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 | 5 |   ...   | 6 |

Ячеистый бетон для ограждающих изделий высотных зданий

-- [ Страница 3 ] --

Минералогический состав золы-унос: корунда 5-10, стеклофазы 60-65, полевого шпата 5-10, аморфизированных глинистых частиц 10-15, кальцита, гидрограната, муллита, оксида железа 3, зольность угля до 40%, Sуд. - 2800-3000 см2/г. Эксперименты показывают, что в ячеистых золобетонах можно использовать (утилизировать) до 350 кг золы на кубометр изделия, физико-механические свойства и стойкость соответствуют требованиям ГОСТ, то есть зола-унос, полученная от сжигания угля Экибастузского угольного бассейна, является ценным сырьем для производства ячеистых бетонов. В ячеистых бетонах используют электротермофосфорный гранулированный шлак ПО «Фосфор», удовлетворяющий требованиям СТ РК-935-92. Однако, наши исследования показали, что в нормативах отсутствует главный, столь необходимый для получения качественного ячеистого бетона показатель – это количество стеклофазы.

Основным стеклообразующим оксидом в шлаке является пятиоксид фосфора Р2О5, от его количества зависит и количество стеклофазы.

Нами установлено, что действительно содержа­ние Р2О5 в охлаждаемом расплаве существенно влияет на количество стеклофазы, так, при содержании Р2О5, равном 2,75%, наличие стеклофазы 97%, при Р2О5, равном 2,02%, – 94%, а при содержании Р2О5, равном 1,4%, –88%.

В утвержденных нормах на шлак содержание Р2О5 должно быть не более 2,5%, это ограничение связано с выделением или образованием различных вредных соединений выше санитарных норм. Но для полу­чения качественного ячеистого бетона можно обойтись и без выхода за рамки норм,

для этого необходимо ограничить нижний предел со­держания Р2О5, равный 1,5% и верхний предел 2,5%, когда содержа­ние стеклофазы находится в пределах 90-95%, а этого достаточно для получения шлака с необходимыми для нас параметрами. В исследованиях по производству фосфора показано, что содержание Р2О5 в шлаке можно регулировать технологическими прие­мами при кремневосстановительном процессе, т.е. можно менять количество стеклофазы в шлаке.

Третий раздел посвящен совершенствованию технологии, структуры и свойств ячеистых бетонов (пенобетона и газобетона) пониженной плотности. Современные технологические нормы для проектирования ограждающих конструкций потребовали привлечения строительных материалов с меньшим в 3-4 раза коэффициентом теплопроводности по сравнению с традиционным кирпичом. Существенное ужесточение нормативных требований привело к необходимости снижения средней плотности пенобетона: конструктивно-теплоизоляционного – с 850-750 до 600-500 кг/м3, а теплоизоляционного - с 400-350 до 300-200 кг/м3.

Значительное снижение плотности неавтоклавного пенобетона отрицательно сказывается на качественных характеристиках ячеистой структуры и физико-механических свойствах пенобетонных материалов, получаемых традиционными методами и оборудованием.

Основные недостатки традиционного пенобетона – усадка пенобетонной смеси в форме, необходимость послойного бетонирования слоями до 50-80 см при применении материала в монолитном домостроении, возможность расслоения пенобетонной смеси при транспортировке как пневмонасосами, так и автотранспортом, образование придонной плотной корки за счет седиментации твердых частиц.

К преимуществам технологии пенобетона относится пониженная зависимость процесса поризации и конеч­ных свойств материала от внешних факторов и возмож­ность направленно регулировать объем и характер пористой структуры материала, которая определяет повышенную стабиль­ность технологических процессов и качественных пока­зателей пенобетонных материалов.

У ячеистых бетонов одинаковой плотности, но изготовленных по
разным технологиям имеется значительное различие в коэффициенте теплопроводности. В этом случае сказывается влияние геометрии порового
пространства и дифференциальной пористости. Повышению теплозащитных свойств ячеистых бетонов способствует применение при их изготовлении компонентов, характеризующихся пониженной теплопроводностью (например, зола, шлак).

Для повышения теплотехнических характеристик ячеистого бетона необходима оптимизация технологических параметров, обеспечивающих получение пенобетона малой плотности и наибольшей прочности. С этой целью экспериментально нами было проверено влияние водотвердого отношения, расхода пенообразователя и отношения кремнеземистого компонента к вяжущему (С) на основные свойства пенобетонной смеси и пенобетона.

После статистической обработки результатов экспериментов была получена количественная зависимость средней плотности пенобетона от исследуемых технологических факторов: для того чтобы снизить плотность пенобетона по сравнению со средним уровнем, надо увеличивать значения всех трех исследуемых факторов, то есть расход порообразователя и В/Т оказывает сравнительно большее влияние на снижение плотности бетона, чем отношение кремнеземистого компонента к вяжущему (С).

Анализируя количественную зависимость прочности пенобетона в 28-суточном возрасте от расхода пенообразователя, В/Т и отношения кремнеземистого компонента к вяжущему (С) мы установили, что прочность бетона снижается как при повышении расхода пенообразователя, В/Т, так и отношения кремнеземистого компонента к вяжущему (С):

- на снижение прочности пенобетона большее влияние оказывает В/Т и отношение массы кремнеземистого компонента к вяжущему (С), причем наблюдается значительное увеличение прочности пенобетона при повышении водотвердого отношения. Если при В/Т=0,35 прочность пенобетона, рав­ная 1,5 МПа, получена при средней плотности пенобетона, равной 530 кг/м3, то при В/Т = 0,6 прочность пенобетона, равная 1,5 МПа, получена при средней плотности пенобетона, равной 450 кг/м3. Получение более высоких прочностей пенобетона с переходом на смеси, характеризующиеся более высокими В/Т, и соответственно высокой текучестью объясняется образованием пор правильной сферической формы и улучшением фазового состава межпустотного материала.

Таким образом, с увеличением В/Т наблюдается резкое изменение характера пор - от агрегатов пор вытянутой нечеткой формы к цепочкам круглых пор, отделяющихся друг от друга перетяжками, и, наконец, к одиночным порам правильной сферической формы, что обеспечивается применением пенобетонных смесей с повышенными В/Т и пластичной консистенции.

Такая же оптимизация технологических параметров необходима и для газобетона с целью получения малой плотности и наибольшей прочности.

Экспериментально было проверено влияние водотвердого отношения, расхода газообразователя и температуры воды затворения на основные свойства газобетона.

В качестве параметров оптимизации были приняты: средняя плотность, прочность при сжатии, а также текучесть и температура газобетонной смеси. В процессе исследования постоянными для всех составов приняты: отношение массы кремнеземистого компонента к вяжущему (С=0,33), дисперсность сырьевых материалов, режим тепловой обработки (3+8+ест.охл. при температуре выдержки 85±50С).

Результаты определения прочности и плотности газобетонов оптимальных составов подтвердили правильность выбранных технологических параметров, обеспечивающих получение газобетона максимальной прочности при заданной плотности.

Нами установлено, что наиболее эффективными химическими добавками, способствующими стабилизации структуры и получению пенобетона минимальной плотности, являются алюмосодержащие компоненты (хлорид алюминия, сульфат алюминия).

Также проведены исследования по влиянию комплексной добавки тринатриифосфата (ТНФ), являющейся интенсификатором структурообразования, и триэтаноламина (ТЭА), влияющего на фазовый состав цементирующего вещества. Экспериментально проверено влияние расхода ТЭА (% от цемента), расхода ТНФ (% от цемента) и времени перемешивания пенобетонной смеси. Во всех рассмотренных случаях минимальная плотность получена при увеличении расхода ТНФ и времени перемешивания более 4 мин.

Таким образом, введение добавок ТЭА 0,25% и ТНФ 0,20% от веса цемента обеспечило возможность получения пенобетона плотностью 320 кг/м3 и прочностью 0,45 МПа.

Сравнивая прочностные показатели неавтоклавных пенобетонов и газобетонов, мы установили, что прочностные показатели в зависимости от плотности близки между собой и довольно высокие.

Результаты определения прочности и плотности пенобетонов и газобетонов оптимальных составов подтвердили правильность выбранных технологических параметров, обеспечивающих получение ячеистых бетонов максимальной прочности при заданной плотности и удовлетворяющим требованиям ГОСТ и нормам теплосопротивления, предъявляемым к ограждающим изделиям и конструкциям по СНиП -3-79.

Четвертый раздел посвящен неавтоклавному ячеистому бетону с улучшенными физико-техническими и теплотехническими свойствами.

Неавтоклавное производство ячеистого бетона является весьма перспективным. В мире накоплен производственный, экспериментальный и теоретический материал для совершенствования теоретических и технологических основ изделий и конструкций из неавтоклавного ячеистого бетона. Однако, в теории и практике при производстве и эксплуатации
изделий из неавтоклавного ячеистого бетона имеется ряд нерешенных проблем - это наряду со значительны­ми колебаниями по плотности высокая влажность изделий после тепловой обработки (до 45% по массе) и, соответственно, высокая усадка (до 4 мм/м); значительный расход цемента (до 400 кг/м3 и более), появление трещин и не­возможность производить крупногабаритные изделия, что практически сдерживает его широкое использование в строительной практике.

Анализ литературных источников показал, что проблемы неавтоклавного ячеистого бетона можно решить, используя отходы нефтепереработки в виде серы, так как сера может существенно повышать прочностные и эксплуатационные свойства бетонов.

В практике производства неавтоклавного ячеистого бетона используют только энергию твердеющего цемента и большое количество воды затворения (В/Т от 0,32 до 0,6). Требования по уменьшению усадки неавтоклавных ячеистых бетонов и чувствительности к трещинообразованию остаются весьма ак­туальными в строительной практике.

Повышенную усадку изделиям придает высокая влажность после тепловой обработки, достигающая 45-50%, а также процес­сы гидратации, непрекращающиеся после пропаривания, о чем свидетельствуют показатели дальнейшего роста прочности, в то время как в автоклавном ячеистом бетоне процессы роста прочности после автоклавирования исклю­чены.

С целью снижения усадки у неавтоклавного ячеистого бетона ряд ис­следователей предлагает увеличивать продолжительность подъема темпера­туры при пропаривании и продолжительность изотермического прогрева, отмечая при этом, что эффект снижения усадки незначителен. Снизить усад­ку можно за счет уменьшения воды затворения, используя вибрацию или различные ПАВ. Однако, сдерживающим фактором является доро­говизна ПАВ и сложность внедрения вибротехнологии в заводские условия.

На сегодняшний день проблемы снижения высокой влажности и усадки неавтоклавного ячеистого бетона окончательно не решены.

Анализируя публикации, мы пришли к выводу, что одним из способов решения этой задачи является использование нетрадиционных методов в технологии ячеистых бетонов.

Особого внимания заслуживают результаты ряда исследователей, ко­торые определили, что цементные минералы, взаимодействуя с серой в рас­плавленном виде (при температуре 120-150°С), повышают прочностные и эксплуатационные свойства цементных композиций. При этом кристаллиза­ция серы подчиняется общим законом кристаллизации гипкоцепных поли­меров, т.е. в каждом конкретном случае имеется область оптимальных зна­чений количества добавляемой серы.

Методом математического планирования эксперимента были опреде­лены оптимальные технологические параметры пенобетона (текучесть, рас­ход и температура воды, количество порообразователя), характери-зующегося высокой прочностью и заданной плотностью. Это - текучесть смеси 30 см, температура воды 60-65°С, температура смеси 40°С, количество пены 0,175.

Определение оптимального содержания серы и режима сушки прово­дилось на растворных составляющих, в состав которых вводили серу как для газобетона, так и для пенобетона и пропаренных по режиму 3+6+3 ч при температуре 90±5°С. После пропаривания серии образцов под­верглись сушке в сушильном шкафу при температуре 120 и 150°С в течение 2 ч.

Для выявления и сравнения влияния добавки серы и процесса нагрева­ния на прочность испытывались одновременно и контрольные образцы, в состав которых вводилась сера, но образцы не подвергались нагреванию. После пропаривания по режиму 3+6+3 и температуре 90±5°С образ­цы испытывались на сжатие.

У контрольной серии образцов добавление серы до 5% вызывало сни­жение прочности при сжатии после пропаривания на 29,5%, а добавка серы 10% приводила к снижению прочности на 50%, тенденция снижения проч­ности от увеличения содержания серы продолжалась.

Отсутствие роста прочности в нашем случае можно объяснить тем, что в составе бетонной смеси использованы некондиционные барханные пески, содержащие соли натрия и калия, а также органические и гумусовые состав­ляющие. Соединения серы с солями натрия и калия дают нестойкие связи, приводящие к снижению прочностных показателей.

Совершенно иная картина наблюдается при добавлении серы и высу­шивании серии образцов при температуре 120°С в цементно-зольных композициях. Максимальный прирост прочности в растворных образцах с 28,5 до 45,1 МПа наблюдается при добавлении серы в количестве 5%. Рост прочности происходит, по нашему мнению, потому, что в составе золы-унос отсутствуют натриевые и калиевые соли, органиче­ские и гумусовые включения, а присутствует стекловидная фаза в количестве 60-65% от массы.

Ячеистый бетон, являясь капиллярно-пористой многокомпонентной системой, имеет свои отличительные особенности формирования скелета (мембран межпорового пространства), которые и определяют его физико-технические и эксплуатационные свойства. Как отмечается в работе А. Т. Ба­ранова и К. И. Бахтиярова, прочность растворной составляющей ячеистого бетона не является определяющим фактором прочности и эксплуатацион­ной стойкости самого ячеистого бетона, поэтому следующим этапом работы явилось изучение влияния этих компонентов на свойства ячеистых бетонов разной плотности 600 и 700 кг/м3.

У пенозолобетона при термообработке 120°С в течение 2 ч максимальная прочность наблюдалась при добавлении серы в количестве 5% от веса вяжущего. Так, при плотности пенозолобетона, равного 600 кг/ м3 и класса по прочности В1 переходит в класс по прочности В2, в целом прирост прочности составляет 1,1 МПа, а при плотности 700 кг/м3- 1,3 МПа.

Неавтоклавные ячеистые бетоны, газозолобетон и пенозолобетон плотностью 700 кг/м3 имели влажность после пропаривания 32,7 и 34,3% и усадку 2,81 и 2,95 мм/м соответственно. При нагревании усадочные деформации значительно снижались и составляли 1,5 и 1,73 мм/м.

Одной из важнейших задач современного строительства является сокращение энергозатрат, а главным направлением градостроительной политики стало энергосбережение с одновременным повышением качества и долговечности выпускаемой продукции. Решению этой задачи может способствовать разработка нормативной базы, когда ячеистые бетоны плотностью 500 кг/м3 вместо теплоизоляционных будут применять как конструкционно-теплоизоляционные (самонесущие). Так, по ГОСТ 21520-89 и ГОСТ 25485-89 ячеистые бетоны плотностью менее 500 кг/м3 отнесены исключительно к теплоизоляционным. Для реализации мер по энергосбережению были приняты нормативные документы СНиП-ІІ-3 и другие, в которых были повышены требования к расчетному сопротивлению теплопередачи более, чем в три раза. При строительстве жилья по новым строительным нормам толщина внешней стены должна быть: из кирпича - не менее 150, а из ячеистого бетона - 38,5 см. Повышению теплозащитных свойств ячеистых бетонов способствует их применение при изготовлении компонентов, характеризующихся пониженной теплопроводностью, как, например, у зол и некоторых шлаков.

1 – пенобетон; 2 – пенозолобетон

Рисунок 2 – Влияние плотности на теплопроводность пенобетона и пенозолобетона

Исследование влияния золы-уноса Экибастуза на теплофизические свойства неавтоклавного газозолобетона и пенозолобетона по сравнению с газобетоном и пенобетоном разной плотности (см. рисунок 2) свидетельствует, что коэффициент теплопроводности снижается при использовании золы-уноса и при плотности 500 и 600 кг/м3 составляет 0,11; 0,14 и 0,10; 0,13 Вт/моС соответственно. Повышение теплофизических характеристик у пенозолобетона связано с тем, что сам характер макропор у пенозоло­бетона изменился за счет обволакивающего эффекта расплавленной серы межпоровой перегородки.

Таким образом, для улучшения физико-технических и теплотехнических свойств ячеистого бетона в качестве добавки можно использовать серу, т.е. решает­ся основная проблема, ограничивающая использование неавтоклавных ячеи­стых бетонов.

Пятый раздел посвящен исследованиям по повышению физико-механичес­ких свойств ячеистого бетона заменителями асбеста (СН 277-80 п. 2.6.). Асбест - химически инертный минерал, однако, при попадании в организм человека становится активным и канцерогенным на клеточном уровне. Выявлена растущая тенденция раковых заболеваний горла и легких на асбестовых заводах от фиброволокон асбеста.

Анализ возможных заменителей асбеста в различных строительных материалах показал, что одним из таковых может быть волластонит (метасиликат кальция CaSiO3). Удлиненные кристаллы волластонита имеют прочность на растяжение, соизме­римые с волокнами асбеста. Ограничения по содержанию волластонита в воз­духе такие же, как и для ПДК обычной пыли, равной 15 мг/см3. Волластонит-минерал семейства пироксеноидов класса цепочечных силикатов имеет кри­сталлическую структуру. Наша республика располагает промышленными запа­сами волластонитовых руд равными 56,5 млн. т.

В ячеистых бетонах можно использовать и синтетический волластонит. Но анализ его получения и наш опыт работы с ячеистыми бетонами показывает, что в способах по получению синтетического волластонита участвуют материалы, которые могут существенно влиять на свойства ячеистых бетонов.

При твердофазном синтезе в качестве кремнийсодержащих компонентов используются трепел, диатомит, опока, которые в ячеистых бетонах приводят к снижению прочности, вызывают внутренние напряжения в теле ячеистых бетонов, в процессе автоклавной обработки и могут привести к потере изделиями и конструкциями своих технических и эксплуатационных свойств.

Технологические параметры газобетона были следующими:

- водотвердое отношение (В/Т) равно 0,42, отношение кремнезе-мистого компонента к вяжущему (С) равнялось -1, плотность ячеистого бетона D700 кг/м3, температура смеси 400С, расплыв по Суттарду – 24 см. Режимы тепловлажностной обработки у неавтоклавного ячеистого бетона были 3+6+3 ч при температуре 90±50С, а автоклавная обработка 2+8+2ч, при температуре 174,50С и давлении 0,8 МПа.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 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.