расходов наполнителя повышается В/Ц раствора, влажность и водопоглощение камня, снижаются средняя плотность раствора и камня в естественном и высушенном состоянии, а также прочностные показатели. Оптимальным расходом суперпластификатора С-3 является 1 % от массы портландцемента. Удалось оптимизировать составы штукатурных растворов с расходом полых стеклянных микросфер от 10 до 50 % от массы ПЦ.

Уравнения имеют вид:

Для водоцементного отношения: В/Ц = 0,387 + 0,22 Х1 - 0,366 Х2 + 0,346 Х22

Для средней плотности раствора: р = 1,129 0,329 Х1 0,234 Х2 + 0,296 Х22

Для прочности при изгибе, МПа: Rизг. = 4,93 0,164 Х1 - 0,046 Х2 + 0,576 Х22

Для прочности при сжатии, МПа: Rсж. =18,475 -0,737Х1 -2,342Х2 +4,642Х22-0,04Х1Х2

Для влажности, %: wвл. = 18,35 + 1,17 Х1 - 14,99 Х2 + 6,9 Х22 - 0,163 Х1 Х2

Для водопоглощения, %: W =25,26 + 1,05 Х1 - 19,82 Х2 + 12,8 Х22 - 0,113 Х1 Х2

Для средней плотности камня в высушенном состоянии, г/см3:

к. сух. = 0,972 0,602 Х1 + 0,083 Х2 + 0,035 Х22

Для плотности камня в естественном состоянии, в возрасте 28 сут. г/см3:

ест. = 0,84 0,27 Х1 + 0,434 Х2 - 0,363 Х22

Причем, средняя ошибка аппроксимации была от 2 до 5 %.

Большой диапазон подвижностей и составов цементных штукатурных растворов с ПСМС позволяют выбирать раствор с заданными параметрами исходя из условий применения: для оштукатуривания внутренней или (и) наружной поверхности ограждающей конструкции. Разработанные строительные растворы могут применяться для оштукатуривания стен с целью регулирования термического сопротивления конструкции, паропроницаемости, влажностных и усадочных деформаций, используя различные составы.

Были определены реологические свойства строительных растворов с ПСМС и СП различных подвижностей. Произведено сравнение с кладочным раствором подвижностью 8...10 см. Выяснено, что при одинаковой подвижности раствора прослеживается определенная зависимость: чем ниже процент содержания наполнителя в цементной системе, тем быстрее раствор набирает пластическую прочность и происходит увеличение значений напряжения сдвига. Выяснено, что с ростом количества микросфер для всех видов растворов, сроки схватывания увеличиваются. Это связано с повышением воды затворения. Установлено, что более высокой подвижности раствора соответствует более высокие сроки начала и конца схватывания, что позволяют раствору дольше сохранять рабочее состояние. Произведено сопоставление сроков схватывания и значений пластической прочности, напряжений сдвига во времени (рис. 1-4).

Были определены значения пластической прочности, напряжения сдвига у составов с полыми стеклянными микросферами при разных ПК.

Погружение конуса 4…8 см:

Предельные значения пластической прочности были:

(ПЦ+10 % ПСМС+С-3) - 120. 10-3 МПа в 360 мин.;

(ПЦ+30 % ПСМС+С-3) - 76. 10-3 МПа в 360 мин.;

(ПЦ+50 % ПСМС+С-3) - 42. 10-3 МПа в 360 мин.

Предельные значения напряжения сдвига были:

(ПЦ+10 % ПСМС+С-3) - 32. 10-3 МПа в 360 мин.;

(ПЦ+30 % ПСМС+С-3) - 22. 10-3 МПа в 360 мин.;

(ПЦ+50 % ПСМС+С-3) - 16. 10-3 МПа в 360 мин.

Погружение конуса 8…10 см:

Предельные значения пластической прочности были:

(ПЦ+10 % ПСМС+С-3) - 104. 10-3 МПа в 390 мин.;

(ПЦ+30 % ПСМС+С-3) - 52. 10-3 МПа в 390 мин.;

(ПЦ+50 % ПСМС+С-3) - 32. 10-3 МПа в 390 мин.

Предельные значения напряжения сдвига были:

(ПЦ+10 % ПСМС+С-3) - 25. 10-3 МПа в 390 мин.;

(ПЦ+30 % ПСМС+С-3) - 22. 10-3 МПа в 390 мин.;

(ПЦ+50 % ПСМС+С-3) - 16. 10-3 МПа в 390 мин.

Погружение конуса 10…14 см:

Предельные значения пластической прочности были:

(ПЦ+10 % ПСМС+С-3) - 88. 10-3 МПа в 420 мин.;

(ПЦ+30 % ПСМС+С-3) - 51. 10-3 МПа в 420 мин.;

(ПЦ+50 % ПСМС+С-3) - 32. 10-3 МПа в 420 мин.

Предельные значения напряжения сдвига были:

(ПЦ+10 % ПСМС+С-3) - 20. 10-3 МПа в 420 мин.;

(ПЦ+30 % ПСМС+С-3) - 16. 10-3 МПа в 420 мин.;

(ПЦ+50 % ПСМС+С-3) - 13. 10-3 МПа в 420 мин.

Рис. 1. Пластическая прочность составов: ПЦ+10 % ПСМС+С-3;

ПЦ + 30 % ПСМС + С-3; ПЦ+50 % ПСМС+ С-3. Погружение конуса 4...8 см.

Рис. 2. Напряжение сдвига составов: ПЦ+10 % ПСМС+С-3;

ПЦ+30 % ПСМС+С-3; ПЦ+50 % ПСМС+С-3. Погружение конуса 4…8 см.

Рис. 3. Пластическая прочность составов: ПЦ+10 % ПСМС+С-3; ПЦ + 30 % ПСМС + С-3; ПЦ+50 % ПСМС+ С-3. Погружение конуса 10...14 см.

Рис. 4. Напряжение сдвига составов: ПЦ+10 % ПСМС+С-3; ПЦ+30 % ПСМС+С-3; ПЦ+50 % ПСМС+С-3. Погружение конуса 10…14 см.

Была определена сорбционная влажность затвердевшего цементного штукатурного раствора с полыми стеклянными микросферами, анализ которой позволил судить о поровой структуре камня с ПСМС. Количественно оценена гелевая, капиллярная, воздушная пористость цементной матрицы в зависимости от состава и погружения конуса. Самая высокая гелевая пористость, самые низкие капиллярная и воздушная пористость определены у камня при погружении конуса 4…8 см. С увеличением погружения конуса и при повышении расхода микросфер гелевая пористость снижается, а капиллярная и воздушная - возрастает. Причем, гелевая пористость максимальна при расходе ПСМС 10 % от массы ПЦ и равна 94 % от всей пористости цементной матрицы. Установлено, что самая низкая гелевая пористость при расходе микросфер 50 % и погружении конуса 10…14 см. Это связано, видимо, с количеством воды затворения. Все механические свойства у затвердевшего раствора с ПК = 4…8 см выше, чем у остальных растворов с ПСМС. Данные исследований после компьютерной обработки позволили получить графики дифференциального и интегрального распределения пор по диаметрам при P/Ps>0,97…0,98 или 97...98 % относительной влажности. Результаты приведены на рис. 5, 6, 7, 8 и в табл. 8, 9, 10.

Рис. 5. Дифференциальное и интегральное распределение пор по диаметрам цементной матрицы с 10 % ПСМС и СП С-3 в зависимости от относительной влажности водяного пара (воздуха). Погружение конуса 10…14 см.

Была определена общая пористость затвердевшего раствора (с учетом внутреннего объема полых стеклянных микросфер). Она повышается по мере роста ПК и расхода ПСМС. Самая низкая общая пористость наблюдалась у состава с 10 % микросфер и 1 % СП при ПК = 4…8 см. Она составляет 28,5 % при пористости матрицы 9,6 %. Самая большая общая пористость у состава с 50 % ПСМС и 1 % СП (ПК = 10…14 см). Она равна 88,1 % при пористости матрицы – 46 %.

Рис. 8. Дифференциальное и интегральное распределение пор по диаметрам цементной матрицы с 50 % ПСМС и СП С-3 в зависимости от относительной влажности водяного пара (воздуха). Погружение конуса 10…14 см.

Рис. 6. Дифференциальное и интегральное распределение пор по диаметрам цементной матрицы с 10 % ПСМС и СП С-3 в зависимости от относительной влажности водяного пара (воздуха). Погружение конуса 4…8 см.

Определено, что самую низкую общую пористость имеет состав с 10 % микросфер, а самую высокую – с 50 % ПСМС. Общая пористость у последнего состава достигает 88,1 %, что с учетом прочностных данных говорит о высокой эффективности таких растворов. Причем, пористость матрицы составляет от 1/3 до половины общей пористости у растворов с 10 % и 50 % полых стеклянных микросфер соответственно.

Рис. 7. Дифференциальное и интегральное распределение пор по диаметрам цементной матрицы с 50 % ПСМС и СП С-3 в зависимости от относительной влажности водяного пара (воздуха). Погружение конуса 4…8 см.

Были определены коэффициенты паропроницаемости и сопротивление паропроницанию штукатурных растворов с ПСМС и СП с разной подвижностью. Результаты приведены в табл. 10.

Таблица 8

Пористость цементной матрицы с микросферами при различном ПК

Состав, мас. % Пористость затвердевшего раствора, %, при погружении конуса
4 … 8 см 8 … 10 см 10 … 14 см
гелевая капил-лярная воздушная гелевая капил-лярная воздушная гелевая капил-лярная воздушная
100 Ц; 10 ПСМС; 1 СП 94 5,2 0,8 90 9 1 78,1 19,9 2
100 Ц; 30 ПСМС; 1 СП 87,4 10,6 2 76,4 21,2 2,4 68,9 28 3,1
100Ц; 50 ПСМС; 1 СП 80,6 15,3 4,1 70 25 5 62 31 7

Установлено, что коэффициент паропроницаемости снижается по мере уменьшения подвижности раствора с 10…14 см до 4…8 см. Это снижение составляет 38…38,2 %. Рост сопротивления паропроницанию в этих условия находится в пределах от 20,1 до 28,2 %. Следовательно, при таком паропроницании потери тепла через наружные стены и усадка при высыхании будут существенно ниже.

Таблица 9

Общая пористость цементного камня с ПСМС при различном ПК

Состав, мас. % Пористость затвердевшего раствора, %, при погружении конуса
4 … 8 см 8 … 10 см 10 … 14 см
матрицы ПСМС общая матрицы ПСМС общая матрицы ПСМС общая
100 Ц; 10 ПСМС; 1 СП 9,6 18,9 28,5 11 21,8 32,8 12,6 25,1 37,7
100 Ц; 30 ПСМС; 1 СП 25,5 27,2 52,7 29 31,8 60,8 33,3 36,5 69,8
100Ц; 50 ПСМС; 1 СП 36,5 31,8 67,3 42 36,3 78,3 46 42,1 88,1

Таблица 10

Коэффициент паропроницания строительного раствора с ПСМС и СП

Состав, мас. % Погружение конуса
4...8 см 8...10 см 10...14 см
Коэффициент паропроницания, мг/м.ч.Па Сопротивление паропроницанию, м2.ч.Па/мг Коэффициент паропроницания, мг/м.ч.Па Сопротивление паропроницанию, м2.ч.Па/мг Коэффициент паропроницания, мг/м.ч.Па Сопротивление паропроницанию, м2.ч.Па/мг
100 Ц; 10 ПСМС;1 СП 0,0063 1,196 0,0076 1,015 0,0087 0,915
100 Ц; 30 ПСМС;1 СП 0,0254 0,35 0,0305 0,328 0,0351 0,273
100Ц; 50 ПСМС;1 СП 0,0415 0,231 0,0498 0,2 0,0573 0,187

Была выполнена проверка влагоудаления из конструкции стен – условие влагоудаления выполнялось. Выбор состава и подвижности растворов с ПСМС зависел от назначения помещения и его влажностного режима для обеспечения нормального паропереноса и удаления влаги из стены. На основании научных исследований были разработаны технические условия «ТУ 4140-073-02066525-2005. Штукатурный раствор с полыми стеклянными микросферами» и «Технологический регламент на приготовление и применение штукатурного раствора с полыми стеклянными микросферами», Москва, 2005 г. Экономический эффект от внедрения штукатурного раствора с полыми стеклянными микросферами составил 76 тысяч 779 рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

  1. Обосновано получение облегченных низкотеплопроводных цементных штукатурных растворов для ограждающих конструкций путем применения в качестве заполнителя полых стеклянных микросфер и суперпластификатора, улучшающих пластическо-вязкие свойства раствора, снижающих общую пористость и средний диаметр пор, а также формирующих более качественную контактную зону между цементной матрицей и микросферами за счет образования низкоосновных гидросиликатов кальция.
  2. Получены и оптимизированы составы эффективных цементных штукатурных растворов с полыми стеклянными микросферами, отличающиеся пониженной плотностью (до 0,8 г/см3), водопотребностью и повышенным сопротивлением паропроницанию по сравнению с традиционными штукатурными растворами. Разработанные растворы могут применяться для оштукатуривания стен с целью регулирования термического сопротивления конструкции, паропроницаемости, влажностных и усадочных деформаций, используя различные составы. Это позволяет выбирать раствор с заданными параметрами исходя из условий применения.
  3. На основании научных исследований были разработаны и введены в действие: «Технологический регламент на приготовление и применение штукатурного раствора с полыми стеклянными микросферами», Москва, 2005 г., «Штукатурный раствор с полыми стеклянными микросферами», «ТУ 4140-073-02066525-2005, Технические условия», Москва, 2005 г.
  4. Установлены графо-аналитические зависимости реологических свойств. Растворы с ПСМС имеют стабильную структуру в течение 4 часов после перемешивания. Произведено сравнение однородности строительных растворов с различной подвижностью, которая оценивалась по погружению конуса: 4...8 см; 8...10 см; 10...14 см. С увеличением расхода микросфер от 10 до 50 % плотность раствора по высоте образца увеличивается с 0,5 % до 4,4 % соответственно. Растворы с суперпластификатором увеличивают среднюю плотность по высоте образца в среднем на 2,9 %. При снижении ПК раствора с 10…14 см до 4…8 см, раствор становился более стабильным за счет снижения концентрации воды. Менее подвижные растворы обладают повышенной стабильностью.
  5. Установлено, что паропроницаемость у растворов с ПСМС и СП снижается на 38…38,2 % при уменьшении подвижности раствора с 10…14 до 4… 8 см, а рост сопротивления паропроницанию находится в пределах 20,1 до 28,2 %.
  6. Подтверждено экспериментально, что с увеличением расходов ПСМС повышается В/Ц, влажность и водопоглощение затвердевшего раствора, снижаются средняя плотность раствора и затвердевшего камня в естественном и высушенном состоянии, а также прочностные показатели. Оптимальным расходом СП С-3 является 1 % от массы портландцемента. Оптимизированы составы цементных штукатурных растворов с ПСМС.
  7. Получены математические модели свойств штукатурного раствора и камня – уравнения регрессии физико-механических и реологических свойств штукатурных растворов в зависимости от количества микросфер и суперпластификатора, которые необходимы для оптимизации состава композиции.
  8. Установлено, что цементные растворы с ПСМС имеют водоудерживающую способность более 90 %, достигающую значение 98 %. При увеличении погружения конуса от 4...8 до 8...10 и 10...14 см водоудерживающая способность растворов уменьшается за счет повышения содержания воды в растворе и снижения поверхностной активности микросфер.
  9. Определено, что при одинаковой подвижности раствора прочность сцепления с основаниями уменьшается по мере увеличения расхода микросфер. При снижении подвижности раствора, прочность сцепления штукатурных растворов с ПСМС с различными основаниями увеличивается. Установленные значения прочности сцепления растворов с основаниями соответствуют требованиям нормативов по прочности сцепления при наружной и при внутренней отделке.
  10. Установлено влияние содержания полых стеклянных микросфер в цементной системе на набор прочности и сроки схватывания: чем ниже содержание наполнителя в цементной системе, тем быстрее раствор набирает пластическую прочность и происходит увеличение значений напряжения сдвига. Более того, с ростом количества микросфер для всех видов растворов, сроки схватывания увеличиваются за счет повышения воды затворения. Определено, что более высокой подвижности раствора соответствует более высокие сроки начала и конца схватывания.
  11. Определено, что гелевая пористость максимальна при расходе ПСМС 10 % от массы ПЦ и равна 94 % от пористости цементной матрицы, а при расходе микросфер 50 % и ПК 10…14 см гелевая пористость снижается до 80,6 % за счет более высокого водозатворения. При этом все механические свойства у затвердевшего раствора с ПК 4…8 см выше, чем у более подвижных растворов с ПСМС.
  12. Установлено, что общая пористость затвердевшего раствора повышается по мере роста ПК и расхода ПСМС: при 10 % микросфер ПК = 4…8 см она составляет 28,5 % при пористости матрицы, равной 9,6 %, при общей пористости у состава с 50 % ПСМС с ПК = 10…14 см – 88,1 % при пористости матрицы –

    Pages:     | 1 | 2 ||
     





 
© 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.