WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Иванов Михаил Юрьевич

ЗЕРНИСТЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ

ЖИДКОСТЕКОЛЬНОЙ КОМПОЗИЦИИ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск – 2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Братский государственный университет».

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кудяков

Александр Иванович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Верещагин

Владимир Иванович

кандидат технических наук,

главный технолог

ООО «Технострой»

Абакумов Александр

Евгеньевич

Ведущая организация

ГОУ ВПО «Новосибирский государственный

архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 2 ноября 2007 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 в ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, ГОУ ВПО «ТГАСУ», корп. 5, ауд. 307.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «ТГАСУ».

Автореферат разослан 1 октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Скрипникова Н.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы:

Реализация стратегической задачи развития стройиндустрии России – снижение энергозатрат при производстве материалов и их эксплуатации в зданиях, предопределяет необходимость создания современных эффективных строительных материалов.

Значительная роль отводится разработке теплоизоляционных материалов, удовлетворяющих требованиям СНиП 23-02-2003 и СП 23-101-2000.

В настоящее время основной объем утеплителей на российском строительном рынке составляют импортные материалы, не всегда удовлетворяющие предъявляемым к ним требованиям по санитарно-гигиеническим параметрам и долговечности.

Анализ показателей качества современных утеплителей показал перспективность использования зернистых теплоизоляционных материалов. Зернистые утеплители на основе минерального сырья отличаются экологической и пожарной безопасностью, а особенности их поровой структуры обусловливают стабильность свойств при длительной эксплуатации в климатических условиях Сибири.

В некоторых районах Сибири с неблагоприятной экологической обстановкой на крупных промышленных предприятиях при осуществлении процессов изготовления продукции образуются многотоннажные отходы, свойства и химический состав которых позволяют использовать их в качестве готовых сырьевых компонентов для производства зернистых строительных материалов.

Разработка малоэнергоемких технологий производства зернистых теплоизоляционных материалов с низкими средней плотностью и теплопроводностью на основе местного техногенного сырья является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной темы НИОКР 67.15.55 в соответствии с научным направлением «Разработка строительных материалов с заданными свойствами и технологий их изготовления путем комплексного использования местных сырьевых ресурсов».

Объект исследований: зернистый теплоизоляционный материал на основе модифицированной жидкостекольной композиции.

Предмет исследований: изучение составов, свойств и технологических процессов получения зернистого теплоизоляционного материала на основе модифицированной жидкостекольной композиции.

Целью диссертационной работы является разработка зернистого теплоизоляционного материала на основе модифицированной жидкостекольной композиции из микрокремнезема, гидроксида натрия, воды, алюмосиликатных добавок, попутных продуктов производства целлюлозы и технологии его получения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  • разработка физической модели зернистого теплоизоляционного материала на основе модифицированной жидкостекольной композиции с низкой теплопроводностью, повышенными пористостью и прочностью зерен;
  • научное обоснование выбора сырьевых компонентов для получения модифицированной жидкостекольной композиции и зернистого теплоизоляционного материала на ее основе;
  • разработка составов, методики расчета сырьевой смеси и способов получения модифицированной жидкостекольной композиции с поризованной структурой для получения зернистого теплоизоляционного материала;
  • физико-химические исследования процессов структурообразования модифицированной жидкостекольной композиции при получении зернистых теплоизоляционных материалов;
  • установление закономерностей формирования пор и строительно-эксплуатационных свойств зернистых теплоизоляционных материалов на основе модифицированной жидкостекольной композиции;
  • разработка технологии производства и проведение опытно-промышленных испытаний зернистых теплоизоляционных материалов;
  • разработка технических условий и рекомендаций по производству зернистых теплоизоляционных материалов на основе модифицированной жидкостекольной композиции.

Методы исследований:

В работе использовались стандартные методы испытаний и методики исследований материалов: математическое планирование эксперимента, статистические методы обработки и анализа результатов, физико-химические методы исследований.

Научная новизна:

  • при введении в жидкостекольные композиции до 20 масс. % добавок глиежа и золы-уноса с удельной поверхностью 270 и 410 м2/кг, соответственно, при термообработке 400 С увеличивается содержание кристаллической фазы в межпоровых перегородках, что способствует повышению прочности зерен теплоизоляционного материала на 38,8-43,3 % при сохранении пористости;
  • максимальная пористость зернистого теплоизоляционного материала на основе модифицированной жидкостекольной композиции достигается при формировании структуры из пор различных размеров (уровней) с соотношением диаметров пор 1 : 4 и более исходя из принципов плотной упаковки, что позволило разработать совокупность технологических приемов образования дифференциальной пористости: термообработка при 400 С с удалением свободной воды (1 уровень), воздухововлечение при введении ПАВ – сульфатного мыла, пека таллового и пека таллового омыленного (2 уровень), введение дисперсного компонента с микропористой структурой (3 уровень);
  • при направленном формировании структуры из пор различных диаметров устанавливается равномерное их распределение по объему, что обеспечивает стабильность показателей качества зернистых теплоизоляционных материалов на основе модифицированной жидкостекольной композиции (коэффициент вариации показателей качества составляет 89 %).

Практическая значимость:

  • разработаны составы, рекомендации по подбору рациональных составов и способ изготовления зернистого теплоизоляционного материала на основе модифицированной жидкостекольной композиции. Полученный зернистый теплоизоляционный материал характеризуется насыпной плотностью 50220 кг/м3 и теплопроводностью 0,05 0,07 Вт/(м·°С);
  • разработаны технология и рекомендации по производству зернистых теплоизоляционных материалов на основе жидкостекольной композиции, апробация которых в промышленных условиях показала достоверность сделанных в работе выводов и заключений;
  • на зернистый теплоизоляционный материал разработаны и зарегистрированы в Госстандарте России технические условия ТУ 5712-018-02069295-2003;
  • на основе полученных научных результатов разработаны технические решения, на которые выданы патенты Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам;
  • материалы научных исследований используются при чтении лекций по материаловедению и технологии теплоизоляционных материалов студентам ГОУ ВПО «БрГУ», ГОУ ВПО «ТГАСУ» и специалистам строительного комплекса.

На защиту выносятся:

  • экспериментальные данные по разработке и оптимизации составов жидкостекольной композиции, способу получения на ее основе зернистых теплоизоляционных материалов;
  • результаты исследований свойств жидкостекольной композиции на основе микрокремнезема, гидроксида натрия, воды, сульфатного мыла, пека таллового, пека таллового омыленного, глиежа и золы-уноса;
  • результаты исследований влияния свойств модифицированной жидкостекольной композиции на показатели качества зернистых теплоизоляционных материалов;
  • строительно-эксплуатационные свойства зернистых теплоизоляционных материалов на основе модифицированной жидкостекольной композиции;
  • практические рекомендации, результаты опытно-промышленных испытаний, подтверждающие достоверность полученных научных результатов.

Достоверность результатов работы обеспечена использованием поверенных средств измерений и аттестованного испытательного оборудования, статистических методов обработки результатов, сходимостью сформулированных выводов и разработанных рекомендаций с результатами опытно-промышленных испытаний.

Апробация работы:

Основные положения и результаты научных исследований докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции Пензенской ГАСА «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (г. Пенза, 2002 г.); межрегиональной научно-технической конференции Братского ГТУ «Естественные и инженерные науки – развитию регионов» (г. Братск, 2002 г.); I-IV межрегиональных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «Братский ГУ» «Строительство: материалы, конструкции, технологии» (г. Братск, 20032006 гг.); II международной научно-практической конференции Белгородского ГТУ им. В.Г. Шухова «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье» (г. Белгород, 2004 г.); международной научно-технической конференции Пензенского ГУАС «Актуальные проблемы современного строительства» (г. Пенза, 2005 г.).

Публикации:

Основное содержание работы и ее результаты опубликованы в 11 печатных трудах, включая статью в журнале, входящем в перечень ВАК, и защищены 14 патентами РФ. Кроме того, по результатам исследований разработаны и зарегистрированы в Госстандарте России ТУ 5712-018-02069295-2003, разработаны методические указания «Зернистый теплоизоляционный материал на основе высокомодульного жидкого стекла из микрокремнезема» по выполнению лабораторных работ для магистрантов направления 270100.68 «Строительство» и студентов специальности 270106.65 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Диссертационная работа выполнялась с 2002 по 2007 гг.

Автор выражает благодарность к.т.н., профессору Т.Н. Радиной (ГОУ ВПО «БрГУ»), к.т.н., профессору А.А. Зиновьеву (ГОУ ВПО «БрГУ») за ценные советы и консультации при выполнении работы; сотруднику КрасГАСА И.С. Рубайло и к.т.н., доценту Г.М. Зеер (ГОУ ВПО «КГТУ») за помощь в проведении физико-химических исследований и изучении поровой структуры материалов, а также к.т.н., доценту А.Н. Хуторному (ГОУ ВПО «ТГАСУ») за помощь при определении теплопроводности материалов.

Структура и объем работы:

Диссертационная работа изложена на 165 страницах основного текста, содержит 58 рисунков, 30 таблиц; состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии, включающей 122 источника, 7 приложений на 35 страницах. Общий объем работы 200 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе приводятся результаты анализа и технологий получения зернистых теплоизоляционных материалов на основе минерального сырья, в том числе и жидкого стекла.

Установлено, что низкая температура термообработки, возможность использования для получения жидкостекольных композиций кремнеземсодержащих техногенных отходов, высокие показатели качества определяют экономическую целесообразность и создают предпосылки для широкого применения зернистых теплоизоляционных материалов на их основе в ограждающих конструкциях зданий и сооружений.

Рассмотрены процессы вспучивания и закономерности формирования поровой структуры зернистых утеплителей на основе жидкого стекла и жидкостекольных композиций.

Работами П.Н. Григорьева, М.А. Матвеева, В.И. Корнеева, В.В. Данилова Б.В. Генералова, А.И. Кудякова, Т.Н. Радиной, Н.А. Свергуновой установлено, что вспучивание жидкостекольных материалов происходит за счет удаления свободной и связанной воды при достижении жидким стеклом пиропластического состояния в температурном интервале 120350 С.

Представленные закономерности структурообразования и механизм взаимодействия с модифицирующими добавками справедливы для материалов на основе жидкого стекла, полученного автоклавным растворением силикат-глыбы.

Наличие в Братском регионе большого количества многотоннажных силикатных и алюмосиликатных промышленных отходов с удовлетворительными физико-механическими свойствами и химическим составом позволяют использовать их для получения зернистых теплоизоляционных материалов.

Сотрудниками кафедры строительного материаловедения и технологий ГОУ ВПО «Братский государственный университет» ранее установлена возможность получения гранулированного утеплителя на основе жидкостекольной композиции из микрокремнезема (отхода производства кристаллического кремния на ОАО «Братский завод ферросплавов») и высокая технологичность процесса.

При этом структура зернистого материала представлена, преимущественно, крупными порами. Этим объясняется высокая пористость и низкая плотность, прочность, водо- и морозостойкость полученных гранул.

Параметры качества зернистых теплоизоляционных материалов определяются особенностями их поровой структуры.

Для управления пористостью и, соответственно, комплексом показателей качества зернистого утеплителя предложен ряд модифицирующих добавок природного и техногенного характера.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»