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 || 4 |

Лёгкие бетоны с гранулированным органическим заполнителем, направленно изменяемой структурой и микроармирующими минеральными добавками

-- [ Страница 3 ] --

Полученные результаты позволили определить требования к структуре легкого бетона с органическим гранулированным заполнителем, обеспечивающей максимальное звукопоглощение.

Формирование легких бетонов с направленно изменяемой структурой и определенным расположением крупного заполнителя позволяет тепловому потоку проходить без явно выраженного перепада теплофизических характеристик (коэффициента теплопроводности), что способствует меньшему конденсатообразованию и разрушению стеновых материалов в суровых климатических условиях. Практическая реализация такого стенового материала требует решения комплекса проблем, в т.ч. создания крупнопористого материала с применением легкого органического заполнителя при минимальном содержании цементной матрицы. При этом последняя должна обладать достаточной адгезией к заполнителю, водо- и морозостойкостью, низкими показателями усадки и высокой трещиностойкостью.

В соответствии с этим (глава 4 Исследование составов и свойств легкого крупнопористого бетона с повышенными звукопоглощающими характеристиками) были проведены комплексные исследования составов и свойств легкого крупнопористого бетона на гранулированном органическом заполнителе. С учетом представленной выше математической модели была отработана методика получения легкого бетона с направленно изменяемой структурой. Теоретическая кривая среднего размера гранул для оптимального технического решения представлена на рис. 4.

Поскольку на практике трудно реализовать такую структуру, была принята экспериментальная ступенчатая кривая, приближенная к теоретической.

Для получения легкого бетона с плотностью до 450-500 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности менее 0,25-0,30 Вт/(м°С) необходимо введение в его состав не менее 40-60 % по массе гранулированного торфа или растительного сырья. Оптимальное соотношение количества портландцемента и гранулированного торфо- или органического заполнителя в легких бетонах составляет 1,0 : 0,6 - 0,8 с учетом гранулометрического состава заполнителя. Растительные материалы отрицательно влияют на формирование цементной матрицы, резко снижая прочность цементного камня уже при содержании органического материала более 10 %, поэтому для использования торфа, соломы, камыша в качестве крупного заполнителя легких бетонов необходима нейтрализация действия выделяющихся из него редуцирующих веществ и создание на поверхности частиц защитных покрытий.

А Б

Рис. 4. Распределение по толщине изделия среднего размера гранул в легком бетоне на гранулированном торфозаполнителе (А) и фактическая структура легкого бетона (Б): 1 - расчетно-теоретическая кривая; 2 - экспериментальное распределение

Установлена возможность регулирования звукопоглощающих свойств легкого бетона за счет формирования структуры материала с направленно изменяемыми размерами гранул органического заполнителя и оптимизации соотношения волокнистых составляющих в органическом крупном заполнителе. Такой способ формирования крупнопористого бетона с крупным заполнителем из гранулированного торфа, камыша или соломы позволяет в 2-3 раза повысить звукопоглощающую способность материала и приблизить эти показатели к одному из лучших материалов - войлоку. Коэффициент звукопоглощения легкого бетона регулируется путем изменения гранулометрического состава крупного пористого заполнителя, его пористости, зависящей от степени уплотнения и вида растительного сырья. Стены зданий, возведенные из легкого бетона с гранулированными растительными материалами, сформированными по принципу направленно изменяемой структуры, теплее обычных легкобетонных стен в среднем на 5,0-5,5 оС, а влажность материала на внутренней поверхности ограждения ниже в 1,3-1,4 раза, что свидетельствует об осушающем действии природного органического сырья в бетоне и улучшении микроклимата в помещениях в целом.

Пятая глава (Особенности формирования структуры легкого бетона с торфозаполнителем) содержит результаты комплексных исследований органоминерального материала. При звукопоглощении легким бетоном волн различной частоты важным фактором, определяющим шумопоглощение, является пористая структура цементной оболочки (матрицы) вокруг крупного органического заполнителя.

Были проведены исследования свойств вяжущих на основе гипса с введением упрочняющих структуру микроармирующих минеральных добавок, содержание которых составляло, в мас.% : волластонит - 20; 30; 40 (составы 1, 2, 3); диопсид 20; 30; 40 (составы 4, 5, 6); известняковая мука – 20; 30; 40 (составы 7, 8, 9); волластонит - 15, диопсид – 15 (состав 11); контрольный состав – 10 (табл. 6). При возрастании количества вводимой добавки все большая доля воды оказывается химически несвязанной и, по мере ее испарения при сушке изделий наблюдается увеличение их пористости.

Таблица 6

Пористость и водопоглощение исследованных составов

Номер состава Истинная плотность, г/см3 Средняя плотность, г/см3 Общая пористость (П), % Водопо­г- лощение (В), % Отношение В/П
1 2,39 1,22 49,0 25,7 0,52
2 2,42 1,19 50,1 27,1 0,54
3 2,44 1,21 50,6 27,7 0,55
4 2,43 1,21 50,1 26,3 0,52
5 2,47 1,21 51,0 28,1 0,55
6 2,51 1,21 51,8 30,6 0,60
7 2,37 1,19 49,8 26,2 0,53
8 2,39 1,19 50,1 26,4 0,53
9 2,41 1,15 52,5 29,5 0,57
10 2,32 1,22 47,0 21,5 0,46
11 2,44 1,21 50,5 28,2 0,56

Введение добавок способствует перераспределению внутренних напряжений в композиционном материале. Большая их часть будет приходиться на вводимые добавки, как имеющие более высокое значение модуля упругости. Вместе с тем, введение добавок в рассматриваемом случае сопровождается увеличением пористости образцов, что является положительным для общего процесса звукопоглощения легким крупнопористым бетоном на гранулированном растительном заполнителе.

Учитывая разнородность компонентов, с целью обеспечения стабиль­ных качественных показателей легких бетонов с добавками, были проведены исследования взаимодействия в си­стеме: «цементный камень – полимерсиликатная (гипсоизвестковая) защитная композиция - органический пористый заполнитель». Были рассмотрены различные зоны сопряжения этих компонентов.

Результаты исследо­ваний контактных зон легкого бетона позволили сделать вывод о том, что при использовании рассмотренного количества исследованных минеральных добавок (волластонит, диопсид, известняк) дополнительных новообразований в цементном камне практически не обнаружено. При контактировании цемента с растительным сырьем последнее отрицательно влияет за счет редуцирующих веществ на гидратацию цементного вяжущего. Консервация гранул торфозаполнителя полимерсиликатными композициями или нанесение защитного гипсоизвесткового состава обеспечивает нейтрализацию действия редуцирующих веществ на поверхности гранулированного заполнителя, что создает благоприятные условия для твердения цементного вяжущего. При введении волластонита или диопсида отмечено их усиливающее влияние на структуру даже при малом количестве. Данный факт использован с целью повышения эф­фективности работы минерального вяжущего как в составе матрицы, так и для усиления гипсоизвестковой или полимерсиликатной композиции, используемой для защиты торфяных или растительных гранул.

При применении в качестве защитных покрытий гранулированного торфозаполнителя комбинированных композиций из гипса и извести на­блюдается эффект упрочнения микроструктуры в контактной зоне гранулы из растительного сырья и цементной матрицы (рис. 3).

Рентгенофазовый и термографический анализы образцов из отдельных компонен­тов и различных сочетаний цемента с заполнителями позволили установить особенности их фазового состава. Анализ кривых ДТА показывает, что основные эф­фекты соответствуют разложению Са(OH)2 - 500-530 °С и вторичного карбоната кальция в интервале температур 790-820 °С. На рентгенограммах цементного камня отмечено наличие аналитического рефлекса Са(ОН)2, (2,61 10-10 м), а также рефлексов гидросиликатов кальция (рефлексы · 10-10 м : 3,05; 2,97; 2,85; 2,40; 1,83 и др.). Важным при изучении контактной зоны гранул заполнителя с цементной матрицей является вопрос взаимодействия гипсоиз­весткового защитно-нейтрализующего покрытия с цементным камнем в присутствии торфа или другого органического сырья.

1 2

3 4 4

Рис. 5. Микрофотографии контактных зон крупного органического заполнителя с цементной матрицей в крупнопористом легком бетоне: 1 - гранула из соломы; 2 - гранула из торфа; 3 - гранула торфа, защищенная полимерным покрытием; 4 - то же, с защитой гипсоизвестковым составом, х 3 00.

 1 2 Микроструктура цементной-14

 1 2 Микроструктура цементной-15

1 2

Рис. 6. Микроструктура цементной матрицы без волластонита (1) и с волластонитом (2) в легком бетоне, х 440

Установлено, что мик­роструктура в зоне данного контакта отличается большей плотностью и меньшей пористостью ввиду проявляемого торфяной гранулой двойного эффекта - впитывания влаги на этапе перемешивания и формования и са­моуплотнения за счет внутреннего давления набухания торфозаполнителя после полного массонасыщения.

Данное явление следует, види­мо, связывать с более полной гидратацией цемента при благоприятных условиях кристаллообразования, что подтверждается уменьше­нием пористости цементного камня. На рис. 5 и 6 представлены микрофотографии гранул из торфа и растительного сырья в контактных зонах легкого крупнопористого бетона.

Изучение микроструктуры и свойств цементного камня в контактной зоне с гранулированным органическим заполнителем показало, что выявленный двойной эффект влагопоглощения и внут­реннего самоуплотнения позволяет обеспечивать благоприятные усло­вия твердения минерального вяжущего не только в контактной зоне, но и по всему объему.

В главе 6 (Опытно-производственное внедрение легких бетонов с повышенной звукопоглощающей способностью и технико-экономическая эффективность их применения) рассмотрена технологическая схема производства гранулированного заполнителя из торфа и другого растительного сырья в соответствии с выработанными рецептурами и оптимальными составами.

Осуществлен подбор стандартного и нестандартного оборудования и приспособлений. Разработано специальное устройство для нанесения защитного покрытия гранул из растительного сырья для легкого бетона, включающее съемные двойные мелкопористые слои, прижимные валики, привод, емкость с пропиточной композицией и другие элементы.

Технологическая схема производства гранулированного крупного заполнителя из торфа и другого растительного сырья включает следующие процессы и операции: разработку торфа в карьере и буртование для осушения и проветривания; доставку к месту переработки; классификацию и оценку качества по существующим нормативным параметрам (влажность, плотность, степень разложения, наличие посторонних включений, зольность и т.д.). Далее органическое сырье подвергается дроблению для получения однородной массы, обеспечивающей равномерное уплотнение в грануляторе. Во избежание негативных проявлений (гнили, запахов, разложения и т.п.) сырье обрабатывается известью или мелом для дезинфекции. После обработки паром масса поступает на грануляцию. При этом за счет пара обеспечивается оптимальная влажность формуемой массы. Учитывая тот факт, что были разработаны два варианта защитных покрытий - гипсоизвестковое и полимерсиликатное - дальнейший путь движения гранул проходил по этим схемам, т.е. осуществлялось нанесение защитной оболочки одной из указанных выше композиций. Изготовленные по данной технологии гранулы из растительного сырья подавались на склад готовой продукции или в бункер крупного пористого заполнителя цеха по производству легкобетонных изделий (блоков). На рис. 7 представлена технологическая схема производства крупноразмерных блоков из гранулированного торфозаполнителя.

Для изготовления легкого бетона с направленно изменяемой структурой за счет последовательного изменения гранулометрического состава необходимо учесть следующие исходные параметры и показатели: средние расходы составляющих; выход легкого бетона из исходной бетонной смеси; минимальные расходы цементного теста для достижения высокой прочности сцепления отдельных гранул; необходимость получения сквозной пористости и регламентируемой плотности для обеспечения теплофизических и акустических характеристик ограждающих конструкций и др. Все эти вопросы были решены следующим образом.

1. Были рассмотрены различные варианты создания направленно изменяемой структуры, что обеспечивало высокую шумопоглощающую способность материала.

2. Были предложены однофракционные смеси крупнопористого бетона, из которых формировалась ограждающая конструкция.

3. Разработана специальная технологическая оснастка для бетонирования такой конструкции ограждения из нескольких слоев: внутренний (центральный) слой - крупнопористый бетон из гранулированного заполнителя фракции 20–40 мм; средний слой - крупнопористый бетон из гранулированного заполнителя фракции 10–20 мм; наружный (периферийный) слой - крупнопористый бетон из гранулированного заполнителя фракции 5–10 мм. После формования вся конструкция обрабатывалась затирочным отделочным составом на пористом мелком заполнителе, чтобы исключить неровности поверхности.

Рис. 7. Технологическая схема производства легкобетонных изделий

с направленно изменяемой структурой на гранулированном крупном заполнителе при работе нескольких смесительных устройств

При этом укладываемый легкий бетон имел осадку стандартного конуса в пределах 2-7 см. Назначение оптимального расхода воды для каждого состава легкого бетона производилось экспериментально в зависимости от вида крупного заполнителя и его водопотребности. В табл. 7 приведены составы легкого бетона с гранулированным заполнителем. Дозировка цемента и воды производилась по массе, остальных компонентов - по объему. Приготовление легкобетонной смеси осуществлялось в стандартных растворо- и бетономешалках для каждого фракционного состава отдельно.

Таблица 7

Составы бетона с торфозаполнителем

Компоненты Расход для бетона класса, кг/м
В 3.5 В 5.0
Дисперсный наполнитель 50-60 65-75
Торфозаполнитель 150-160 150-160
Цемент М 400 120-150 155-185
Вода 110-120 130-140

Таблица 8

Коэффициенты звукопоглощения стен из легких бетонов с направленно изменяемой пористой структурой (НИПС) на разных частотах

Наименование материала Коэффициент звукопоглощения при частоте звука
63 Гц 125 Гц 250 Гц 500 Гц 1000 Гц 2000 Гц 4000 Гц 8000 Гц
Войлок (эталон) 0,16 0,18 0,36 0,71 0,78 0,83 0,85 0,87
Керамзитобетон (традиционный) 0,06 0,06 0,08 0,08 0,12 0,28 0,27 0,23
Стена из торфо- бетона с НИПС 0,23 0,24 0,32 0,44 0,49 0,57 0,64 0,61
Стена из камше- бетона с НИПС 0,14 0,19 0,28 0,41 0,54 0,56 0,58 0,58
Стена из соломо- бетона с НИПС 0,17 0,20 0,25 0,29 0,38 0,52 0,54 0,51


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 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.