Розробка фізичної моделі одностадійного приготування та безавтоклавного твердіння пінобетонної суміші. Дослідження впливу добавок на технологічні властивості піноутворювачів (кратність та стійкість піни). Фізико-механічні властивості пінобетонних сумішей.
Аннотация к работе
Вироби з пінобетону мають покращене співвідношення теплоізолюючих показників та показників міцності у порівнянні з іншими будівельними матеріалами, що застосовуються для виготовлення огороджуючих конструкцій. Таким чином, актуальність теми полягає у зниженні витрат палива на опалення приміщень, зменшенні собівартості будівництва за рахунок застосування пінобетону з покращеними фізико-механічними властивостями. Задачі дослідження: § розробка фізичної моделі одностадійного приготування та безавтоклавного твердіння пінобетонної суміші на основі принципу відповідності, який повязує процеси гідратаційного структуроутворення з технологічними впливами при приготуванні пінобетонної суміші та бетону; Визначення технологічних властивостей пінобетонної суміші та фізико-механічних характеристик пінобетонів виконано згідно зі стандартними методиками досліджень ніздрюватих бетонів та бетонних сумішей з використанням принципово нової технології гомогенізації сировинної суміші з оригінальною рецептурою. Наукова новизна одержаних результатів: § вперше запропонований метод одностадійного приготування пінобетонних сумішей, що розігріті насиченою водяною парою, у застосуванні до конструкційно-теплоізоляційного пінобетону безавтоклавного твердіння, який дозволяє до 30% підвищити міцність пінобетону у порівнянні з існуючими способами;Зовнішній фізичний вплив на суміш дозволяє збільшити питому поверхню компонентів суміші, що призводить до збільшення структурної міцності пінобетону, особливо на початковій стадії твердіння, та підвищити однорідність пінобетонної суміші. На основі аналізу літературних даних сформульована робоча гіпотеза досліджень: збільшення міцності пінобетону на стиск можливе шляхом сумісного впливу турбулентної гомогенізації та паророзігріву при приготуванні пінобетонної суміші, що дозволить інтенсифікувати процеси твердіння пінобетону та отримати пінобетон з малими чарунками залученого повітря. Зі збільшенням радіусу кривизни бульбашок різниця розмірів у товщині міжпорових перетинок та каналів Плато у пінобетоні призводить до зниження міцності пінобетону за рахунок утворення зон з підвищеною концентрацією внутрішньої напруги. Для одержання потрібної структури пінобетону розроблена схема турбулентного багатообертового змішувача, який дозволяє одержувати пінобетонну суміш шляхом сумісної гомогенізації цементу, заповнювача, води та розчину ПАР при одночасному розігріві суміші насиченою водяною парою (заявка № а 2005 06837 від 23.10.2005). Аналіз гідродинаміки процесів гомогенізації пінобетонної суміші дозволив встановити, що при збільшенні кутової швидкості в діапазоні 50…125 с-1 змінюється характер течії потоку пінобетонної суміші в змішувачі.Аналіз впливу існуючих складів сировинних сумішей та технологічних режимів приготування, формування та твердіння пінобетонних сумішей на фізико-механічні властивості пінобетону показав, що одним з найбільш ефективних способів приготування є турбулентна гомогенізація за одночасного розігріву насиченою водяною парою суміші, яка дозволяє отримувати пінобетон з покращеними фізико-механічними характеристиками. Інтенсивний динамічний вплив на пінобетонну суміш та розігрів її насиченою водяною парою під час гомогенізації дозволяє підвищити швидкість процесів гідратації цементу та зростання новоутворень, знизити густину пінобетону за рахунок пластифікуючої дії насиченої водяної пари на пінобетонну суміш, внаслідок чого можливо знизити енергетичні витрати на отримання пінобетону безавтоклавного твердіння. Експериментальними дослідженнями впливу температури нагрівання суміші при гомогенізації, часу гомогенізації та частоти обертання ротору на фізико-механічні властивості конструкційно-теплоізоляційного пінобетону встановлено: комплексний фізичний вплив на сировинну суміш забезпечує приріст міцності на стиск пінобетону в діапазоні 12...31 % в залежності від інтенсивності впливу та щільності пінобетону. Отримані нелінійні кореляційні залежності міцності пінобетону на стиск від витрат цементу, частоти обертання ротора змішувача, витрати добавки, які дозволяють залежно від властивостей вихідних матеріалів та характеристики технологічного обладнання визначати оптимальні технологічні режими та склад сировинної суміші. Розроблені рекомендації з технології пінобетонів з пінобетонних сумішей, що розігріті насиченою водяною парою, для виготовлення пінобетонних виробів та улаштування монолітних елементів будівлі.Техніко-економічний аналіз використання конструкційно-теплоізоляційних пінобетонів дозволив встановити, що собівартість виготовлення пінобетонних виробів зменшується на 19 %, капіталовкладення зменшуються на 11% порівняно з базовим варіантом.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. Аналіз впливу існуючих складів сировинних сумішей та технологічних режимів приготування, формування та твердіння пінобетонних сумішей на фізико-механічні властивості пінобетону показав, що одним з найбільш ефективних способів приготування є турбулентна гомогенізація за одночасного розігріву насиченою водяною парою суміші, яка дозволяє отримувати пінобетон з покращеними фізико-механічними характеристиками.
2. Інтенсивний динамічний вплив на пінобетонну суміш та розігрів її насиченою водяною парою під час гомогенізації дозволяє підвищити швидкість процесів гідратації цементу та зростання новоутворень, знизити густину пінобетону за рахунок пластифікуючої дії насиченої водяної пари на пінобетонну суміш, внаслідок чого можливо знизити енергетичні витрати на отримання пінобетону безавтоклавного твердіння.
3. Встановлено, що гранична міцність на стиск пінобетону під дією зовнішніх навантажень обумовлена його структурною будовою; виникненням розтягуючих та стискаючих нормальних внутрішніх напруг в міжпорових перетинках. Співвідношення між напругами в значній мірі залежить від радіусу бульбашок. залученого повітря. Під час утворення пінобетонної суміші в турбулентному змішувачі на першій стадії відбувається інтенсивне залучення повітря та розчинення цементного вяжучого, на другій - гомогенізація сумішіі та формування структури з дрібними порами. На кожній стадії шляхом зміни технологічних параметрів гомогенізації можливе регулювання процесів в системі "прогідратоване вяжуче - заповнювач", що забезпечує зниження витрат піноконцентрату та отримання пінобетону стабільної структури.
4. Фізико-механічні характеристики пінобетону обумовлені адсорбційними взаємодіями в системі "вяжуче - пісок - вода - ПАР". Ступінь адсорбційних взаємодій в цій системі обумовлена кількістю активних центрів на поверхні твердих компонентів, що взаємодіють.
5. Експериментальними дослідженнями впливу температури нагрівання суміші при гомогенізації, часу гомогенізації та частоти обертання ротору на фізико-механічні властивості конструкційно-теплоізоляційного пінобетону встановлено: комплексний фізичний вплив на сировинну суміш забезпечує приріст міцності на стиск пінобетону в діапазоні 12...31 % в залежності від інтенсивності впливу та щільності пінобетону.
6. Встановлено, що потрібна кількість піноконцентрату залежить від температури робочого розчину та хімічного складу концентрату. Так підвищення температури робочого розчину дозволяє знизити виртати концентрату на 29...56 % в залежності від хімічного складу піноутворювача.
7. Отримані нелінійні кореляційні залежності міцності пінобетону на стиск від витрат цементу, частоти обертання ротора змішувача, витрати добавки, які дозволяють залежно від властивостей вихідних матеріалів та характеристики технологічного обладнання визначати оптимальні технологічні режими та склад сировинної суміші. Результати експериментальних досліджень підтверджують теоретичні розрахунки, розроблені на базі основних положень фізичної хімії.
8. Розроблені рекомендації з технології пінобетонів з пінобетонних сумішей, що розігріті насиченою водяною парою, для виготовлення пінобетонних виробів та улаштування монолітних елементів будівлі.Техніко-економічний аналіз використання конструкційно-теплоізоляційних пінобетонів дозволив встановити, що собівартість виготовлення пінобетонних виробів зменшується на 19 %, капіталовкладення зменшуються на 11% порівняно з базовим варіантом.
Визначена структура витрат на виготовлення монолітних теплоізоляційних покриттів. Результати досліджень використані ТОВ "Агробуд" смт. Краснокутськ, Краснокутського району Харківської області для улаштування монолітної теплоізоляції житлових будівель.
Основні положення дисертаційної роботи викладені в таких публікаціях
2. Чернявский В.Л, Терехов Б.Ф, Чубукин Р.Ю. Экспериментальные исследования пенобетонов из пенобетонных смесей одностадийного приготовления// Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА
3. Чернявский В.Л, Терехов Б.Ф, Чубукин Р.Ю. Влияние температуры и добавок на пенообразующие свойства пенообразователей для производства пенобетона из пенобетонных смесей одностадийного пригтовления// Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА: ХТОВ АБУ, 2006
4. Чернявский В.Л, Терехов Б.Ф, Чубукин Р.Ю. Теоретические основы одностадийного приготовления активированных пароразогретых пенобетонных смесей// Коммунальное хозяйство городов.-К.:Техніка, 2006
5. Чернявский В.Л, Терехов Б.Ф, Чубукин Р.Ю. Эффективные конструкционно-теплоизоляционные пенобетоны на основе активированного вяжущего// Проблеми та перспективи енерго-, ресурсозбереження житлово-комунального господарства: матеріали ІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції. - Алушта: ХО НТТ КГ та ПО, ХНАМГ, 2006
6. Чернявский В.Л, Терехов Б.Ф, Чубукин Р.Ю. Новое оборудование для приготовления пенобетонных смесей// Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА: ХТОВ АБУ, 2003. Вип.20. - С.115-118.
7. Чернявский В.Л, Терехов Б.Ф, Терехов А.Ф. Чубукин Р.Ю. Совершенствование оборудования по технологии пенобетона неавтоклавного твердения// Науковий вісник будівництва.- Харків: ХДТУБА: ХТОВ АБУ. 2004. Вип.25. - С.224-228.