WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Чужбинкина Ирина Евгеньевна

РАЗРАБОТКА ЖАРОСТОЙКОГО НЕАВТОКЛАВНОГО

ДИСПЕРСНО АРМИРОВАННОГО ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА

Специальность: 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Иваново – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» (ИГАСУ), на кафедре строительного материаловедения и специальных технологий.

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, чл-корр. РААСН, д.т.н., профессор С.В. Федосов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, С.С. Каприелов;

доктор технических наук, профессор, Ю.А. Щепочкина

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» (ИГХТУ)

Защита состоится «18» декабря 2009 г. в 1000 ч. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 212.060.01 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, 20 (www.igasu.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан «16» ноября 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, к. т. н., доцент

Н.В. Заянчуковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Работа промышленных тепловых агрегатов и печей требует эффективной теплоизоляции, позволяющей решать вопросы ресурсо- и энергосбережения. Кроме того, одной из важных проблем является индустриализация их возведения и ремонта. Чаще всего для тепловой изоляции применяют дорогостоящие штучные легковесные огнеупоры и волокнистые огнеупорные теплоизоляционные материалы. Более дешевым и не менее эффективным теплоизолятором может выступать жаростойкий бетон, а замена штучной огнеупорной кладки блоками из жаростойкого бетона позволяет значительно сократить ручной труд, снизить стоимость, уменьшить продолжительность строительства и ремонта тепловых агрегатов, повысить их надёжность и долговечность. Жаростойкий бетон нашел применение в черной и цветной металлургии, нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной и авиационной промышленности, в производстве строительных материалов и в других отраслях экономики России.

В таких странах как США, Япония, Англия, Франция и др., наиболее широкое применение для изготовления жаростойкого бетона имеют глиноземистый и высокоглиноземистый цементы. Бетон на таких цементах обладает высокой прочностью, термостойкостью, шлакоустойчивостью, химической стойкостью в восстановительной среде. В России также имеются примеры успешного использования жаростойких бетонов на основе глинозёмистого цемента, в том числе и бетонные смеси, разработанные в ИГАСУ для Челябинского и Карагандинского металлургических комбинатов, успешно испытанные в производственных условиях.

Практика строительства показывает, что ячеистые бетоны (в частности газобетон и пенобетон) экономически значительно более эффективны, чем легкие бетоны на пористых заполнителях. Неавтоклавный пенобетон один из самых перспективных и привлекательных строительных материалов.

Независимо от принятой технологии, в том числе, от условий и режимов твердения, традиционными недостатками жаростойких ячеистых бетонов остаются низкая сопротивляемость растягивающим напряжениям, повышенная хрупкость и значительная усадка. Радикальным способом устранения указанных недостатков является дисперсное армирование ячеистого бетона.

Для жаростойкого ячеистого бетона наиболее перспективным представляется применение для дисперсного армирования стеклянного и алюмосиликатного волокон, обладающих достаточно высокой температурой службы. Однако, введение фибры приводит к увеличению водотвердого отношения, что снижает прочность и термостойкость бетона. Способом снижение водотвердого отношения может служить применение пластифицирующих добавок.

Научный консультант-кандидат технических наук, профессор Серёгин Г.В.

Цель работы: экспериментальные исследования, теоретическое обоснование и разработка технологических принципов получения жаростойкого фибропенобетона теплоизоляционного и конструктивно-теплоизоляционного на основе глинозёмистого цемента с суперпластификатором, дисперсно армированного минеральными волокнами, предназначенного для тепловой изоляции (средняя плотность жаростойкого фибропенобетона до 500 кг/м3) и конструктивных элементов (средняя плотность жаростойкого фибропенобетона от 600 кг/м3 до 1300 кг/м3) тепловых агрегатов различного назначения.

Для достижения поставленной цели требовалось исследовать:

- влияние различных технологических факторов на физико-механические свойства жаростойкого пенобетона;

- воздействие суперпластификатора на реологические свойства бетонной смеси и физико-механические свойства жаростойкого пенобетона;

- возможность использования стекловолокна и муллитокремнезёмистой ваты в жаростойком фибропенобетоне;

- зависимость «состав – свойства» жаростойкого дисперсно армированного фибропенобетона;

- изменение физико-химических и минералогических свойств гидратных новообразований цемента и свойств цементного камня под влиянием суперпластификатора.

На защиту выносятся:

- результаты физико-химических исследований фазовых превращений глинозёмистого цемента и чистых модельных систем при гидратации и воздействии высоких температур в жаростойком пенобетоне;

- результаты исследования влияния суперпластификатора С-3 на реологические свойства смеси и физико-механические характеристики глинозёмистого цемента;

- результаты исследования дисперсного армирования пенобетона муллитокремнезёмистой ватой на прочностные, деформативные и физические свойства жаростойкого фибропенобетона;

- результаты исследования физико-механических свойств жаростойких пенобетона и фибропенобетона различной плотности (от 400 до 1300 кг/м3) в диапазоне температур от 200 до 1150 С.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены закономерности изменения свойств жаростойкого пенобетона без дисперсного армирования от различных технологических факторов и получены математические зависимости «состав – свойства» жаростойкого пенобетона и фибропенобетона различной плотности и широкого спектра применения, дисперсно армированного муллитокремнезёмистой ватой;

- в результате комплексных физико-химических исследований глинозёмистого цемента и чистых модельных систем СА и СА2 в процессе гидратации и последующего воздействия высоких температур выявлены фазовые превращения клинкерных минералов цементного камня в присутствии суперпластификатора второй группы (продукт конденсации сульфированного нафталина с формальдегидом), теоретически объясняющие изменение физико-механических свойств цементного камня до и после обжига.

Практическая значимость результатов работы:

- экспериментально подтверждена возможность производства и применения жаростойкого пенобетона и фибропенобетона для тепловой изоляции и элементов ограждающих конструкций различных тепловых агрегатов;

- определены составы жаростойких пенобетона и фибропенобетона естественного твердения различной прочности и плотности с характеристиками, не уступающими обжиговым штучным легковесным огнеупорам;

- выпущены опытно-промышленные партии фибропенобетона с суперпластификатором, армированного муллитокремнезёмистой ватой, предназначенного для тепловой изоляции печных вагонеток керамической промышленности;

- предложенная технология изготовления жаростойкого фибропенобетона даёт возможность изготавливать блоки или бетонировать монолитные теплоизоляционные и конструктивно-теплоизоляционные слои стен и сводов тепловых агрегатов непосредственно на объекте при сооружении и ремонте печей.

Апробация. Основные положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на:

- региональной 59-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика.», 2002 г., СамГАСА, г. Самара;

- Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии - 2002», 2002 г., г. Пенза;

- IX Международной научно-технической конференции «Информационная Среда ВУЗа», 2002 г., г. Иваново;

- Международной научной конференции «Фундаментальные проблемы комплексного использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных материалов», 2003 г., г. Апатиты;

- Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика», 2005 г., г. Пенза;

- IV научной конференции аспирантов и соискателей, 2005 г., ИГАСА, г. Иваново;

- международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика», 2006г., г. Пенза.

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 9 работ, в т.ч. 1 статья в издании, рецензируемом ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, библиографического списка и приложений. Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 68 таблиц и библиографию из 257 наименований, 1 приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации. Сформулирована цель исследования, научная новизна и практическая значимость выбранного направления исследования.

Первая глава посвящена аналитическому обзору состояния вопроса и основных задач исследования.

К числу первых в стране исследований, посвященных разработке жаростойких бетонов, следует отнести работы В.М. Москвина и В.В. Кураева, проведенные в 1933 - 1934 г.г..

Несколько позднее целым рядом советских ученых: П.П. Будниковым, Д.З. Ильиным, Г.М. Рущуком, И.Е. Гурвичем и другими были исследованы вопросы влияния высоких температур на цементный камень.

Начало систематических и всесторонних исследований положено в 40-х годах в ЦНИПС. Эти работы, проведенные К.Д. Некрасовым, В.И. Мурашовым, Ф.И. Мельниковым, А.П. Тарасовой, Г.Д. Салмановым, В.В. Колтуновой, Э.Г. Оямаа, В.С. Сасса, М.Г. Масленниковой, А.Е. Федоровым, М.Г. Ячменевым, С.К. Лисиенко, И.М. Залесской, Г.Н. Александровой, В.В. Жуковым и другими, позволили выявить физико-химические процессы, происходящие в цементном камне на основе глиноземистого цемента, портландцемента, жидкого стекла и фосфатных связок, при воздействии высоких температур. Определены основные физико-механические свойства жаростойких бетонов на этих связующих с различными видами тонкомолотых добавок и заполнителей.

К.Д. Некрасовым и М.Я. Кривицким в 1947-49 гг. производились исследования по жаростойким ячеистым бетонам. Дальнейшие исследования по разработке жаростойкого газобетона выполненные в НИИЖБ С.К. Лисиенко, В.А. Елиным, Г.В. Серёгиным позволили получить составы автоклавных газобетонов на портландцементе и растворимом стекле с температурой службы, соответственно, 800, 1000, 1200 С. Ими было установлено, что температура службы их зависит от вида вяжущего, заполнителя и средней плотности газобетона.

Большой вклад в развитие экспериментально-теоретических основ технологии обычных пенобетонов сыграли работы учёных П.А. Ребиндера, Ю.П. Горлова, А.П. Меркина, Ю.М. Баженова, А.Т. Баранова, Р.А. Гаджилы, А.С. Коломацкого, П.Г. Комохова, А.М. Крохина, И.А. Лобанова, У.Х. Магдеева, У.К. Махамбетовой, Л.В. Моргун, В.А. Пинскера, Ю.В. Пухаренко, Г.П. Сахарова. Работы этих учёных позволили вплотную подойти к созданию конструкционных пенобетонов неавтоклавного твердения, обладающих улучшенными прочностными, деформативными и теплотехническими показателями.

За последние годы известны исследования по разработке составов и технологии производства жаростойкого материала для футеровки промышленных печей на основе глиношлакового вяжущего в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства и лёгкого жаростойкого бетона ячеистой структуры на глинозёмистом цементе, содержащего наполнитель – отработанный катализатор производства серы, корундовые микросферы, диаметром 3-7 мм, в Самарской государственной архитектурно-строительной академии.

Из анализа свойств пенобетонов известно, что неавтоклавные пенобетоны имеют значительные усадочные деформации и низкую прочность на растяжение и изгиб. Совокупность перечисленных отрицательных качеств не позволяет изготавливать изделия высокоточных размеров, обладающих достаточной трещиностойкостью.

Многочисленными исследованиями установлено, что армирование пенобетонов отрезками различных волокон, способных в процессе работы композиционного материала воспринимать более высокие по сравнению с матрицей растягивающие напряжения, позволяет получать материалы повышенной прочности при растяжении, характеризующиеся пониженной усадочной деформативностью.

Снижению усадочных деформаций пенобетонов может также служить введение добавок обладающих водоредуцирующим действием - суперпластификаторов, в разработке которых принимали участие Ф.М. Иванов, В.Г. Батраков, С.С. Каприелов и другие. Суперпластификаторы принадлежат к новому классу водоредуцирующих добавок, отличающихся от традиционных по химической природе и способности снизить водопотребность до 30 %.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






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