Введение к работе
Актуальность. Целями экономической политики государства Мозамбик являются обеспечение фундаментальной основы для развития страны, улучшение условий жизни людей, укрепление суверенности государства и национального единства путем участия граждан в проведении экономической политики и эффективного использования материальных ресурсов. Одним из приоритетных направлений развития страны является обеспечение жителей страны комфортным недорогим жильем, что предусматривает увеличение объемов строительства и производства строительных материалов. Одновременно, в связи с тенденцией удорожания энергоресурсов во всем мире, вопросы повышения эффективности использования естественных энергетических ресурсов республики Мозамбик совпадают с теми же проблемами в России, США и Европы. Климат северной части Мозамбика субэкваториальный, центральной и южной - тропический. Среднегодовые температуры колеблются от +30С на севере до +22С на юге и до +18С в горных областях плато Ньяса, что предполагает обеспечение микроклимата в помещениях за счет вентиляции и кондиционирования.
В соответствии с Европейской директивой об эффективности конечного использования энергии и предоставление энергетических услуг (EU directive on energy end-use efficiency and energy service) (директива EPBD) в Европе разработаны проекты стандартов в области вентиляции, кондиционирования воздуха и качества микроклимата в помещении. Разрабатываемые стандарты учитывают взаимосвязь трех основных положений EPBD и рассматриваются как единое целое: требования к энергетическим характеристикам зданий и их расчеты, сертификаты на энергетические характеристики (энергетическая паспортизация) и проведение регулярных проверок.
Среди стеновых теплоизоляционных материалов одним из перспективных, позволяющим обеспечить высокую теплозащиту от жары и микроклимат в помещениях, является экологически чистый негорючий неавтоклавный пенобетон. Возможность монолитной заливки на фоне тенденции к увеличению доли монолитно-каркасного домостроения предопределяет рост потребности в этом материале. Однако присущие пенобетону недостатки (низкие прочностные характеристики, значительные деформации усадки и др.) сужают область его рационального использования. Все это обусловливает актуальность работ по расширению номенклатуры теплоизоляционных материалов на сырьевой базе республики Мозамбик, в том числе, увеличению объемов производства монолитного теплоизоляционного пенобетона, повышению стабильности его качества, снижению деформационных усадочных явлений, разработки основных положений по проектированию теплозащиты из пенобетона с учетом накопленного большего опыта по проектированию и производству пенобетона в РФ.
Работа выполнялась по заказу фирмы HECTOR CONSTRUQOES, LTD (Мозамбик).
Цели работы. Разработка составов и технологических приемов получения теплоизоляционного пенобетона для монолитного домостроения с улучшенными показателями качества на сырьевой базе республики Мозамбик.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
обоснование необходимости устройства стеновых конструкций с повышенной теплозащитой с применением пенобетонов в условиях жаркого климата республики Мозамбик;
обоснование основных требований к сырьевым материалам и добавкам-стабилизаторам структурной прочности пенобетонов;
изучение процессов гидратации, протекающих в пенобетонной смеси на цементах разного типа;
изучение причин усадочных деформаций пенобетонных смесей и пенобетонов и разработка приемов и рекомендаций по их снижению;
- подготовка нормативно-технических документов на пенобетоны для реали
зации теоретических и экспериментальных исследований в промышленных
условиях;
- апробация полученных результатов в производственных условиях и опреде
ление технических свойств изготовленных теплоизоляционных пенобетонов;
-внедрение результатов исследований.
Научная новизна. Получены количественные зависимости физико-механических характеристик теплоизоляционных пенобетонов от типа цементов, фракционного состава компонентов и вида добавки-стабилизатора структурной прочности.
Установлено, что в качестве стабилизатора структурной прочности пенобетонной смеси эффективней использовать полиамидную фибру длиной до 11 мм, способствующую снижению деформационных усадок; для повышения прочности цемент должен содержать не менее 20 мас.%, частиц размером до 5 мкм, в качестве минеральной добавки цемент может иметь карбонатную породу; в качестве заполнителя следует применять кварцевые пески с размером частиц до 0,16 мм.
Установлены особенности процессов гидратации цементов в тонких межпо-ровых стенках поризованного цементного камня. Показано, что на цементах высокой дисперсности при длительном твердении в тонких межпоровых перегородках идет процесс полной гидратации цемента с частичной карбонизацией гидроксида кальция; высокая дисперсность и присутствие карбоната кальция в цементе способствует формированию ровного рельефа внутренней поверхности пор без видимых сквозных отверстий между крупными порами, а также повышению плотности цементного камня в межпоровых перегородках, что обеспечивает повышение прочности всего поризованного композита.
Выявлены факторы, определяющие деформационные изменения на каждом этапе изготовления и эксплуатации. Показано, что первичные (технологические) причины деформаций пенобетонов в дальнейшем определяют вторичные (эксплуатационные) деформации. При неправильно выбранных сырьевых компонентах, не соблюдении тепловлажностного режима твердения и хранения на складе, пенобетонные блоки при эксплуатации будут подвержены сильным усадочным явлениям. Разработаны приемы и рекомендации для снижения усадочных деформаций на разных этапах.
Практическое значение работы. Предложены составы получения пенобе-тонов средней плотностью 250-300 кг/м для монолитной теплоизоляции с
прочностью не менее 1,0-1,2 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом
состоянии 0,053-0,09 С), сопротивлением паропроницанию 0,25-0,30
мг/(м-ч-Па) низкими усадочными деформациями.
Разработаны рекомендации по снижению деформационных усадочных явлений в теплоизоляционном пенобетоне.
Разработан комплект технологической документации: стандарт организации на монолитный теплоизоляционный пенобетон и рекомендации по проектированию и возведению ограждающих конструкций жилых и общественных зданий в условиях жаркого тропического климата Мозамбик с применением монолитного пенобетона.
Внедрение результатов исследования. Составы пенобетонных смесей на тонкодисперсных цементах с синтетической фиброй и дисперсным песком апробированы в ООО «СОТИМ» (г.Старый Оскол); при техническом содей-ствии автора была выполнена теплоизоляция перекрытия площадью 400 м из монолитного пенобетона плотностью 300-350 кг/м .
Подготовлен проект протокола о намерениях на внедрение технологии пенобетона с фирмой HECTOR CONSTRUgOES, LTD (Мозамбик).
Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе: при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»; бакалавров и магистров по направлению «Строительство».
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации доложены и обсуждены на: Международной научно-технической конференции «Пенобетон-2010» (Санкт-Петербург, 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов» (Пенза, октябрь 2008 г.); Международной научно-технической конференции «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, декабрь 2008 г.); Международной научно-технической конференции с элементами научной школы для молодежи «Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях» (Якутск, ноябрь 2009г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 5 научных статьях, в том числе в 3-х статьях в центральных рецензируемых изданиях из перечня, определенного ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, включающего 29 таблиц, 36 рисунков, списка литературы из 152 наименований, 8 приложений.
