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 |

Эффективные композиционные материалы на основе низкомарочного строительного гипса

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МОРЕВА Инна Владиславовна

ЭФФЕКТИВНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НИЗКОМАРОЧНОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

Специальность 05.23.05- Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Иваново-2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении дополнительного профессионального образования «Государственная акаде-мия профессиональной переподготовки и повышения квалификации руково-дящих работников и специалистов инвестиционной сферы (ГОУ ДПО ГАСИС)», г. Москва и в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор, академик РААСН, заслуженный деятель науки РФ Соколова Юлия Андреевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, советник РААСН

Акулова Марина Владимировна,

доктор технических наук, профессор

Кондращенко Валерий Иванович,

доктор технических наук, профессор

Пичугин Анатолий Петрович

Ведущая организация: ЗАО «Научно-исследовательский проектно-технологический институт «Стройиндустрия», г. Москва

Защита состоится «___»____________ 20___ года в ____ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.060.01 в ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат размещен на http://www.igasu.ru

Автореферат разослан «___»_______________________20__ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.060.01

д.т.н., профессор Щепочкина Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Реализация национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России»» вызвала так называемый «строительный бум», что привело к острой нехватке основного вяжущего- цемента. Между тем, при производстве ряда строительных работ, в частности, внутренней отделки помещений, материалы на его основе вполне можно заменить. И альтернативой в этом случае могли бы стать гипсовые вяжущие. Это было бы также вполне уместно и оправдано, в том числе, и при строительстве низкобюджетных индивидуальных малоэтажных домов, масштабное возведение которых предполагается в рамках этого национального проекта.

Гипс имеет многовековую историю, а материалы на его основе- целый ряд положительных свойств, позволяющих с успехом применять его для отделочных работ. Возможности гипсовых вяжущих, на наш взгляд, далеко не исчерпаны и могут быть реализованы на качественно ином уровне. Их широкое внедрение в практику строительства могло бы стать не только одним из путей решения проблемы дефицита цемента, но и экономии энергоресурсов, повышения экономической эффективности вяжущих, создания малоэнергоемких технологий их получения.

Российская Федерация располагает значительными запасами гипсового камня, а высокий уровень научных исследований российских ученых в области гипсовых вяжущих признан во всем мире. Несмотря на это производство и применение гипсовых вяжущих и материалов на их основе в настоящий момент развиваются недостаточно высокими темпами. В промышленных масштабах выпускаются преимущественно низкомарочный строительный гипс, в небольших количествах для специальных целей- высокопрочный гипс и гипсоцементнопуццолановые вяжущие. На отечественном рынке строительных материалов преобладает продукция зарубежных производителей, имеющая высокую стоимость и недоступная для широкого круга потребителей.

В связи с этим актуальной является задача создания конкурентоспособных композиционных материалов на основе низкомарочного строительного гипса путем проектирования рациональных составов композиций с комплексом отечественных природных и техногенных минеральных наполнителей и химических добавок, а также совершенствования технологии их получения.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в создании концепции формирования структуры и регулирования свойств композиционных гипсовых вяжущих, основанной на обобщении и экспериментально-теоретическом обосновании их основных закономерностей, позволяющих направленно воздействовать на структуру, физико-технические свойства и технологию производства вяжущих и материалов на их основе.

С учетом поставленной цели решались следующие задачи:

1. Обобщить и развить знания об основных закономерностях структурообразования и изменения физико-технических свойств композиционных гипсовых вяжущих, позволяющие проектировать их рациональные составы с заранее заданными свойствами.

2. Установить взаимосвязь основных физико-технических свойств композиционных гипсовых вяжущих с технологическими факторами, что позволит управлять структурой материалов с комплексом заданных свойств и делать предварительные выводы об их изменении, в том числе и при длительном хранении.

3. Оптимизировать технологические процессы получения эффективных композиционных материалов на основе низкомарочного строительного гипса с заранее заданными характеристиками.

4. Разработать и оптимизировать составы гипсовых композиций различного назначения.

5. Определить технико-экономическую эффективность применения разработанных композиционных гипсовых материалов.

Методологической основой для решения проблем материаловедческого и технологического характера является концепция системного подхода, при котором состав, технология получения, свойства и структура композиционных гипсовых материалов представлены в виде взаимосвязанной системы.

Научная новизна работы:

-на основе анализа отечественного и зарубежного опыта создания и применения гипсовых материалов в строительстве, технике и других областях, а также собственных теоретических исследований автора предложены перспективные направления их совершенствования на основе оптимизации технологических параметров на различных технологических переделах получения гипсовых композиций, комплексного использования различных способов регулирования их структуры и свойств в заданных пределах, повышения культуры производства;

-развиты научные основы модификации низкомарочных гипсовых вяжущих комплексом минеральных (природных и техногенных) и химических добавок, что позволило рекомендовать полученные на их основе композиции для изготовления гипсовых изделий и сухих отделочных смесей. Экспериментально доказано, что совокупность предложенных автором способов регулирования структуры и свойств гипсовых вяжущих на каждом этапе их изготовления позволяет получить материалы с заранее заданными техническими характеристиками;

-для модифицированных гипсовых вяжущих выявлены новые закономерности, устанавливающие связь между составом, технологическими параметрами, структурой на различных масштабных уровнях и физико-техническими свойствами. Экспериментально доказано и теоретически обосновано, что наряду с видом, количеством и дисперсностью минеральных добавок фактором, оказывающим существенное влияние на свойства вяжущих и материалов на их основе, является природа дисперсности наполнителя. Предложено и теоретически обосновано объяснение принципиальных различий в характере влияния природных и техногенных минеральных добавок на процессы схватывания гипсового теста;

-получены математические модели, на основе которых разработан алгоритм компьютерного расчета рецептурных параметров гипсовых вяжущих, модифицированных минеральными наполнителями, обеспечивающий оптимизацию состава и требуемые эксплуатационные свойства;

-установлено, что активность поверхностных зарядовых центров гипсовых композиций и их отдельных компонентов является критерием качества и стабильности свойств гипсовых вяжущих при хранении;

-разработаны (на уровне изобретений) и научно обоснованы новые способы получения гипсовых вяжущих с использованием комплекса термической и механохимической активации компонентов;

-развиты теоретические представления о процессах гидратации и твердения композиционных гипсовых вяжущих. Показана возможность и целесообразность делать предварительные выводы о прочности гипсового камня на ранних стадиях его структурообразования по изменению электрических параметров твердеющего гипсового теста.

Практическая ценность диссертации и реализация результатов работы. Разработан ряд способов модификации низкомарочных гипсовых вяжущих и их компонентов, которые явились основой для проектирования рациональных составов гипсовых композиций различного назначения и оптимизации технологических параметров их получения.

На основании результатов проведенных исследований оптимизированы составы композиционных гипсовых материалов с применением комплекса отечественных природных и техногенных наполнителей и химических добавок, обладающие технологическими и эксплуатационными свойствами, не уступающими известным аналогам, и технология их производства. Это позволяет снизить стоимость строительных материалов и изделий на 25-35% за счет замены импортных химических добавок на отечественные, одновременно решая вопросы экологии и расширения базы сырьевых ресурсов для производства композиционных гипсовых вяжущих. Разработан ряд нормативных документов на производство гипсовых вяжущих, материалов и изделий на их основе:

-проекты технологических регламентов на производство модифицированного многофазового гипсового вяжущего и композиционного гипсового вяжущего с комплексом минеральных и химических добавок;

-технические условия и технологический регламент на производство сухих строительных смесей различного назначения.

На экспериментальном участке технологического испытательного центра ЦНИИгеолнеруд (г.Казань) выпущена опытная партия много-компонентного модифицированного гипсового вяжущего.

Разработанные сухие гипсовые смеси были апробированы при производстве ремонтных работ в ряде фирм г. Казани: ООО «САФ-М», ЗАО «Реставрация», ЗАО «Тестрон-Казань», ЗАО «Искон». Экономический эффект от их использования составил от 27 до 115 рублей на 1 м2 отделываемой поверхности в зависимости от рецептуры и назначения.

Новизна технических решений подтверждена 4 патентами РФ на изобретения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-технических конференциях в г.г. Томск (1999 г.), Пенза (2001, 2005 г.г.), Тверь (2002 г.), Тольятти (2005 г.), Москва (2006 г.), международных научно-технических конференциях в г.г. Ростов–на- Дону (1999, 2004 г.г.), Томск (2002 г.), Новосибирск (2003-2008 г.г.), Йошкар-Ола (2004 г.), Пенза (2005-2007 г.г.), Белгород (2005 г.), Тула (2005 г.), Саратов (2007 г.), на Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» в г. Белгород (2003 г.), Международном симпозиуме Восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века» в г. Саратове (2005 г.), на Десятых Академических чтениях РААСН в г.г. Пенза-Казань (2006 г.), на ежегодных научно-технических конференциях Казанского государственного архитектурно-строительного университета (1990-1991, 1998-2009 г.г.).

Работа выполнялась в рамках НИР № 32/27-98 в соответствии с Постановлением Кабинета Министров РТ №33 от 19.01.96 г. «Изучить применение современных методов переработки твердых полезных ископаемых республики Татарстан с целью развития производства эффективных строительных материалов» (1998-2000 г.г.), по Гранту Министерства образования РФ «Теоретические и экспериментальные исследования физико-химических процессов твердения и старения компози-ционных и многофазовых гипсовых вяжущих на основе природного сырья и техногенных отходов, создание эффективных гипсовых материалов» (1999-2000 г.г.), по Единому заказ-наряду Министерства образования РФ-тема № 1.8.99.Ф «Исследование процессов получения и старения, структуры и свойств композиционных и многофазовых гипсовых вяжущих веществ и материалов» (2000-2001 г.г.), по программе «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники (подпрограмма 211 «Архитектура и строительство». Раздел: 211.02. «Создание высокока-чественных строительных материалов и изделий. Разработка ресурсо-сберегающих, экологически безопасных технологий в стройиндустрии», тема: «Сухие растворные смеси для высококачественной отделки зданий и сооружений. Разработка составов и ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий производства сухих смесей на основе местного минерального сырья и отечественных химических добавок» (2001 г.), в соответствии с координационным планом важнейших научно-исследова-тельских и экспериментальных работ РААСН (раздел 1.3.9. «Создание высокоэффективных материалов и технологий»), тема «Развитие теорети-ческих основ и создание нового поколения высококачественных, экономичных и экологически чистых гипсовых вяжущих и материалов с заданным комплексом физико-технических и эстетических свойств и технологии их получения, в том числе с использованием техногенных продуктов» (2001 г.), по плану фундаментальных и прикладных научных исследований РААСН на 2003-2006 г.г. (раздел 2.4.) «Развитие строительного материаловедения и строительных технологий. Новые высокопрочные и долговечные строительные композиционные материалы».

Достоверность и обоснованность полученных результатов. Полученные научные положения и выводы, приведенные в работе, основаны на результатах многолетних экспериментов, выполненных с применением комплекса взаимодополняющих, высокоинформативных методов исследования, и их статистической обработки, подтверждены сходимостью результатов вычислительных и натурных (лабораторных и производственных) данных, а также их корреляцией с известными закономерностями.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно поставлены цели и задачи, выбраны объекты и методы исследований, разработана программа теоретических и экспериментальных исследований, лично выполнены, обработаны и проанализированы основные результаты, разработаны технические условия и технологические регламенты на производство вяжущих и материалов на их основе. Практическая реализация результатов проводилась при непосредственном участии автора.

В совместных работах, выполненных в соавторстве с доктором технических наук, профессором Алтыкисом М.Г. и кандидатом технических наук Самохиной Е.Н. автор лично участвовал в проведении экспериментальных исследований и их обсуждении.

На защиту выносятся:

-научно-обоснованные принципы создания эффективных композиционных гипсовых вяжущих различного назначения;

-способы модификации низкомарочных гипсовых вяжущих комплексом отечественных природных и техногенных минеральных наполнителей и химических добавок, а также методологические основы управления их структурой и свойствами;

-результаты экспериментально-теоретических исследований и математические модели, описывающие зависимости типа «состав -технология- структура- свойства» для гипсовых композиций, модифицированных природными и техногенными наполнителями, а также бинарными системами на их основе;

-особенности технологии получения модифицированных гипсовых вяжущих с комплексом минеральных и химических добавок;

-рациональные составы гипсовых композиционных материалов с требуемым комплексом технологических и эксплуатационных свойств.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 60 печатных работах, в том числе в 10 публикациях, включенных в Перечень ВАК (6 научных статей и 4 патента РФ на изобретения) и учебном пособии для научных работников, аспирантов, студентов строительных вузов и специалистов, работающих в области промышленности строительных материалов

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 293 наименований и приложений. Работа изложена на 360 страницах машинописного текста, содержит 155 рисунков и 70 таблиц. В приложениях приводятся технические условия и технологические регламенты на производство материалов различного назначения, акты полупромышленных испытаний и опытного внедрения.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, доктору технических наук, профессору, академику РААСН, заслуженному деятелю науки РФ Соколовой Ю.А., академику РИА, доктору технических наук, профессору Артеменко С.Е., доктору химических наук, профессору Вернигоровой В.Н., доктору технических наук, профессору Готлиб Е.М. за научные консультации при выполнении работы, а также Казанскому государственному архитектурно-строительному университету за возможность использования для экспериментальных исследований его лабораторной базы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, цель и задачи исследований, сформулированы рабочая гипотеза, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены теоретические предпосылки и основные направления регулирования структуры и свойств, совершенствования технологии получения композиционных гипсовых вяжущих.

Интерес к композиционным материалам предопределен постоянно возрастающими требованиями к физико-техническим свойствам давно известных материалов и необходимостью создания новых с улучшенными характеристиками. Это в полной мере относится и к материалам на основе гипса. Вопросы их теории и технологии изложены в работах Ю.М. Баженова, П.П. Будникова, А.В. Волженского, Х.С. Воробьева, В.И. Соломатова, А.В. Ферронской и других ученых.

Современные гипсовые композиционные вяжущие разнообразны по составам, свойствам и технологии изготовления. В таких случаях, как правило, возникает необходимость в классификации. В настоящее время они разделены по назначению, маркам, способам получения и некоторым другим признакам. В работе был выполнен анализ научной и нормативно-технической литературы, который показал, что эти классификации разрозненны. На наш взгляд, ни одна из них не позволяет установить четкую взаимосвязь между технологией получения вяжущего, его составом и свойствами. Поэтому как вариант в диссертации была разработана и предложена новая усовершенствованная классификация гипсовых вяжущих (рис.1). Она позволяет характеризовать их одновременно по нескольким взаимосвязанным признакам.



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.