Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТ
ВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАННЕЙ СТРУКТУ
РЫ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ 12
1.1 Состояние и основные направления развития технологии
неавтоклавных пенобетонов 12
1.2 Современные представления о процессах формирования ранней
структуры цементных неавтоклавных пенобетонов 20
1.2.1 Физико-химические свойства ПАВ и механизм их действия
в растворах и дисперсно-водных системах 20
1.2.2 Процессы воздухововлечения при перемешивании 27
Механизм воздухововлечения при перемешивании ... 27
Массоперенос при воздухововлечении 30
Процессы образования замкнутой воздушной пористости ... 32
Условия обеспечения сохранности воздушных пузырьков
при перемешивании 35
1.3 Обоснование содержания, цели и задач исследований 39
2 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВА
НИЙ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ НЕАВТОКЛАВНЫХ
ПЕНОБЕТОНОВ 41
Неавтоклавные пенобетоны как объект исследований 41
Характеристика используемых сырьевых материалов 44
Основные методики исследований 46
2.3.1 Методики оценки свойств ПАВ воздухововлекающего
действия в водных растворах 46
2.3.1.1 Методика исследования процесса воздухововлечения
и формирования потоков при перемешивании 48
2.3.1.2 Методики исследования процесса массопереноса
при воздухововлечении 51
Методика исследования процесса формирования замкнутой воздушной пористости 52
Методика исследования условий сохранности замкну
той воздушной пористости при перемешивании 53
Методика исследования структурно-реологических свойств пенобетонных смесей 54
Методики определения основных свойств неавтоклавных пенобетонов 55
3 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ВОЗДУХОВОВЛЕ-
КАЮЩИХ ДОБАВОК В СИСТЕМАХ, СОДЕРЖАЩИХ
КОМПОНЕНТЫ ПЕНОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 57
3.1 Изучение влияния ПАВ на величину поверхностного натяжения
в водных растворах 57
3.2 Исследование адсорбционной способности ПАВ
воздухововлекающего действия 59
Изучение влияния свойств частиц твердой фазы на величины поверхностного натяжения и адсорбции 64
Изучение влияния вида добавок воздухововлекающего действия
на их пенообразующую способность 70
3.5 Исследование влияния температурного фактора и рН водных
растворов ПАВ воздухововлекающего действия
на их пенообразующую способность 72
3.6 Исследование влияния свойств частиц твердой фазы
на пенообразующую способность ПАВ воздухововлекающего
действия 75
3.7 Выводы по третьей главе 77
4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАННЕЙ
СТРУКТУРЫ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ 80
Структурно-реологических свойства пенобетонных смесей 80
Изучение процесса массопереноса в пенобетонных смесях
при воздухововлечении 91
4.2.1 Влияние на процесс массопереноса режимов
перемешивания и реологических свойств пенобетонных
смесей 91
4.3 Изучение процесса формирования замкнутой воздушной
пористости в пенобетонных смесях и оценка энергетических
соотношений при их перемешивании 93
Процессы формирования замкнутой воздушной пористости 93
Оценка энергетических соотношений в процессе формирования замкнутой воздушной пористости
в пенобетонных смесях 99
4.4 Определение условий сохранности воздушных пузырьков
при перемешивании пенобетонных смесей 106
4.5 Выводы по четвертой главе 112
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ
И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 115
Основные предпосылки для оптимизации процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобетонов 115
Результаты испытаний неавтоклавных пенобетонов
со стабильными свойствами 116
5.3 Принцип расчета смесителя турбулентного типа
для приготовления пенобетонных смесей 126
5.4 Основные результаты внедрения технологии неавтоклавных
пенобетонов 127
5.5 Технико-экономическая оценка совершенствования
технологии неавтоклавных пенобетонов 131
5.6 Выводы по пятой главе 134
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 138
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Расчеты к определению эффективной
вязкости 147
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Расчет физико-механических показателей
пузырьков вовлеченного воздуха 148
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Расчеты к определению коэффициента
эффективной диффузии 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Принцип расчета смесителя турбулентного типа
для приготовления пенобетонных смесей 150
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Акт внедрения результатов научно-
исследовательской работы 154
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Акт внедрения результатов научно-
исследовательской работы 155
Введение к работе
В современном строительстве решаются задачи получения эффективных материалов, обеспечивающих значительную экономию энергетических и материальных затрат. К таким строительным материалам относятся неавтоклавные пенобетоны, обладающие высокими теплоизоляционными свойствами [1-6]. В настоящее время область применения пенобетонов постоянно расширяется [7-9]. Ежегодный прогнозируемый прирост объемов производ-ства ячеистых бетонов в РФ составляет от 0,5 до 1 млн. м , в том числе доля неавтоклавных пенобетонов составляет 50% от объема ячеистого бетона [10].
При средней плотности 300-400 кг/м пенобетоны считаются перспективными для тепло-и звукозоляции, при средней плотности 500 кг/м3 - для ограждающих конструкций [11]. Малая плотность пенобетонов позволяет уменьшить массу стеновых конструкций на 25-55% по сравнению с конструкциями из других материалов [12]. Однако, несмотря на то, что пенобетоны по своим теплофизическим свойствам превосходят многие виды стеновых строительных материалов, их доля в строительстве пока не превышает 12 % от всего объема производства утеплителей в России, в то время, как в европейских странах она составляет более 30% [12]. Таким образом, существует необходимость в освоении и значительном расширении производства такого вида бетонов.
Важное практическое значение имеет то, что для производства неавтоклавных пенобетонов применяются относительно дешевые и доступные сырьевые материалы [13-15], что их технология легко приспосабливается к существующим технологиям бетона на заводах ЖБИ и выглядит довольно привлекательно для инвесторов [16]. Достоинствами технологии неавтоклавных пенобетонов являются малая энергоемкость и невысокие капиталовложения, что предопределяет перспективность ее применения как в сборном, так и в монолитном строительстве. Вместе с тем, необходимо отметить, что она является достаточно сложной из-за «чувствительности» к качеству сырь-
7 евых компонентов, их количественному соотношению, режимам перемешивания, условиям формования и твердения. При практической реализации это может приводить к получению материала с нестабильными структурой и свойствами. Поэтому сегодня одной из актуальных задач является дальнейшее совершенствование технологии неавтоклавных пенобетонов, в том числе на стадии формирования ранней структуры, обеспечивающее стабильность их свойств.
К настоящему времени накоплен большой объем научно-практических данных о влиянии свойств компонентов пенобетонной смеси, структуры и технологических параметров на свойства пенобетонов. Однако, многие вопросы приготовления пенобетонных смесей, формирования их структуры, особенно на ранней стадии в процессе перемешивания, остаются с точки зрения оптимизации и управления малоизученными. Исследованию и совершенствованию процессов формирования структуры пенобетонов при перемешивании посвящена эта работа. Полученные на основе исследований результаты в виде количественных зависимостей и моделей являются основой для оптимизации и управления процессами формирования ранней структуры пенобетонов с требуемыми свойствами.