Вплив модифікації структури на теплофізичні властивості силікатних матеріалів неавтоклавного твердіння - Автореферат

Проаналізувати зміну структурно-реологічних властивостей (термінів тужавлення, температури і швидкості гідратації, ефективної вязкості) сировинної суміші у вигляді шлікеру під впливом вмісту та величини питомої поверхні трепелу і вмісту добавки гіпсу. Проаналізувати і кількісно оцінити зміну коефіцієнту теплопровідності під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння у результаті модифікації структури. Встановлено, що змінюючи питому поверхню добавки трепелу в залежності від вмісту добавки гіпсу, можна регулювати початок (зміна в 2-4 рази) та кінець (зміна у 1.5-3 рази) тужавлення, час між початком і кінцем тужавлення (зміна у 1.5-2.7 рази), температуру суміші (ДТ=10-20°С) і час гідратації (зміна в 1.5-2 рази). Проаналізовано зміну коефіцієнту теплопровідності за рахунок модифікації структури під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння. Так, під впливом величини питомої поверхні добавки трепелу максимальна відносна зміна коефіцієнта теплопровідності встановила 1.6, під впливом режимів твердіння 2 рази, а під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння коефіцієнт теплопровідності змінюється більш, ніж в 3 рази.Встановлено, що активація сировинної суміші у виді шлікеру за рахунок інтенсифікації механічних впливів, вибір оптимальних режимів виготовлення й послідовності дозування компонентів (вода, вяжуче, дрібнозернистий заповнювач, добавка гіпсу і добавка СП), а також заміна частини меленого кварцового піску у вапняно-кремнеземистому вяжучому добавкою трепелу дозволило: одержувати модифіковані силікатні матеріали на основі активованої сировинної суміші у виді шлікеру; знизити енергоємність виробництва силікатних виробів внаслідок переходу від автоклавної обробки до тепловологісної при Т=85°С; знизити витрати паливно-енергетичних ресурсів на опалення на стадії експлуатації за рахунок одержання стінових умовно-ефективних силікатних матеріалів при нормованих міцності, водо-і морозостійкості. Показано, що при зміні величини питомої поверхні добавки трепелу в залежності від вмісту добавки гіпсу, можна регулювати початок тужавіння (зміна в 2-4 рази), кінець тужавіння (зміна в 1.5-3 рази), час між початком і кінцем тужавіння (зміна в 1.5-2.7 рази), температуру суміші (ДТ=10-20°С), час гідратації (зміна в 1.5-2 рази). З урахуванням взаємовпливу між величиною питомої поверхні добавки трепелу і вмістом добавки гіпсу час початку і кінця тужавіння може змінюватися більше, ніж у 6 разів, а час гідратації - у 5 і більше разів. Проведено аналіз і дана відносна кількісна оцінка зміни коефіцієнта теплопровідності за рахунок модифікації структури під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння. Так, під впливом величини питомої поверхні добавки трепелу максимальна відносна зміна коефіцієнта теплопровідності складає 1.6, під впливом режимів твердіння - 2.0, а під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння коефіцієнт теплопровідності змінюється в 3 рази.

1. Встановлено, що активація сировинної суміші у виді шлікеру за рахунок інтенсифікації механічних впливів, вибір оптимальних режимів виготовлення й послідовності дозування компонентів (вода, вяжуче, дрібнозернистий заповнювач, добавка гіпсу і добавка СП), а також заміна частини меленого кварцового піску у вапняно-кремнеземистому вяжучому добавкою трепелу дозволило: одержувати модифіковані силікатні матеріали на основі активованої сировинної суміші у виді шлікеру; знизити енергоємність виробництва силікатних виробів внаслідок переходу від автоклавної обробки до тепловологісної при Т=85°С; знизити витрати паливно-енергетичних ресурсів на опалення на стадії експлуатації за рахунок одержання стінових умовно-ефективних силікатних матеріалів при нормованих міцності, водо- і морозостійкості.

2. Встановлено зміну властивостей сировинної суміші у вигляді шлікеру за рахунок зміни величини питомої поверхні добавки трепелу і вмісту добавки гіпсу. Показано, що при зміні величини питомої поверхні добавки трепелу в залежності від вмісту добавки гіпсу, можна регулювати початок тужавіння (зміна в 2-4 рази), кінець тужавіння (зміна в 1.5-3 рази), час між початком і кінцем тужавіння (зміна в 1.5-2.7 рази), температуру суміші (ДТ=10-20°С), час гідратації (зміна в 1.5-2 рази). З урахуванням взаємовпливу між величиною питомої поверхні добавки трепелу і вмістом добавки гіпсу час початку і кінця тужавіння може змінюватися більше, ніж у 6 разів, а час гідратації - у 5 і більше разів.

3. Проведено аналіз і дана відносна кількісна оцінка зміни коефіцієнта теплопровідності за рахунок модифікації структури під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння. Так, під впливом величини питомої поверхні добавки трепелу максимальна відносна зміна коефіцієнта теплопровідності складає 1.6, під впливом режимів твердіння - 2.0, а під впливом величин питомої поверхні добавки трепелу, вмісту добавки гіпсу і режимів твердіння коефіцієнт теплопровідності змінюється в 3 рази. Встановлено, що величина питомої поверхні добавки трепелу дозволяє регулювати величину коефіцієнта теплопровідності та повинна назначатися з врахуванням інших технологічних параметрів. Так, на складах без гіпсу оптимальною є мала Sпит=350 величина питомої поверхні добавки трепелу, з вмістом гіпсу 2.5% - суміш малої та великої в рівних частках, а з вмістом гіпсу 5% - велика Sпит=500 м2/кг.

4. Встановлено оптимальні склади і режими твердіння для одержання стінових полегшених силікатних виробів з нормованими густиною (с=1450ч1650 кг/м3) і коефіцієнтом теплопровідності (л=0.46ч0.58 Вт/м·К), які класифікуються як умовно-ефективні. Основні фізико-механічні властивості цих виробів змінюються: міцність при стиску від 6.3 до 17.8 МПА, коефіцієнт розмякшення від 0.8 до 0.96, морозостійкість F15 та F25. Це дозволило рекомендувати состави та режими виготовлення умовно-ефективних силікатних виробів різних марок за міцністю при нормованих водо - та морозостійкості.

5. Встановлено, що при постійній густині коефіцієнт теплопровідності може змінюватися більш ніж у 1.4 рази. Показано, що ці зміни повязані з модифікацією структури: відношення відкритої до закритої пористості та вміст гилебрандиту змінюються більш, ніж в 2 рази, відносний середній розмір капілярів і коефіцієнт однорідності розподілу їх за розмірами - більш ніж в 1.4 рази.

6. Встановлено вплив модифікації структури на коефіцієнт теплопровідності с використанням елементів компютерного матеріалознавства. Так, звязок коефіцієнту теплопровідності з вмістом гилебрандиту B змінюється в межах r {л; С2SH(B)}= -0.4 ч -0.99. Зокрема, для складів без гіпсу r = -0.4, для складів, що містять 5% гіпсу r = -0.78, а в зоні мінімуму теплопровідності r = -0.99. Зміна ступеню кореляційних звязків показала, що при рішенні багатокритеріальних оптимізаційних задач раціонально поетапно фіксувати значення оптимальних величин питомої поверхні добавки трепелу з урахуванням вмісту добавки гіпсу та режимів твердіння, що дозволить на основному етапі оптимізації підвисити вірогідність її результатів.

7. Проведена багатокритеріальна оптимізація складів і режимів твердіння за комплексом експлуатаційних показників якості. За результатами оптимізації розроблений технологічний регламент та рекомендовані режими виготовлення і склади, що забезпечують одержання стінових умовно-ефективних силікатних рядових каменів В5, В7.5, В10, В12.5, маркою за морозостійкістю F15 та густиною ?1500 кг/м3 і лицевих каменів класу В10, маркою за морозостійкістю F25 та густиною ?1550 кг/м3, які мають коефіцієнт теплопровідності 0.46ч0.56 Вт/м·К та коефіцієнтом розмякшення >0.82.

Результати досліджень були впроваджені на підприємстві «Профбудкомплект» федерації професійних союзів України обсягом 150 м3. Техніко-економічний розрахунок з обліком нормованого для III зони України і виду стінового матеріалу термічного опору огороджуючих конструкцій показав, що впровадження цього матеріалу дозволить знизити витрати на будівництво будинків і споруд більше, як на 130 грн. на кожному кубометрі кладки.

Основні положення дисертації викладено в роботах

1. Шинкевич Е.С., Луцкин Е.С., Политкин С.И., Бондаренко Г.Г. Возможности и особенности корреляционного анализа по ЭС-моделям в рамках композиционного материаловедения // Зб. наук. пр. ЛНАУ: Технічні науки. - Луганск, 2004. Вип. №40 (52). - С. 271-277.

2. Шинкевич Е.С., Манжос А.В., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Политкин С.И. Моделирование результатов физико-химических исследований при анализе связи состава, структуры и свойств // Вісник ОДАБА. - Одеса, 2003. Вип. 12. - С. 286-293.

3. Шинкевич Е.С., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Политкин С.И. Модифицированные силикатные композиционные материалы безавтоклавного твердения // Будівельні конструкції. Науково-технічні проблем сучасного залізобетону: Зб. наук. пр., т. 1. - Київ, 2003. - С. 553-558.

4. Шинкевич Е.С., Манжос А.В., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Политкин С.И. Влияние минеральной добавки на структуру и свойства силикатных материалов безавтоклавного твердения // Коммунальное хозяйство городов / Техн. науки и архитектура: науч.-техн. сб. - Киев, 2003. Вып. 53. - С. 338-345.

5. Шинкевич Е.С., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Гнып О.П. Анализ и оптимизация структуры и свойств активированных силикатных материалов безавтоклавного твердения // Вісник ДОНДАБА. Композиційні матеріали для будівництва: Зб. наук. праць. - Макіївка, 2003. Вип. 1 (38). - С. 172-178.

6. Шинкевич Е.С., Сидорова Н.В., Луцкин Е.С., Гнып О.П. Особенности оптимизации составов силикатных композиций с минеральными добавками // Вісник ОДАБА. - Одеса, 2002. Вип. 6. - С. 216-221.

7. Шинкевич О.С., Сидорова Н.В., Луцкін Є.С., Сидоров В.І., Політкін С.І. Деклараційний патент на винахід UA 64603А, 7 C04B28/20 від 16.02.2004 г. Бюл. №2. Сировинна суміш для одержання модифікованих силікатних матеріалів та спосіб її приготування.

8. Шинкевич Е.С., Луцкин Е.С. Методы компьютерного материаловедения при анализе связи теплофизических свойств со структурой в силикатных материалах неавтоклавного твердения // МОК’44. - Одесса, 2005. - С. 13-15.

9. Луцкин Е.С. Возможности использования экспериментально-статистического моделирования для корреляционного анализа между свойствами и параметрами структуры силикатных материалов // МОК’43 - Одесса, 2004. - С. 31.

10. Шинкевич Е.С., Виноградский В.М., Луцкин Е.С., Гнып О.П., Дубов Ю.Г. Энергосберегающие технологии получения теплоэффективных стеновых и облицовочных материалов // Перспективні напрямки проектування житлових та громадянських будівель: зб. наук. праць. Спец. випуск «Енергозберігаючі технології в будівництві та архітектурі». - Київ, КИЇВЗНДІЕП, 2004. - С. 147-148.

11. E. Shinkevich, E. Lutskin, N. Sidorova, V. Vinogradskiy, S. Politkin Modified non-autoclave hardened siliceous materials. Structure, mixture, properties //Proceedings of the 2nd International Symposium Non-Traditional Cement & Concrete. - Brno, 2005. - Р. 141-147.

Размещено на .ru