Введение к работе
Актуальность работы. На сегодняшний день основная часть сухих декоративных смесей производится на основе цементных или гипсовых вяжущих с применением импортных модифицирующих добавок. Отделочные слои на основе известковых составов имеют высокие показатели паропроницаемости и биостойкости, что позволяет их применять в качестве традиционных материалов для реставрации памятников архитектуры и санации зданий в районах исторической застройки. Однако известковые составы характеризуются низкими показателями прочности, низкой долговечностью, что ограничивает их применение. Одним из способов предотвращения преждевременного разрушения известковых отделочных покрытий является введение в рецептуру модифицирующих добавок. В структуре цены отечественных сухих строительных смесей (ССС) модифицирующие импортные добавки составляют около 80%, что делает зависимым производство декоративных смесей от зарубежных поставок. Использование местных минерально-сырьевых ресурсов в качестве сырья для производства добавок для декоративных смесей позволит либо отказаться от применения импортных модифицирующих добавок либо снизить их расход.
На территории Поволжья, в том числе Пензенского региона, имеются значительные запасы минерального сырья, в частности, глин (смешанослойных, охристых) и песков (цветных, кварцевых), которые могут применяться при производстве компонентов для сухих декоративных смесей. Решение проблемы разработки добавок с применением местных сырьевых ресурсов позволит снизить стоимость декоративных ССС и повысить их качество.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка составов и технологии производства декоративных известковых сухих строительных смесей на основе местных материалов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
исследовать свойства глинистого сырья Пензенского региона, пригодного для получения минеральных и органоминеральных добавок для сухих смесей;
разработать состав и технологию производства декоративных сухих смесей;
определить реологические, технологические свойства отделочных составов и эксплуатационные свойства покрытий на их основе.
Научная новизна работы. Предложено применять в качестве тиксотропной добавки в известковых сухих строительных смесях органоминеральную добавку на основе смешанослойных глин. Установлены закономерности адсорбции анионных и неионогенных органических добавок на поверхности смешанослойных глин. Установлено, что адсорбция органической добавки способствует гидрофилизации поверхности глины и повышению ее эффективной удельной поверхности.
Установлена возможность применения в качестве минеральных добавок смешанослойной глины, обожженной при более низких температурах (450-500 С). Установлены закономерности структурообразования известковых отделочных составов с добавлением минеральных добавок. Методом РФА и химического анализа выявлено, что образцы на основе составов с минеральной добавкой, обожженной при температуре
450-500 С, характеризуются большим содержанием цеолитов, уменьшением Ca(OH)2, увеличением количества химически связанной извести на 31,8 %. Показано, что введение в известково-песчаный состав обожженной при температурах 450-500 С глины способствует повышению прочности при сжатии в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения, составляющему в зависимости температуры обжига и вида глины – 2-2,6 раза. Разработана модель твердения известково-песчаных растворов.
Практическая значимость работы. Разработаны составы декоративных сухих строительных смесей, предназначенных для внутренних отделочных работ и содержащие известь-пушонку, кварцевый (или цветной) песок, полимерную, органоминеральную и минеральную добавки. Отделочный слой на основе разработанной смеси характеризуется следующими показателями: адгезионная прочность Rадг = 0,60-0,76 МПа, когезионная прочность Rkog = 0,35-0,36 МПа, паропроницаемость
m = 0,055-0,058 мг/мчПа, условный коэффициент трещиностойкости
Ктр = 0,54-0,58, водопоглощение по массе Wт = 12,29-13,62 %, коэффициент размягчения Кр = 0,48-0,52, модуль упругости Еупр = 40-50 МПа, модуль деформации Едеф = 20,59-24,00 МПа, усадочные деформации
e = 0,027-0,034 %.
Разработана технология и рецептура минеральной добавки для известковых ССС, заключающаяся в низкотемпературном обжиге глин при температуре 450-500 С.
Разработана технология и рецептура органоминеральной добавки для сухих строительных смесей, заключающаяся в адсорбции анионных и неионогенных ПАВ на поверхности смешанослойных глин с повышенным содержанием монтмориллонита. Предложено при производстве органоминеральной добавки применять глину Камешкирского месторождения, в качестве органической добавки использовать неионогенное поверхностно-активное вещество ОП-10.
Разработаны технологическая схема производства декоративной сухой отделочной смеси и проект стандарта организации СТО 3.003-2013 «Смеси сухие строительные. Технические условия». Определены технико-экономические показатели производства сухой строительной смеси.
Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ООО РСУ «Спецработ».
Апробация работы. Основные результаты работы представлены и доложены на международной научной конференции «Проблемы развития строительной отрасли: теория и практика» (г. Пенза, 2011 г.), международной конференции «Современное состояние и перспективы развития строительной отрасли» (г. Пенза, 2011 г.), VI международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (г. Пенза, 2011 г.), научно-практической конференции «У.М.Н.И.К.» (г.Пенза, 2011 г.), научно-практической конференции «Научные итоги 2012 г.» (г. Харьков, 2012 г.), VII международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (г. Пенза, 2012 г.).
Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 13 научных публикациях, в том числе 6 статей в журналах, входящих в перечень ВАК.
Достоверность результатов работы обеспечивается сопоставлением результатов экспериментальных исследований с производственным апробированием, статистической обработкой результатов экспериментальных исследований, проведением исследований на оборудовании, прошедшем метрологическую поверку.
На защиту выносятся:
-
закономерности получения органоминеральной добавки;
-
закономерности получения минеральной добавки;
-
результаты исследований процессов структурообразования известковых декоративных ССС;
-
составы и технология декоративных ССС для внутренней отделки стен общественных и жилых зданий.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, библиографического списка и приложений. Работа изложена на
170 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка, 43 таблицы, список литературы из 150 наименований, 4 приложения.
