Повышение эффективности древесно-цементных композиций комплексными добавками

Горностаева, Елена Юрьевна

Строительные материалы и изделия

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Повышение эффективности древесно-цементных композиций комплексными добавками

кандидата технических наук: Горностаева, Елена Юрьевна
город: Белгород
год: 2012
специальность ВАК РФ: 05.23.05

Диссертация по строительству на тему «Повышение эффективности древесно-цементных композиций комплексными добавками»

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности древесно-цементных композиций комплексными добавками"

На правах рукописи

ГОРНОСТАЕВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ КОМПЛЕКСНЫМИ ДОБАВКАМИ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕКШ

Белгород-2012

005057293

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образовани «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Лукутцова Наталья Петровна

Официальные оппоненты- Логанина Валентина Ивановна

доктор технических наук, профессор Пензенский государственный университет архитектуры и строительства,зав. кафедрой «Стандартизация,сертификация и аудит качества»

- Чернышева Наталья Васильевна кандидат технических наук, доцент Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, доцент кафедры «Строительное материаловедение, изделия и конструкции»

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Сибирская государственна

автомобильно-дорожная академия»

Защита состоится "24" декабря 2012 года в 14-30 час. на заседани диссертационного совета Д 212.014.01 в Белгородско] государственном технологическом университете (БГТУ) им. В.1 Шухова по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, главны корпус, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Отзывы на автореферат диссертации, заверенные печатью, просим направлять по адресу:

Автореферат разослан "_"_2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор |<=—!-»» —---Г.А. Смоляго

Актуальность. В настоящее время основным направлением развития производства строительных материалов и изделий является широкое использование техногенного сырья, в том числе и древесных отходов. Это связано с ограниченностью ресурсов, необходимостью дальних перевозок, высокой материало- и энергоемкостью ряда технологических процессов добычи и переработки сырья, в значительной мере сдерживающих развитие промышленности строительных материалов на основе природных ресурсов.

В соответствии с программой развития малоэтажного строительства на территории Брянской области разработана подпрограмма «Развитие малоэтажного строительства» долгосрочной целевой программы «Жилище» (2011—2015 годы). В рамках данной подпрограммы планируется предоставление субсидий муниципальным образованиям на разработку градостроительной документации и строительство инженерных сетей для малоэтажной застройки. Для этого отрасль производства строительных материалов, изделий и конструкций должна обладать достаточной сырьевой базой.

Получение древесно-цементных композиций, как экологически безопасных для здоровья человека материалов, на основе отходов лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий позволит сохранить земельные угодья, поскольку при этом исключается необходимость их утилизации и отведения площадей под отвалы, а также позволит улучшить экологическую обстановку как г. Брянска, так и Брянской области.

Актуальным является получение древесно-цементных композиций (ДЦК) на основе отходов деревообрабатывающей и деревоперерабатывающей промышленности. Повышение

эффективности древесно-цементных композиций на основе древесных отходов возможно путем модифицирования структуры микро- и нанодисперсными добавками.

Диссертационная работа выполнена в рамках фундаментальной НИР по заданию Министерства образования и науки РФ 7.1429.2011 «Развитие теории синтеза и модифицирования наноструктурированных строительных композиционных материалов с разработкой методов оптимизации несущих и ограждающих кон-

струкций на их основе»; мероприятия 1.4.1 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013г по теме «Исследование влияния добавок на свойства древесно-цементных композиций» на базе научно-образовательного центре МГСУ.

Цель и задачи работы. Повышение эффективности древесно-цементных композиций на основе использования отходов за счет модификации их структуры микро- и нанодисперсными добавками нг основе кремнезема.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- оптимизация размеров частиц древесного заполнителя прк помощи компьютерного моделирования;

- изучение состава и свойств древесно-цементных композиций при введении добавки микрокремнезема;

- исследование механизма влияния добавок с наноразмернымг частицами кремнезема на физико-технические свойства и структур) древесно-цементных композиций;

- подбор оптимальных составов древесно-цементных композиций с использованием добавок с микро- и наноразмерными частицам1 кремнезема с последующим изучением характеристик получаемых композитов;

технико-экономическое обоснование использованш комплексных добавок в технологии производства мелкоштучных стеновых блоков из древесно-цементных композиций с применением модификаторов;

подготовка нормативных документов для реализацш теоретических и экспериментальных исследований. Внедрение результатов исследования.

Научная новизна работы.

Предложены принципы повышения эффективности древесно-цементных композиций путем целенаправленного регулирования их структуры на макро-, микро- и микроуровне за счет оптимизации размеров частиц древесного заполнителя, применения добавок микро- и нанодисперсного кремнезема и их комплексного использования.

Установлено, что за счет оптимизации зернового состава древесного заполнителя с помощью математического и компьютерного моделирования с использованием пакета Model Vision Studium (MvS, версия 4), позволяющего в динамическом режиме проанализировать и подобрать оптимальный дисперсионный состав древесного заполнителя предел прочности при сжатии ДЦК увеличивается на 15-20 % в зависимости от состава древесно-цементных композиций.

Показано, что использование добавок с наноразмерными частицами кремнезема, полученные по золь-гель методу и ультразвуковым способом, приводят к снижению общей площади пор в 5 раз (от 22560 до 4450 см2/г), объема пор в 4 раза (от 0,066 до 0,016 см3/г) при некотором увеличении среднего диаметра пор от 0,011 до 0,014 мкм. При увеличении содержания добавки с содержанием наноразмерных частиц кремнезема, полученной ультразвуковым методом, до 0,2 % (в пересчете на сухое вещество) предел прочности при сжатии увеличивается до 3,15 МПа, т.е. на 92 %.

Установлено, что модификация структуры ДЦК микрокремнеземом приводит к снижению не только общей площади пор от 22560 см2/г до 16050 см2/г (на 28,8 %), но и объема и диаметра, что позволяет получать древесно-цементные композиции с пределом прочности при сжатии до 7,5 МПа, что более чем в 30 раз превышает прочность контрольных образцов.

Выявлен механизм влияния добавок содержащих микро- и наноразмерные частицы микрокремнезема и кремнезема на структуру и физико-технические свойства древесно-цементных композиций. Установлено, что за счет гидравлической активности МК и добавки с наноразмерными частицами микрокремнезема и кремнезема (размер частиц от 15 до 200 нм) в структуре цементной матрицы происходит интенсивное образование гидросиликатов кальция, уплотняющих структуру древесно-цементных композиций.

Доказано, что комплексное использование добавок микро- и нанокремнезема позволяет повысить предел прочности при сжатии на 98 % и снизить водопоглощение на 50-60 % при экономии цемента до 50 %.

Практическое значение работы. Разработаны оптимальные

составы ДЦК с использованием добавок микро- и нанодисперсного кремнезема, позволяющие получать материалы с улучшенными физико-техническими характеристиками.

Получены оптимальные составы древесно-цементных композиций с комплексными добавками, позволяющие получать материалы с пределом прочности при сжатии до 15 МПа, со средней плотностью от 580 до 930 кг/м3, водопоглощением от 15 до 60 %, при этом экономия цемента достигает 20...50 %.

Предложена технология производства стеновых блоков на основе древесно-цементной композиции с использованием микро- и нанодисперсных добавок.

Разработана программа компьютерного моделирования с использованием пакета Model Vision Studium (MvS, версия 4), позволяющая в динамическом режиме анализировать и оптимизировать дисперсионный состав древесного заполнителя.

Внедрение результатов исследований. Результаты проведенных исследований позволили апробировать и внедрить в производство научно-обоснованные способы получения древесно-цементных композиций с улучшенными физико-техническими показателями за счет использования комплексных добавок.

Для внедрения результатов работы разработаны технические условия ТУ 5745-003-65808240-2012 «Наномодификатор кремнеземистый для бетонов».

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 270800 «Строительство» профилям: «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»; инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на конференциях и выставках

ного уровня: на Международной научно-практической конференции «Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (Брянск 2009, 2010); научно-технической конференции «Молодежь и научно-технический прогресс» (Брянск, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» (Самара, 2010); V и VI Академических чтениях РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2010, 2011), выставка «RusnanotechExpo» (Москва, 2011), Open Innovations Expo (Москва, 2012).

Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в шести научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ и одном зарубежном журнале. Подана заявка на изобретение «Сырьевая смесь для получения строительных материалов на основе древесно-цементной композиции».

Объем п структура работы. Диссертация состоит из пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, включающего 37 таблиц, 12 рисунков и фотографий, списка литературы из 96 наименований, 2 приложения.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментально-теоретических исследований влияния микродисперсного кремнезема на состав, свойства и микроструктурные особенности древесно-цементных композиций;

- механизм влияния добавок с наноразмерными частицами на физико-технические свойства и структуру древесно-цементных композиций;

зависимости влияния комплексного использования микронаполнителя и добавок с наноразмерными частицами на физико-механические показатели ДЦК;

- технология изготовления стеновых блоков из древесно-цементных композиций на основе древесных отходов с использованием микро- и нанодисперсных добавок;

- технико-экономическое обоснование и внедрение результа-

тов исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Для производства древесно-цементных композиций в настоящее время применяются различные целлюлозосодержащие заполнители растительного происхождения. Органические заполнители наряду с присущими им ценными свойствами (малая средняя плотность, хорошая смачиваемость и др.) обладают рядом специфических свойств, оказывающих существенное влияние на процессы структурообразования, структурно-механические и строительные свойства композитов.

Анализ литературных источников показал, что из всех специфических особенностей органических заполнителей наиболее хорошо изучена их агрессивность по отношению к цементу.

Известно, что наиболее вредное воздействие оказывают легкорастворимые простейшие сахара: сахароза, глюкоза, фруктоза и часть гемицеллюлозы, способной в определённых условиях перейти в форму таких Сахаров, и в меньшей степени опасны крахмал, танниды и смолы. С целью уменьшения отрицательного влияния водорастворимых экстрактивных и легкогидролизуемых веществ нг прочность ДЦК были предложены различные способы и технологические приёмы, сущность которых заключалась в частичном удалении легкогидролизуемых веществ из древесного заполнителя, а также в переводе простейших Сахаров в нерастворимые или безвредные для вяжущего соединения, в ускорении твердения (т. е. в сокращении времени воздействия Сахаров на процессы твердения). Однако применяемые способы «минерализации» древесного заполнителя, хотя и повышают скорость нарастания прочности в начальный период, всё же не позволяют получать достаточно прочный материал. Следовательно, наличие таких веществ в заполнителе можно рассматривать как один из недостатков.

Еще одним недостатком является крупнопористая структура древесно-цементных композиций с незаполненным межзерновым пространством (80...90 % объёма твёрдого тела занимает древесный заполнитель и только 10...20 % приходится на цементный камень), характеризующаяся недостаточным для заполнения пустот

между частицами органического целлюлозного заполнителя объёмом цементного камня.

Обширным исследованиям в области получения древесно-цементных композиций посвящены работы отечественных и зарубежных специалистов: Ачкабаев A.A., Ашкенази Е.К., Aitcin P.C., Баженов Ю.М., Бужевича Г.А., Бухаркин В.Н., Горчаков Г.И., Домокеев А.Г., Евсеев Г.А., Зингельбойм С.Н., Карери Дж., Кауфман Б.И., Клименко М.И., Купер Г.А., Мазур Ф.Ф., Мартынов К.Я., Минас А.И., Морданов М.К., Наназашвили И.Х., Ногин К.И., Оболевская А.Б., Подчуфаров B.C., Поволоцкий A.C., Рыбьев И.А., Рюмина З.П., Саргина Е.М., Свиридов С.Г., Sing S.M., Скоблов Д.А., Соломатов В.И., Умяков П.Н., Шмидт Л.М., Штрейс Б.Г., Щеглов В.П. и других.

В связи с вышеизложенным, рабочей гипотезой диссертационной работы является возможность улучшения физико-технических характеристик древесно-цементных композиций путем оптимизации структуры цементного камня на макро-, микро- и наноуровнях за счет регулирования размеров частиц древесного заполнителя, применения добавок микро- и нанодисперсного кремнезема и их комплексного использования (рис. 1). Ожидается, что такая модификация позволит получить строительные материалы с достаточно высоким пределом прочности при сжатии и низкими средней плотностью и водопоглощением.

Схема повышения эффективности арболита

на макроуровне

>вне |

Оптимпздияэернового состава органического ззюлнителя

на мнкроуровнс

Использование микронаполнителей,

повышающих плотность структуры и снижающих пористость

.У

на наноуровне

Исполыовшие добавок с нагорав МЕРНЫМИ частицами, которые снижают пористость на наиоуровае

Рис. 1 — Схема повышения эффективности арболита

Для проведения исследований в диссертационной работе использовались: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н, произведенный ЗАО «Мальцовский портландцемент»; органический заполнитель, представляющий собой опилки как хвойных, так и лиственных пород деревьев (сосна, ель, дуб, ольха, береза, осина и другие); | микрокремнезем конденсированный марки МК-85 с удельной поверхностью 120 м2/кг, насыпной плотностью 250 кг/м и истинной плотностью 2200 кг/м3; добавка с наноразмерными частицами кремнезема, полученная по золь-гель методу; добавка с наноразмерными частицами микрокремнезема, полученная путем ультразвукового диспергирования МК.

На первом этапе производили оптимизацию зернового состава арболита с помощью математического и компьютерного моделирования с использованием пакета Model Vision Studium (MvS, версия 4), позволяющего в динамическом режиме проанализировать и подобрать требуемый дисперсионный состав древесного заполнителя.

Граф гибридного автомата, построенный средствами пакета MvS и называемый в принятой терминологии картой поведения, показан на рисунке 2.

смесь сиго2 5 спго5 enrol 0 сито20 сиго40

•—»CD—KZ)—tCD—t>CD—О—О—*§>

Рис. 2 - Карта поведения модели

Пакет МуБ решает следующие основные задачи:

поддерживает интерфейс пользователя для создания математической модели исследуемой системы, а также обеспечивает контроль корректности этой модели;

-обеспечивает автоматическое построение компьютерной модели, соответствующей заданной математической;

- обеспечивает корректное проведение активного вычислительного эксперимента с компьютерной моделью на уровне абст-

ракции математической модели.

Установлено, что оптимизация зернового состава органического заполнителя позволяет получать ДЦК (без введения добавок) с пределом прочности при сжатии 0,24 МПа, что на 15 % превышает прочность образцов изготовленных без оптимизации зернового состава заполнителя (0,20 МПа).

Перспективным и эффективным является широкое использование различных органических и неорганических добавок для улучшения качества ДЦК, а в последнее время все более актуальным становится вопрос модификации строительных композитов с помощью микронаполнителей.

Согласно имеющимся литературным данным, прочность арболита удается увеличить лишь на 10... 15 % почти при полном удалении легкогидролизуемых веществ из древесного заполнителя. Следовательно, наличие таких веществ в заполнителе можно рассматривать лишь как один из его недостатков. Это означает, что кроме химической агрессивности (содержание экстрактивных и легкогидролизуемых веществ) древесный заполнитель обладает и другими специфическими свойствами, которые отрицательно воздействуют на структурную прочность ДЦК и поэтому должны учитываться в технологии их производства.

Среди активных минеральных добавок техногенного происхождения, применяемых в современной технологии производства строительных материалов, изделий и конструкций, за рубежом и в нашей стране, особое место принадлежит микрокремнезему (МК), так как использование, при производстве строительных материалов, позволяет повысить прочностные характеристики изделий. Высокая его активность определена наличием диоксида кремния аморфной модификации и наличием ультрадисперсных частиц сферической формы со средним диаметром 0,1-0,3 мкм и удельной поверхностью 120 м2/кг.

На основании выше изложенных фактов, было решено использовать микрокремнезем в качестве микродисперсной добавки в древесно-цементных композициях.

Микродисперсная добавка вводилась в древесно-цементную смесь в количестве от 3 до 100 % от содержания цемента.

Установлено, что зависимости средней плотности, коэффи-

циента теплопроводности, предела прочности при сжатии и водопоглощения от содержания добавки микрокремнезема носят экстремальный характер (рис. 3).

Минимальное значение средней плотности и коэффициента теплопроводности наблюдается при содержании добавки микрокремнезема от 3 до 6 % от массы цемента, в то время как максимальная прочность при содержании МК от 16 до 30 % и минимальное водопоглощение при 30 - 40 % микронаполнителя.

'00

Е 500 г! 400

О 3 б 9 10 13 16 20 30 40 50 60 ТО 30 90 100 Смгрнннглшро^ешгдац, % от массы наша

0 3 6 9 10 1! 16 20 30 40 50 60 70 80 90100 Соиржаш шр иугаккмг, 'л от ласш леша

чо о о о о « т ш о*

Содержание микрокремнезема,...

120

^00

£80

¡60

§40 о

о оэ

О ЧО О ЧО

о о о о VI г-- о

Содержание микрокремнезема, % от.

Рис. 3 - Графики зависимостей физико-технических свойств ДЦК от количества микронаполнителя: а - средняя плотность, кг/м3; б - коэффициент теплопроводности, Вт/м-°С; в - прочность, МПа; г - водопоглощение, %

Увеличение плотности и предела прочности при сжатии древесно-цементных композиций происходит за счет двух основных факторов: наличия диоксида кремния аморфной модификации в добавке микрокремнезема, вступающего в реакцию с гидросиликатом кальция с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция и уплотняющего действия микрочастиц, заполняющих пространство между частицами цемента в тесте и продуктами гидратации в цементном камне.

х10000 хЗОООО

Рис. 4 - Микроструктура древесно-цементной композиции а - без добавок; б - с добавкой микрокремнезема

Исследования микроструктуры подтвердили, что на образце контрольного состава древесно-цементной композиции (рис. 4 а) образующиеся гидросиликаты кальция неравномерно покрывают поверхность органического заполнителя. При введении в состав ДЦК добавки микрокремнезема кроме образования гидросиликатов кальция, равномерно и плотно покрывающих древесный заполнитель, наблюдаются шарообразные включения микрокремнезема (рис. 4 6), заполняющие пространство между новообразованиями цементного камня и заполнителем.

Рентгенофазовый анализ контрольного состава ДЦК и образца модифицированного микрокремнеземом (рис. 5) также показал, что клинкерные зерна алита в цементном камне контрольного состава древесно-цементной композиции гидратировались на 53 %, в то время как в ДЦК с микрокремнеземом на 74 %.

Прочность является наиболее концептуальной характеристикой древесно-цементных композиций и в основном зависит от поровой структуры и фазового состава цементного камня.

контрольный состав ДЦК, б - состав ДЦК с микрокремнеземом

Использование добавки микрокремнезема в ДЦК приводит к изменениям не только фазового состава, но и поровой структуры цементного камня в результате образования низкоосновных гидросиликатов кальция типа С8Н(1), что и является основным фактором повышения плотности и прочности.

Пористость цементного камня древесно-цементных композиций с добавкой микрокремнезема, определяемой методом ртутной порометрии, представлена в таблице 1.

Таблица 1

Результаты исследований пористости 1 [ЦК

Состав образца Общая площадь пор, см2/г Объем пор, см3/г Средний диаметр пор, мкм

Контрольный 22560 0,066 0,011

ДЦК+МК 16050 0,043 0,009

Установлено, что использование микрокремнезема в качестве микродисперсной добавки приводит к снижению не только общей площади пор от 22560 см2/г до 16050 см2/г, т.е. на 28,8 %, но и объема пор и их диаметра.

Введение в состав цементного камня МК не изменяет общую пористость, но влияет на пористость дифференциальную. Установлено, что уменьшение количества капиллярных пор сопровождается соответственным увеличением пор геля, что является следствием повышения степени гидратации и увеличения количества низкоосновных гидросиликатов кальция С8Н(1). Указанная тенденция усиливается при увеличении дозировки добавки микрокремнезема в составе древесно-цементных композиций.

Для модифицирования структуры древесно-цементных композиций применяли добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученные различными способами. Добавка с наноразмерными частицами кремнезема (НМк), получаемая путем ультразвукового диспергирования микрокремнезема, и добавка с наноразмерными частицами кремнезема (НК), получаемая по золь-гель методу, вводились в состав ДЦК вместе с водой затворения в количестве от 0,03 до 0,2 % (в пересчете на сухое вещество). Результаты испытаний образцов модифицированных добавками с наноразмерными частицами приведены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние добавок с наноразмерными частицами на _физико-технические свойства ДЦК__

№ п.п. Состав композиции ро_ кг/м3 к, Вт/м-°С Ясж, МПа Вт, %

1 2 3 4 5 6

1 ДЦК (контрольный) 747 0,322 0,24 86,5

2 ДЦК+НМк (0,03 %) 608 0,242 0,77 98,1

ч ДЦК+НМк (0,06 %) 610 0,243 0,85 87,3

4 ДЦК+НМк (0,09 %) 614 0,245 0,92 81,0

5 ДЦК+НМк (0,13 %) 619 0,248 1,02 72,3

6 ДЦК+НМк (0,16 %) 622 0,250 1,10 69,6

7 |ДЦК+НМк (0,20 %) 628 0,253 1,27 62,3

8 ДЦК+НК (0,03 %) 712 0,302 1,86 49,2

9 ДЦК+НК (0,06 %) 715 0,303 2,10 47,4

10 ДЦК+НК (0,09 %) 734 0,314 2,49 46,9

11 ДЦК+НК (0,13 %) 745 0,321 2,70 45,9

12 ДЦК+НК (0,16 %) 757 0,328 2,76 44,1

13 ДЦК+НК (0,20 %) 759 0,329 3,15 43,5

Установлено, что использование добавки НМк в количестве 0,03 % позволяет снизить среднюю плотность на 18,6 %, а коэффициент теплопроводности на 25 %, при этом увеличиваются предел прочности при сжатии (на 69 %) и водопоглощение (на 12 %).

При увеличении содержания НМк до 0,2 % предел прочности при сжатии увеличился на 80 %, водопоглощение снизилось на 28 %. Средняя плотность и коэффициент теплопроводности при увеличении содержания добавки с наноразмерными частицами микрокремнезема изменяются незначительно.

Использование добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученной золь-гель методом, в количестве 0,03 % приводит к незначительному снижению средней плотности (на 4,7 %) и коэффициента теплопроводности (на 6,2 %), по сравнению с контрольным составом, предел прочности возрастает на 87 %, а водопоглощение снижается на 40 %. При увеличении НК до 0,2 % происходит увеличение предела прочности при сжатии на 92 %, водопоглощение снижается на 50 %.

Установлено, что использование добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученная методом ультразвукового диспергирования, приводит к снижению общей площади пор с 22560 до 4470 см2/г, т.е. в 5 раз, объема пор от 0,066 до 0,017 см3/г, т.е. в 4 раза при некотором увеличении среднего диаметра пор от 0,011 до 0,012 мкм.

Таблица 3

Пористость ДЦК модифицированных добавками с наноразмерными частицами_

Состав образца Общая площадь пор, см2/г Объем пор, см3/г Средний диаметр пор, мкм

Контрольный 22560 0,066 0,011

ДЦК + добавка с наноразмерными частицами кремнезема, полученная ультразвуковым методом 4470 0,017 0,012

ДЦК + добавка с наноразмерными частицами кремнезема, полученная по золь-гель методу 4350 0,016 0,014

При исследовании пористости образцов, модифицированных добавками с наноразмерными частицами, установили, что:

- при модифицировании структуры ДЦК добавкой НМк общая площадь пор снижается на 80 %, а объем пор на 74 %, средний диаметр пор увеличивается на 8 %, по сравнению с контрольным образцом, и снижается на 14 %, по сравнению с образцом модифицированным НК;

использование добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученной золь-гель методом, приводит к снижению общей площади пор на 81 %, объема пор на 76 %, средний диаметр пор при этом увеличивается на 21 %.

Использование добавок с наноразмерными частицами для повышения эффективности древесно-цементных композиций обусловлено способностью добавок взаимодействовать с гидросили-

катами кальция образуя труднорастворимые смешанные соли, которые кальматируют поры, что подтверждается данными микроскопических исследований (рис. 6).

Рис. 6 - Микроструктура древесно-цементной композиции а — с добавкой содержащей наноразмерные частицы кремнезема,

полученная золь-гель методом; 6- с добавкой содержащей наноразмерные частицы кремнезема, полученная ультразвуковым диспергированием

Для модифицирования структуры древесно-цементных композиций на микро- и наноуровнях одновременно вводили в смесь микрокремнезем (предварительно смешанный с цементом) и добавки с наноразмерными частицами кремнезема (вместе с водой затворения). Результаты испытаний модифицированных образцов ДЦК приведены в таблице 4.

Совместное использование МК в количестве 20 % и добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученной ультразвуковым методом (НМк), в количестве 0,03 % позволяет повысить предел прочности при сжатии на 82 %, снизить среднюю плотность на 21 %, а коэффициент теплопроводности на 28 %. При дальнейшем увеличении содержания НМк до 0,20 % предел прочности увеличивается на 93,5 %, водопоглощение снижается на 43%.

Средняя плотность при увеличении содержания добавки возрастает, по сравнению со средней плотностью ДЦК, в состав которой помимо 20 % микрокремнезема вводили 0,03 % добавки НМк, но остается на 10 % ниже значения средней плотности контрольного состава.

Таблица 4

Результаты испытаний ДЦК модифицированных на микро- н макроуровнях _

№ п.п. Состав композиции Ро, кг/м3 К Вт/м °С МПа Вт, %

1 2 4 5 6

1 ЦЦК (контрольный) 747 0,322 0,24 86,5

2 ДЦК+МК(20 %)+НМк(0,03 %) 592 0,233 1,31 89,6

3 ДЦК+МК(20 %)+НМк(0,06 %) 622 0,250 1,43 72,3

4 ДЦК+МК(20 %)+НМк(0,09 %) 641 0,261 2,24 65,4

5 ЦЦК+МК(20 %)+НМк(0,13 %) 665 0,274 2,78 57,6

6 ЦЦК+МК(20 %)+НМк(0,16 %) 670 0,277 3,1 52,1

7 ЦЦК+МК(20 %)+НМк(0,20 %) 676 0,281 3,71 49,2

8 ДЦК+МК(20 %)+НК(0,03 %) 671 0,278 3,52 65,3

9 ЦЦК+МК(20 %)+НК(0,06 %) 703 0,296 5,30 66,4

10 ЦЦК+МК(20 %)+НК(0,09 %) 712 0,302 4,12 67,9

11 ЦЦК+МК(20 %)+НК(0,13 %) 712 0,302 3,67 66,6

12 ЦЦК+МК(20 %)+НК(0,16 %) 700 0,295 2,05 63,5

13 ЦЦК+МК(20 %)+НК(0,20 %) 688 0,288 1,38 60,8

14 ЦЦК+МК(20 %)+НК(0,06 '/о)+НМк(0,20 %) 630 0,254 15,0 52,3

При совместном использовании 20 % МК и 0,03 % (в пересчете на сухое вещество) добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученной по золь-гель методу (НК), наблюдается увеличение предела прочности при сжатии на 93 %. Водопоглощение, средняя плотность и коэффициент теплопроводности снижаются на 24, 10 и 14 % соответственно.

Увеличение содержания НК до 0,06 % приводит к увеличению предела прочности при сжатии на 95 %, дальнейшее увеличе-

ние добавки приводит к снижению предела прочности при сжатии до 1,38 МПа.

Использование двух добавок, 20 % микрокремнезема и 0,09 % добавки НК, приводит к увеличению средней плотности и коэффициента теплопроводности, при дальнейшем увеличении содержания НК до 0,2 % приводит к снижению средней плотности на 8 %, коэффициента теплопроводности на 11 %, водопоглощения на 30 %.

При комплексном использовании микронаполнителя в количестве 20 %, НМк - 0,2 % и добавки с наноразмерными частицами кремнезема, полученной золь-гель методом, - 0,06 % получили материал с пределом прочности при сжатии на 98 % превышающем аналогичный показатель контрольного состава древесно-цементной композиции.

Таблица 5

Результаты исследований пористости ДЦК модифицированных _микро- н нанодисперсным кремнеземом _

Состав образца Общая площадь пор, см2/г Объем пор, см3/г Средний диаметр пор, мкм

Контрольный 22560 0,066 0,011

ДЦК +МК + добавка с наноразмерными частицами кремнезема, полученная ультразвуковым методом 10680 0,037 0,012

ДЦК+МК + добавка с наноразмерными частицами кремнезема, полученная по золь-гель методу 10230 0,033 0,012

ДЦК+МК + добавки с наноразмерными частицами кремнезема 13460 0,031 0,08

Результаты порометрии (таблица 5) позволяют сделать вывод о том, что общая площадь пор образцов ДЦК с микрокремнеземом и добавками, содержащими наноразмерные частицы кремнезема, (с каждой добавкой отдельно) снижается в среднем на 54 %, объем пор на 46 %, при этом средний диаметр пор увеличивается на 13 %.

В результате исследований микроструктуры установлено, что при введении в состав ДЦК наряду с микронаполнителем добавок с наноразмерными частицами кремнезема образуется более плотная структура, отличающаяся наличием новообразований, характерных для гидросиликатов кальция на поверхности частиц древесного заполнителя. Это, вероятно, объясняется тем, что реакционноспособный активный кремнезем, связывает выделяющийся при гидратации портландит с образованием гидросиликатов кальция, а образующиеся гидроацетоалюминаты кальция кальматируют поры.

х10000 х25000

Рис. 7 - Микроструктура древесно-цементной композиции с микрокремнеземом и добавками с наноразмерными частицами

кремнезема

Комплексное использование микронаполнителя и добавок с наноразмерными частицами приводит к снижению показателей, по сравнению с контрольным составом ДЦК, так средний диаметр пор уменьшается на 20 %, объем пор снижается на 53 %, а общая площадь пор на 40 %.

Для практической реализации диссертационной работы разработана технологическая схема по производству стеновых блоков на основе древесно-цементной композиции с использова-

нием микро- и нанодисперсиых добавок. Технология производства данного вида изделий включает транспортирование и складирование сырьевых компонентов. Органический заполнитель подвергают фракционированию. После фракционирования заполнитель подается в бетоносмеситель планетарно-роторного типа для приготовления арболитовой смеси. Последовательность загрузки смесителя следующая: органический заполнитель, цемент и микрокремнезем, вода и добавки. Продолжительность перемешивания составляет 5-6 мин.

Наилучшим способом уплотнения арболитовой массы является вибропрессование, так как он позволяет получить более высокий коэффициент уплотнения. Формование изделий из древесно-цементных композиций составляет 5 мин, давление прессования - 0,2 МПа, коэффициент уплотнения - 1,45. Свежеотформованная продукция из вибропресса поступает на деревянных поддонах по транспортеру на вагонетку, а затем подается на сушку.

Исходные режимы тепловой обработки следующие: подъем температуры до 40 °С - 3 ч , выдержка при температуре 40 °С — 6 ч, снижение температуры до 30 °С - 3 ч. Скорость подъема температуры не должна превышать 10 °С/ч. После тепловой обработки изделия следует выгружать из камеры при разнице температур в камере и цехе не более 20 °С. После выгрузки из камеры изделия выдерживают в течение 0,5... 1 ч в помещении с температурой не менее 18 °С. Затем их упаковывают с помощью пакетировщика и отправляют на склад готовой продукции, а затем потребителю.

Для апробации полученных результатов выпущена опытная партия стеновых блоков из арболита класса В2 размерами 450x200x200 мм для строительства домов усадебного типа на предприятии ООО «Лесэкспорт» г. Брянска. Экономия цемента

составляла 20 %. Арболитовые блоки обладали следующими характеристиками: марка по прочности при осевом сжатии М35, средняя плотность составляла 740 кг/м3. Влажность готовых изделий составляла 20 %.

Экономическая эффективность производства мелкоштучных стеновых блоков с использованием микро- и нанодисперсиых добавок обусловлена использованием доступных сырьевых материалов, часть из которых являются отходами производств, возможно

стью уменьшения энергозатрат, снижением расхода цемента на 20-50% за счет замены его микрокремнеземом и получением материала с улучшенными физико-техническими характеристиками.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены принципы повышения эффективности древесно-цементных композиций путем целенаправленного регулирования структуры на макро-, микро- и наноуровне путем оптимизации размеров частиц древесного заполнителя, применения добавок микро- и нанодисперсного кремнезема.

2. Показано, что за счет оптимизации зернового состава древесного заполнителя с помощью математического и компьютерного моделирования с использованием пакета Model Vision Studium (MvS, версия 4) предел прочности при сжатии ДЦК увеличивается на 15-20% в зависимости от состава древесно-цементных композиций. Модификация структуры ДЦК микрокремнеземом приводит к снижению не только общей площади пор от 22560 см2/г до 16050 см2/г (28,8 %), но и их объема и диаметра. Доказано, что использование добавки МК в количестве 20 % от массы цемента позволяет повысить предел прочности при сжатии на 97 % и уменьшить водопоглощение на 45 - 50 %.

3. Экспериментально установлено, что наноразмерные частицы кремнезема, полученные по золь-гель методу и ультразвуковым способом, приводят к снижению общей площади пор в 5 раз (от 22560 до 4350 см2/г), объем пор в 4 раза (от 0,066 до 0,016 см3/г) при некотором увеличении среднего диаметра пор от 0,011 до 0,014 мкм. Показано, что увеличение содержания наноразмерного кремнезема в составе древесно-цементных композиций до 0,2 % (в пересчете на сухое вещество) приводит к повышению предела прочности при сжатии от 0,24 МПа до 3,15 МПа, т.е. на 92 %.

дисперсного кремнезема в структуре цементной матрицы происходит интенсивное образование гидросиликатов кальция. Доказано, что комплексное использование добавок с микро- и наноразмерными частицами кремнезема позволяет повысить предел прочности при сжатии на 98 % и снизить водопоглощение на 50-60 % при экономии цемента до 50 %.

5. Определены оптимальные составы древесно-цементных композиций, позволяющие получать материалы с улучшенными физико-техническими характеристиками: предел прочности при сжатии до 15,0 МПа, средняя плотность 630 кг/м3 и водопоглощение 52,3 %. Разработана технология производства стеновых блоков на основе древесно-цементной композиции с использованием комплексных добавок, таких как микрокремнезем и добавки с наноразмерными частицами кремнезема. Полученные результаты исследований позволили произвести промышленную апробацию на предприятии ООО «Лесэкспорт» с выпуском опытной партии мелкоштучных стеновых блоков из арболита класса В2 размерами 450x200x200 мм для строительства домов усадебного типа.

6. Проведенный расчет технико-экономической эффективности использования комплексных добавок обусловлен использованием доступных сырьевых материалов, возможностью снижения энергозатрат, расхода цемента до 50 % без снижения прочности за счет замены части цемента микрокремнеземом и получением материалов с улучшенными физико-техническими свойствами.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лукутцова, Н.П., Горностаева, Е.Ю. Использование древесных отходов для получения строительных материалов [Текст] / Н.П. Лукутцова, Е.Ю. Горностаева // Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах: материалы 1-й междунар. науч.-практ. конф., 8-9 октября 2009 г. -Брянск, 2009. - Т.1. - С. 87-92.

2 Гегерь, В.Я., Горностаева, Е.Ю., Бахтин, Д.А. Пути повышения качества древесно-цементных композиций [Текст] / В.Я.

Гегерь, Е.Ю. Горностаева, Д.А. Бахтин // Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического разви тия в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах: материалы 2-й междунар. науч.-практ. конф., 30 ноября 2010 г. — Брянск, 2010. -Т.2. - С. 120-125.

3. Горностаева, Е.Ю. Использование микрокремнезема для улучшения физико-технических показателей древесно-цементных композиций [Текст] / Е.Ю. Горностаева // Молодежь и научно-технический прогресс / Под общей редакцией Е.А. Памфилова. Сборник трудов по итогам молодежной научно-технической конференции. Выпуск 1.-Брянск: БГИТА, 2010.-С. 191-193.

4. Орешкин, Д.В., Лукутцова, Н.П., Горностаева, Е.Ю. Повышение качества древесно-цементных композиций добавками [Текст] / Д.В. Орешкин, Н.П. Лукутцова, Е.Ю. Горностаева // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 67-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2009 года: сб. науч. тр. - Самара. - 2010. - С. 276-278.

5. Лукутцова, Н.П., Горностаева, Е.Ю. Получение древесно-цементных композиций с улучшенными физико-техническими показателями [Текст] / Н.П. Лукутцова, Е.Ю. Горностаева // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010. - №4. - С. 44-46.

6. Лукутцова, Н.П.. Горностаева, Е.Ю., Карпиков, Е.Г. Древесно-цементные композиции с минеральными микронаполнителями [Текст] / Н.П. Лукутцова, Е.Ю. Горностаева, Е.Г. Карпиков // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2011. - №3. -С. 21-23.

7. N. Lukutsova Influence of micro- and nanodispersed additions on qualities of wood-and cement compositions [Текст] / N/ Lukutsova, E. Gornostaeva // SITA journal Israel, 2012. - № 3. - v. 14. - p. 70-75.

8. Сырьевая смесь из древесно-цементной композиции / Н.П. Лукутцова, Е.Ю. Горностаева, Д.А. Киреенков, A.A. Мацаенко, P.O. Петров, C.B. Поляков. Заявка № 20121249. МПК С04 В 28/26. Приоритет от 29.05.2012; заявитель Брян. гос. инженер.-технол. акад.

ГОРНОСТАЕВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДРЕВЕСНО-ЦЕМЕНТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ КОМПЛЕКСНЫМИ ДОБАВКАМИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 14.11.2012. Формат 60x84/16. Усл.-печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 220 Отпечатано в БГТУ им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова 46.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Горностаева, Елена Юрьевна

Введение.

Глава 1. Общие закономерности структурообразования древесно-цементных композиций.

1.1 Особенности целлюлозосодержащих заполнителей и их влияние на процессы гидратации и другие свойства древесно-цементных композиций.

1.2 Технологии изготовления изделий и конструкций на древесных заполнителях.

1.2.1 Способы формования изделий из древесно-цементных композиций.

1.2.2 Твердение и тепловая обработка изделий и конструкций на древесных отходах.

1.3 Теоретические основы повышения прочности изделий и конструкций на древесных заполнителях.

1.3.1 Повышение прочности древесно-цементных композиций за счет использования микронаполнителей.

1.4 Выводы.

Глава 2. Материалы и методы исследований.

2.1 Применяемые материалы.

2.2 Методы исследований древесно-цементных композиций.

2.3 Планирование эксперимента и математическая обработка результатов измерений.

2.4 Выводы.

Глава 3. Влияние зернового состава органического заполнителя и микронаполнителя на свойства древесно-цементных композиций.

3.1 Оптимизация зернового состава органического заполнителя математическим моделированием на ПЭВМ.

3.2 Особенности влияния микронаполнителя на физико-технические свойства древесно-цементных композиций.

3.3Структура древесно-цементных композиций с добавкой микронаполнителя.

3.4 Выводы.

Глава 4. Древесно-цементные композиции с добавками, содержащими наноразмерные частицы кремнезема.

4.1 Влияние добавок с наноразмерными частицами кремнезема на физико-технические свойства древесно-цементных композиций.

4.2 Особенности формирования структуры древесно-цементных композиций, модифицированных добавками, содержащими наноразмерные частицы кремнезема.

4.3Выводы.

Глава 5. Комплексное использование микронаполнителей и добавок, содержащих наноразмерные частицы кремнезема для улучшения свойств древесно-цементных композиций.

5.1 Влияние микронаполнителя и добавок, содержащих наноразмерные частицы кремнезема на физико-технические свойства древесно-цементных композиций.

5.2 Оптимизация состава и свойств древесно-цементных композиций, модифицированных микро- и нанодисперсными добавками.

5.3 Влияние комплексного применения микронаполнителя и добавок с наноразмерными частицами кремнезема на структуру древесно-цементных композиций.

5.4 Выводы.

Глава 6. Технико-экономическое обоснование и внедрение результатов исследований.

6.1 Разработка технологии производства блоков из древесно-цементных композиций с использование комплексных добавок.

6.2 Оценка экономической эффективности использования древесно-цементных композиций с комплексными добавками.

Внедрение результатов исследований.

6.3 Выводы.

Введение 2012 год, диссертация по строительству, Горностаева, Елена Юрьевна

Актуальность темы исследования. В настоящее время основным направлением развития производства строительных материалов и изделий является широкое использование техногенного сырья, в том числе и древесных отходов. Это связано с ограниченностью ресурсов, необходимостью дальних перевозок, высокой материало- и энергоемкостью ряда технологических процессов добычи и переработки сырья, в значительной мере сдерживающих развитие промышленности строительных материалов на основе природных ресурсов.

Ежегодно в нашей стране теряется более 100 млн. м древесины: в лесозаготовительной промышленности в виде сучьев, вершин, ветвей, некондиционной древесины; в деревообрабатывающей промышленности в виде горбылей, реек опилок и стружек. Только на территории Брянской области за последнее время скопилось около 20000 т древесных отходов.

Для развития малоэтажного строительства на территории Брянской области разработана подпрограмма «Развитие малоэтажного строительства» долгосрочной целевой программы «Жилище» (2011-2015 годы). В рамках данной подпрограммы планируется предоставление субсидий муниципальным образованиям на строительство малоэтажной застройки.

Актуальным является получение древесно-цементных композиций (ДЦК) на основе отходов деревообрабатывающей и деревоперерабатывающей промышленности. Повышение эффективности древесно-цементных композиций на основе древесных отходов возможно путем модифицирования структуры микро- и нанодисперсными добавками.

Диссертационная работа выполнена в рамках: фундаментальной НИР по заданию Министерства образования и науки РФ 7.1429.2011 «Развитие теории синтеза и модифицирования наноструктурированных строительных композиционных материалов с разработкой методов оптимизации несущих и ограждающих конструкций на их основе»; мероприятия 1.4.1 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. по теме «Исследование влияния добавок на свойства древесно-цементных композиций» на базе научно-образовательного центра МГСУ.

Степень разработанности темы исследования. Обширным исследованиям в области получения древесно-цементных композиций посвящены работы отечественных и зарубежных специалистов: Баженова Ю.М., Ачкабаева A.A., Ашкенази Е.К., Aitcin P.C., Бужевича Г.А., Бухаркина В.Н., Горчакова Г.И., Домокеева А.Г., Евсеева Г.А., Зингельбойма С.Н., Карери Дж., Кауфмана Б.И., Клименко М.И., Купера Г.А., Мазура Ф.Ф., Мартынова К .Я., Минаса А.И., Морданова М.К., Наназашвили И.Х., Ногина К.И., Оболевской А.Б., Подчуфарова

B.C., Поволоцкого A.C., Рыбьева И.А., Рюминой З.П., Саргиной Е.М., Свиридова

C.Г., Sing S.M., Скоблова Д.А., Соломатова В.И., Умякова П.Н., Шмидта Л.М., Штрейса Б.Г., Щеглова В.П. и других. Анализ литературных источников показал, что основными недостатками органического заполнителя и древесно-цементных композиций являются: агрессивность органического заполнителя по отношению к цементу и крупнопористая структура древесно-цементных композиций.

В связи с вышеизложенным, целью диссертационной работы является повышение эффективности древесно-цементных композиций на основе использования отходов за счет модификации их структуры микро- и нанодисперсными добавками на основе кремнезема.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- оптимизация размеров частиц древесного заполнителя при помощи компьютерного моделирования;

- изучение состава и свойств древесно-цементных композиций при введении добавки микрокремнезема;

- исследование механизма влияния добавок с наноразмерными частицами кремнезема на физико-технические свойства и структуру древесно-цементных композиций;

- подбор оптимальных составов древесно-цементных композиций с использованием добавок с микро- и наноразмерными частицами кремнезема с последующим изучением характеристик получаемых композитов;

- технико-экономическое обоснование использования комплексных добавок в технологии производства мелкоштучных стеновых блоков из древесно-цементных композиций с применением модификаторов;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований. Внедрение результатов исследования.

Научная новизна работы. Предложены принципы повышения эффективности древесно-цементных композиций путем целенаправленного регулирования их структуры на макро-, микро- и микроуровне за счет оптимизации размеров частиц древесного заполнителя, применения добавок микро- и нанодисперсного кремнезема и их комплексного использования.

Установлено, что за счет оптимизации зернового состава древесного заполнителя с помощью математического и компьютерного моделирования с использованием пакета Model Vision Studium (MvS, версия 4), позволяющего в динамическом режиме проанализировать и подобрать оптимальный дисперсный состав древесного заполнителя предел прочности при сжатии ДЦК увеличивается на 15-20 % в зависимости от состава древесно-цементных композиций.

Показано, что использование добавок с наноразмерными частицами кремнезема, полученных по золь-гель методу и ультразвуковым способом, приводит к увеличению объема пор в 4 раза (от 0,066 до 0,016 см /г), увеличению общей площади поверхности пор в 1,6-1,65 раза (от 16050 до 25730 и 26540 см /г) и увеличении среднего диаметра пор от 0,011 до 0,014 мкм. При увеличении содержания добавки с содержанием наноразмерных частиц кремнезема, полученной золь-гель методом, до 0,2 % (в пересчете на сухое вещество) предел прочности при сжатии увеличивается до 3,15 МПа, т.е. в 13 раз.

Установлено, что модификация структуры ДЦК микрокремнеземом приводит к снижению объема и среднего диаметра пор на 35 и 18 % соответственно, увеличению общей площади поверхности пор от 16050 см /г до 22560 см /г (на 41 %), что позволяет получать древесно-цементные композиции с пределом прочности при сжатии до 7,5 МПа, что более чем в 30 раз превышает прочность контрольных образцов.

Выявлен механизм влияния добавок содержащих микро- и наноразмерные частицы кремнезема на структуру и физико-технические свойства древесно-цементных композиций. Установлено, что за счет гидравлической активности МК и добавки с наноразмерными частицами кремнезема (размер частиц от 15 до 200 нм) в структуре цементной матрицы происходит интенсивное образование гидросиликатов кальция, уплотняющих структуру древесно-цементных композиций.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что полученные научные результаты могут быть использованы предприятиями по изготовлению строительных материалов, изделий и конструкций, а также организациями имеющими отношение к исследуемой проблематике. Теоретические и экспериментальные исследования позволили применить выявленные механизмы влияния применения комплексных добавок на свойства древесно-цементных композиций.

Практическая значимость работы. Разработаны оптимальные составы ДЦК с использованием добавок микро- и нанодисперсного кремнезема, позволяющие получать материалы с улучшенными физико-техническими характеристиками.

Получены оптимальные составы древесно-цементных композиций с комплексными добавками, позволяющие получать материалы с пределом прочности при сжатии до 15 МПа (при использовании пригруза), со средней плотностью от 580 до 930 кг/м , водопоглощением от 15 до 60 %, при этом экономия цемента достигает 20. .50 %.

Разработана программа для ПЭВМ для компьютерного моделирования с использованием пакета Model Vision Studium (MvS, версия 4), позволяющая в динамическом режиме анализировать и подбирать оптимальный дисперсионный состав древесного заполнителя.

Методология и методы исследования. Методология диссертационной работы основана на системном подходе, методе сравнений и аналогий, методе обобщений и т.д., применение которых позволило обеспечить достоверность исследования и обоснованность теоретических выводов. Автор в своей работе руководствовался принципами научной объективности, неразрывной взаимосвязи различных физико-технических характеристик, а также вида и количества применяемых добавок.

В качестве основных методов исследования применялись: рентгенофазовый анализ (дифрактометр ARL X'TRA), электронная микроскопия (микроскоп Quanta 3D FEG), ртутная порометрия (порозиметр AutoPore IV 9500), метод трехфакторного планирования эксперимента (программные обеспечения UROFRY, MS Exel и Sigma Plot), стандартные методы испытаний цементов, опилок, древесно-цементных смесей и материалов на их основе.

Положения, выносимые на защиту:

- зависимости влияния комплексного использования микронаполнителя и добавок с наноразмерными частицами на физико-механические показатели ДЦК;

- технология изготовления мелкоштучных стеновых блоков из древесно-цементных композиций на основе древесных отходов с использованием микро- и нанодисперсных добавок; технико-экономическое обоснование и внедрение результатов исследований.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Степень достоверности полученных результатов и выводов, приведенных в диссертационной работе, обеспечена: корректностью постановки теоретических задач и принятых допущений; соответствием полученных результатов с общими положениями строительного материаловедения; использованием комплекса современных высокоинформативных методов исследования свойств модифицированных древесно-цементных композиций; применением стандартизированных методов испытаний физико-механических свойств древесно-цементных композиций, модифицированных комплексными добавками; полученные данные не противоречат известным положениям и результатам других авторов; успешным внедрением разработанных составов древесно-цементных материалов на основе техногенных отходов модифицированных микро- и нанодисперсными добавками на основе кремнезема.

Основные положения диссертационной работы были представлены на конференциях различного уровня: на Международной научно-практической конференции «Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (Брянск 2009, 2010); научно-технической конференции «Молодежь и научно-технический прогресс» (Брянск, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» (Самара, 2010); V и VI Академических чтениях РААСН

Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2010, 2011), выставка «RusnanotechExpo» (Москва, 2011), Open Innovations Expo (Москва, 2012).

Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на предприятии ООО «Лесэкспорт» г. Брянска. Была выпущена опытная партия стеновых блоков из арболита класса В2 размерами 450x200x200 мм для строительства домов усадебного типа. Для внедрения результатов работы разработаны технические условия ТУ 5745-003-65808240-2012 «Наномодификатор кремнеземистый для бетонов».

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в семи научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ и одном зарубежном журнале.

Получен приоритет по заявке на изобретение № 2012122249 «Сырьевая смесь для получения строительных материалов на основе древесно-цементной композиции» от 29.05.2012 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, включающего 37 таблиц, 12 рисунков и фотографии, списка литературы из 196 наименований, 2 приложения.

Заключение диссертация на тему "Повышение эффективности древесно-цементных композиций комплексными добавками"

6.3 Выводы

1. Установлено, что наиболее эффективным методом производства стеновых блоков из арболита модифицированного микро- и нанодисперсными добавками является вибропрессование. Этот способ позволяет с минимальным количеством затрат (материальных, трудовых, энергетических) произвести качественные стеновые изделия, а применение комплексных добавок позволяет сократить не только время выдержки изделий после тепловой обработки до 1 суток, но и сократить время сушки на 2-2,5 часа.

2. Экономическая эффективность обусловлена снижением расхода самого дорого компонента древесно-цементной смеси - цемента, за счет использования микрокремнезема в качестве микронаполнителя и добавок с наноразмерными частицами кремнезема и составляет 125 кг или 462,5 руб. с 1 м3 смеси. Применение микронаполнителя и нанодисперсных модификаторов снижает стоимость 1 м арболитовых блоков с 1950 руб. до 1205 руб., т.е. 38 %.

Заключение

1 О приводит к снижению не только общей площади пор от 16050 см /г до 22560 см /г (в 1,4 раза), объем и средний диаметр пор снижаются на 35 и 18 % соответственно. Доказано, что использование добавки МК в количестве 20 % от массы цемента позволяет повысить предел прочности при сжатии в 30 раз и уменьшить водопоглощение на 45 - 50 %.

3. Экспериментально установлено, что наноразмерные частицы кремнезема, полученные по золь-гель методу и ультразвуковым способом, приводят к снижению объема пор в 4 раза (от 0,066 до 0,016 см /г), увеличению общей

-у площади поверхности пор в 1,6-1,65 раза (от 16050 до 25730 и 26540 см~/г) и увеличению среднего диаметра пор от 0,011 до 0,014 мкм. Показано, что увеличение содержания наноразмерного кремнезема в составе древесно-цементных композиций до 0,2 % (в пересчете на сухое вещество) приводит к повышению предела прочности при сжатии от 0,24 МПа до 3,15 МПа, т.е. в 13 раз.

4. При изучении механизма влияния добавок, содержащих микро- и наноразмерные частицы кремнезема, на структуру и физико-технические свойства древесно-цементных композиций установлено, что за счет гидравлической активности микро- и нанодисперсного кремнезема в структуре цементной матрицы происходит интенсивное образование гидросиликатов кальция. Доказано, что комплексное использование добавок с микро- и наноразмерными частицами кремнезема позволяет повысить предел прочности при сжатии в 62,5 раза и снизить водопоглощение на 50-60 % при экономии цемента до 50 %.

5. Определены оптимальные составы древесно-цементных композиций, позволяющие получать материалы с улучшенными физико-техническими характеристиками: предел прочности при сжатии до 15,0 МПа, средняя плотность 630 кг/м и водопоглощение 52,3 %. Разработана технология производства стеновых блоков на основе древесно-цементной композиции с использованием комплексных добавок, таких как микрокремнезем и добавки с наноразмерными частицами кремнезема. Полученные результаты исследований позволили произвести промышленную апробацию на предприятии ООО «Лесэкспорт» с выпуском опытной партии мелкоштучных стеновых блоков из арболита класса В2 размерами 450x200x200 мм для строительства домов усадебного типа.

Библиография Горностаева, Елена Юрьевна, диссертация по теме Строительные материалы и изделия

1. Строительные материалы, изделия и конструкции / отв. И.Х. Наназашвили. -М.: Высшая школа, 1990. 495 с.

2. Бернацкий, А.Ф. Использование отходов льнопереработки для производства теплоизоляционных изделий / А.Ф. Бернацкий, O.E. Смирнова // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. - №3. - С. 26-31.

3. Гамова, И.А. Теплоизоляционные материалы на основе древесных опилок и высокозольного сапропеля / И.А. Гамова, С.Д. Каменков // Деревообрабатывающая промышленность. 2000. - №5. - С. 15-16.

4. Долгорев В.А. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов / В.А.Долгорев. М.: Стройиздат, 1990. - 455 с.

5. Кобулиев, З.В. Бетон с заполнителем из дробленых стеблей хлопчатника / З.В. Кобулиев // Жилищное строительство. 2006. - №8. - С. 30-31.

6. Котенко, В.Д. Композиционные материалы из древесины: современные тенденции развития / В.Д. Котенко // Вестник МГУЛ. 2000. - №1. - С. 51-53.

7. Лотов, В.А. Использование природного и техногенного сырья при производстве строительных материалов и изделий / В.А. Лотов // Проблемы геологии и освоения недр: сб. науч. трудов XIII Междунар. симпозиума.- Томск, 2008. С. 819-820.

8. Щербаков, A.C. Комплексное использование древесины при производстве древесно-цементных материалов / A.C. Щербаков, В.М. Бутерин, B.C. Подчуфаров. М.: Лесн. пром-ть, 1990. - 178 с.

9. Шевляков, A.A. Производство композиционных материалов с использованием вторичных отходов в качестве исходного сырья / A.A. Шевляков, В.И. Панферов, С.А. Шевляков, А.П. Маркин // Вестник МГУЛ. 2011. - №5. - С. 79-84.

10. Наназашвили, И.Х. Древесные отходы вторая жизнь. Арболитовые стеновые блоки / И.Х. Наназашвили, A.A. Соколов, P.A. Марченков //

11. Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2011. - №7. - С. 24-25.

12. Наназашвили, И.Х. Получение строительных материалов на базе глубокой переработки древесины / И.Х. Наназашвили // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. - №10. - С. 16-17.

13. Наназашвили, И.Х. Строительные материалыв из древесно-цементной композиции / И.Х. Наназашвили . 2-е изд., перераб. и доп. - JL: Стройиздат, 1990.-415 с.

14. Пичугин, А.П. Экологические проблемы эффективного использования отходов и местного сырья в строительстве / А.П. Пичугин, A.C. Денисов, В.Ф. Хританков // Строительные материалы. 2005. - №5. - С. 2-4.

15. Рангавар, X. Исследование применения отходов от форматной обрезки ЦСП / X. Рангавар // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. 2006. - №6. - С. 127-129.

16. Руденко, Б. Д. Свойства древесно-цементной композиции при использовании прямоугольной стружки / Б.Д. Руденко // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2009. - №1. - С. 90-94.

17. Завадский, В.Ф. Стеновые материалы и изделия. Учебное пособие / В.Ф. Завадский, А.Ф. Косач, П.П. Дерябин. Омск: СибАДИ, 2005. - 254с.

18. Титунин, A.A. Исследование эксплуатационных показателей древесных композиционных материалов с использованием вторичного древесного сырья / А.А.Титунин, Т.Н. Вахнина // научно-технический журнал Вестник МГСУ. -2011,-№7-С. 641-645.

19. Хрулев, В.М. Композиционные строительные материалы на органической основе / В.М. Хрулев, К.Я. Мартынов, H.A. Машкин, С.А. Иноземцева. — Новосибирск: НГАСУ, 1998. 20 с.

20. Дубовская, Л.Ю. Теплоизоляционный материал на основе древесных опилок / Л.Ю. Дубовская, П.С. Бабарыко // Деревообрабатывающая промышленность. 2000. - №2. - С. 16-17.

21. Дубовская, Л.Ю. Теплоизоляционный материал на основе древесных отходов и минерального связующего / Л.Ю. Дубовская // Деревообрабатывающая промышленность. 2005. - №3. - С. 13-15.

22. Хасдан, С.М., Производство и применение арболита / С.М. Хасдан, В.Г.Разумовский, С.Г. Свиридов и др.- М.: Лесная пром-ть, 1981 216 с.

23. Хрулев, В.М. Технология и свойства композиционных материалов для строительства / В.М. Хрулев. Уфа: ТАУ, 2001. - 168 с.

24. Титунин, А. А. Проблемы использования древесных материалов в строительстве / A.A. Титунин, Т.Н. Вахнина, В.М. Каравайков // Жилищное строительство. 2009. - № 7. - С. 10-12.

25. Хрулев, В.М. Реализация эффектов аддитивности и синергизма в конструкциях из композиционных материалов для деревянного домостроения /

26. B.М. Хрулев, А. А. Титунин, Р. Р. Ибатулин. // Конструкции из композиционных материалов : межотраслевой науч.-технич. журнал РАН Москва, 2004.-Вып. 2.1. C. 10-12.

27. Один, А.И. Влияние анизотропии строения арболита на прочность стеновых конструкций: дис. . канд. техн. наук: 05.21.05 / Один Антон Ильич. -Нижний Новгород, 2009. 24 с.

28. Хританков, В.Ф. Деформативные свойства легких бетонов на органоминеральных заполнителях / В.Ф. Хританков, A.C. Денисов, А.П. Пичугин // Моделирование и оптимизация композитов: Материалы межд. семинара МОК-40. Одесса: 2001. - С. 123-124.

29. Савин, В.И. Структура и долговечность древесно-минеральных материалов нового поколения / В.И. Савина, A.A. Рожкова // Коррозия: материалы, защита. 2006. - №8. - С. 42-45.

30. Осипович, Л.М. Исследование контактной зоны «цементный камень-древесина» деревобетона / Л.М. Осипович // Известия вузов. Строительство. -2007,-№2. -С. 28 33.

31. Аминов Л.И. Расчет средних толщин прослоек связующего в композиционных материалах / Л.И. Аминов, Р.Г. Сафин // Международнаянаучно-техническая конференция «Композиционные материалы в авиастроении и народном хозяйстве». — Казань. 2001. — С. 32-39.

32. Шешуков, А.П. Роль массопереноса в структурообразовании системы «вяжущее древесный заполнитель» / А.П. Шешуков, Т.И. Романова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2007. -№2.-С. 199-207.

33. Руденко, Б.Д. Влияние цементно-древесного отношения на прочность цементно-древесных композитов / Хвойные бореальной зоны. 2008. - T.XXV. -№3-4.-С. 337-339.

34. Пат. 2337896 Российская Федерация, МПК С04В40/00, С04В28/26, С04В18/26. Способ изготовления арболита / Русина В.В., Тарасова Н.Ю.; ГОУ ВПО «Братский государственный университет». Заявлено 03.04.2007: опубл. 10.11.2008.-4с.

35. Пат. 2370475 Российская Федерация, МПК С04В40/02, С04В28/02, С04В18/26. Способ изготовления легких бетонных изделий с органическим наполнителем / Жупник O.A., Кялов В.Р.; Жупник O.A., Кялов В.Р. Заявлено 04.04.2008; опубл. 20.10.2009. - 4 с.

36. Аминов, JI.И. Совершенствование технологии производства композиционных материалов на основе древесных наполнителей и минеральных вяжущих: дис. . канд. техн. наук: 05.21.05 / Аминов Ленар Илдарович. Казань,2011. 16с.

37. Бернацкий, А.Ф. Получение теплоизоляционных материалов на основе древесных отходов / А.Ф. Бернацкий, О.Н. Федина // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2006. - №11-12. - С. 23-27.

38. Борвонов, В.А. Технология стеновых изделий для малоэтажных зданий на основе арболита и вторичных продуктов производства: автореф. . канд. техн. наук: 05.23.05 / Борвонов Виктор Алексеевич. Минск, 2004. - 14 с.

39. Васильков, С.Н. Технологии производства и применения экологически чистых и энергоэффективных стройматериалов на основе древесного сырья / С.Н. Васильков // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. -2004. -№11. С. 50-51.

40. Воскобойников, И.В. Разработка нового способа и технология получения древесно-полимерного композиционного материала / И.В. Воскобойников, B.C. Болдуев, В.М. Щелоков, М.Н. Поляков // Вестник МГУЛ.2012. №8. - С. 153-157.

41. Мальцев, В.В. Технология производства теплоизоляционных материалов из древесных опилок / В.В. Мальцев, В.И. Запруднов, A.B. Разумовский // Науч. тр. М.: МГУЛ, 2000. - Вып. 310. - С. 33-37.

42. Пошарников, Ф.В. Установка по изготовлению стеновых блоков: информационный листок / сост. Пошарников Ф.В., Филичкина М.В. Воронеж: Воронежкий ЦНТИ, 2009. - № 36-021-09. - 3 с.

43. Стадник, Т.А. Строительные материалы для экологического домостроения в сельской местности / Т.А. Стадник // Строительные материалы. -2006.-№ 11.-С. 76-79.

44. Суворцева, Л.С. Технология и оборудование производства композиционных древесных материалов / Л.С. Суворцева. Архангельск: Издательство Арханг. Гос. Техн. ун-та, 2001. - 223 с.

45. Удербаев, С.С. Исследование и разработка технологии подготовки сырьевых компонентов арболита / С.С. Удербаев // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2009. - №2. - С. 30-31.

46. Филичкина, М.В. Новые подходы к формированию опилочных смесей / М.В. Филичкина // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение; межвузовский сборник науч. тр. Воронеж, 2009. - Вып. 4. - С. 133-137.

47. Гелес, И.С. Еще раз к вопросу создания малоотходного (безотходного) предприятия, приемлемого с экологической точки зрения, в области химико-механической переработки древесного сырья / И.С. Гелес // Вестник МГУЛ. -2006.-№ 6.-С. 132- 137.

48. Ибрагимов, Ж.А. Производство мелкоштучных стеновых блоков для индивидуального строительства / Ж.А. Ибрагимов. М.: Стройиздат, 1994. - 143 с.

49. Караваев, Н.М. Строительные материалы и сооружения из отходов древесины / Н.М. Караваев // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2001. - №5. - С. 36-39.

50. Шибаева, Г.Н. Технология и применение полимерсиликатного арболита / Г.Н. Шибаева, Е.Б. Соломонова, В.М. Хрулев // Вестник Хакасского техн. института. 2002. - № 13. - С. 99-106.

51. Алексеева, Jl.В. Исследование состава отходов технологических процессов лесопиления / Л.В. Алексеева // Вестник МГУЛ. 2010. - №4. - С. 4850.

52. Ярцев, В.П. Влияние состава и структуры на предел длительного сопротивления материалов на основе древесины / В.П. Ярцев, O.A. Киселева, А.Р. Блохин // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2009. -№10. - С. 20-21.

53. Петров, А.Ю. Клееная фанера с повышенной биологической безопасностью / А.Ю. Петров, Ф.А. Петрище // Строительные материалы. 2008. - № 7.-С. 60-61.

54. Кобулиев, З.В. Теплофизические свойства строительных материалов на основе растительно-вяжущей композиции / З.В. Кобулиев // Жилищное строительство. 2006. - №9. - С. 24-25.

55. Титунин, A.A. Методологический подход к оценке эффективности использования древесных ресурсов / A.A. Титунин // Весник МГУЛ. 2009. - №3. -С. 80-81.

56. Хрулев, В.М. Легкий древесный бетон для стен малоэтажных зданий / В.М. Хрулев, Г.Н. Шибаева, Е.Б. Соломонова, H.A. Нелюбина // Строительные материалы.-2006. -№1.-С. 17-18.

57. Кройчук, Л. А. Эффективная обработка измельченных отходов древесины / Л.А. Кройчук // Строительные материалы. 2004. - №7. - С. 42-43.

58. Наназашвили И.Х. Применение арболитовых конструкций в малоэтажном жилищном строительстве / И.Х. Наназашвили // Жилище 2000. -М., 1988.-Ч.З. С. 173-180.

59. Наназашвили, И.Х. Важнейшая экономическая задача увеличение объемов глубокой переработки древесины / И.Х. Наназашвили // Строительные материалы. - 2003. - №7. - С. 35-36.

60. Филичкина, М.В. Обоснование и разработка процессов формирования древеснокомпозиционных материалов: дис. . канд. техн. наук: 05.21.05 / Филичкина Мария Васильевна. Воронеж, 2011. - 16 с.

61. Цепаев, В.А. Стеновые камни типа «Крестьянин» / В.А. Цепаев, Р.И. Молева, И.Н. Шурышев // Жилищное строительство. 2000. - №12. - С. 14-15.

62. Чашкин, A.B. «Фибролит» материал будущего / A.B. Чашкин // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2007. - №5. - С. 21-22.

63. Русина, В.В. Бетоны на основе отходов древесины / В.В. Русина, Н.Ю. Тарасова // Строительные материалы. 2006. №12. - С. 40-41.

64. Федина, О.Н. Теплоизоляционные изделия из древесных отходов и минерально-полимерных связующих: дис. . канд. техн. наук: 05.23.05 / Федина Ольга Николаевна. Новосибирск, 2007. - 17 с.

65. Соломатов, В.И. Элементы общей теории композиционных строительных материалов / В.И. Соломатов // Материалы юбилейной конференции. М.: МИИТ, 2001. - С. 41-56.

66. Постой, JI.B. Управление влажностными деформациями при производстве и эксплуатации СЦП // J1.B. Постой // Строительные материалы. -№7.-С. 57-58.

67. Запруднов, В.И. Методы расчета и прогнозирования прочности и деформации древесно-минерального композита / В.И. Запруднов, A.C. Щербаков // Вестник МГУЛ. 2012. - №3. С. 97-98.

68. Запруднов, В.И. О прогнозировании прочности и деформации древесно-цементных материалов / В.И. Запруднов // Вестник МГУЛ. 2007. - № 4. - С. 126 - 128.

69. Сулименко, Л.М. Сравнительная оценка эффективности различных способов повышения прочностных характеристик цемента / Л.М. Сулименко, И.Н. Тихомирова // Техника и технология силикатов. 2007. - Т. 14. - №4. - С. 1322.

70. Денисов, A.C. Вопросы реологии бетонной смеси / A.C. Денисов, В.Ф. Хританков, А.П. Пичугин // Моделирование и оптимизация в материаловедении: Матер, междунар. семинара МОК-44. Одесса: 2005. - С. 98-99.

71. Запруднов, В.И. Теоретическое исследование напряженного состояния цементно-стружечных плит / В.И. Запруднов, A.A. Шестак // Науч. тр. -М.: МГУЛ, 1999. Вып. 299. - С. 54-57.

72. Мартынов, К.Я. Комплексная защита древесины в строительных изделиях и конструкциях / К.Я. Мартынов. Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1996. - 126 с.

73. Абдрахманова, Л.А. Древесно-полимерные композиты на основе поливинилхлорида / Л.А. Абдрахманова, Р.К. Низамов // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2009. - №6. - С. 24-27.

74. Аминов, Л.И. Композиционный материал на основе обработанных плазмой древесных частиц и минерального вяжущего / Л.И. Аминов, Г.И. Игнатьева, Е.И. Байгильдеева // Материалы научной сессии. Казань: КГТУ, 2009.-С. 283.

75. Аминов, Л.И. Результаты лабораторных исследований композиционного материала из древесных частиц с минеральным вяжущим, обработанного плазмой / Л.И. Аминов, Г.И. Игнатьева, Е.И. Байгидеева // Материалы научной сессии. -Казань: КГТУ, 2009. С. 283.

76. Белов, В.В. Биологически активированный опилкобетон для сельскохозяйственного строительства / В.В. Белов, В.А. Миронов, Ю.В. Сухарев // Вестник Тверского государственного университета. Экономика и управление. -2011.-№9.-С. 76-82.

77. Бутовский, М.Э. Штукатурная смесь на гипсовом связующем с применением отходов древесины (опилок) / М.Э. Бутовский // Сухие строительные смеси. 2010. - №6. - С.18-19.

78. Королев, Е.В. Некоторые аспекты проектирования составов многокомпонентных композиционных материалов / Е.В. Королев, В.А. Смирнов, А.И. Альбакасов // Нанотехнологии в строительстве. 2011. - №6. - С. 32-43.

79. Завадский, В.Ф. Лигноминеральные строительные материалы и изделия / В.Ф. Завадский. Новосибирск: НГАСУ, 2004. - 160 с.

80. Курбатов, В.Л. Энергоресурсосберегающие многослойные конструкции стеновых блоков / В.Л. Курбатов, В.И. Колчунов, Е.В. Осовских, М.И. Стадольский // Известия вузов. Строительство. 2000. - №9. - С. 23-25.

81. Пат. 2272009 Российская Федерация, МПК С04В28/26, С04В18/24, С04В18/26, С04В111/20. Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных изделий / Соломонова Е.Б., Хрулев В.М., Шибаева Г.Н., Шурышева Г.В.;

82. Новосибирский государственных архитектурно-строительный университет, Соломонова Е.Б., Хрулев В.М., Шибаева Г.Н., Шурышева Г.В. Заявлено 04.08.2003; опубликовано 20.03.2006. - 3 с.

83. Пат. 2306288 Российская Федерация, МПК С04В28/00, С04В18/24. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 02.03.2006; опубл. 20.09.2007.-4 с.

84. Пат. 2307100 Российская Федерация, МПК 51 С04В 28/00, С04В 18/26, С04В 18/30. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 08.02.2006, опубликовано 27.09.2007. - 4 с.

85. Пат. 2315022 Российская Федерация, МПК С04В28/00, С04В18/24. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 10.05.2006; опубл. 20.01.2008.-4 с.

86. Пат. 2412921 Российская Федерация, МПК С04В28/00,С04В 18/26, С04В111/20. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 15.03.2010; опубл. 16.11.2010. - 2 с.

87. Пат. 2425013 Российская Федерация, МПК С04В38/10. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 11.01.2011; опубл. 27.07.2011.-3 с.

88. Пат. 2430046 Российская Федерация, МПК С04В28/00, С04В24/34, С04В16/02, С04В103/30. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 07.02.2011; опубл. 07.06.2011. - 3 с.

89. Пат. 2452726 Российская Федерация, МПК С04В28/00, С04В24/24, С04В103/32. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 07.02.2011; опубл. 10.06.2012. - 4 с.

90. Пат. 2454382 Российская Федерация, МПК С04В28/04, С04В111/20. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 06.07.2011; опубл. 27.06.2012. -4 с.

91. Пат. 2455264 Российская Федерация, МПК С04В38/10. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 21.03.2011; опубл. 03.04.2012.-4 с.

92. Пат. 2466952 Российская Федерация, МПК С04В28/02. Арболитовая смесь / Щепочкина Ю.А.; Щепочкина Ю.А. Заявлено 06.07.2011; опубл. 03.08.2012.-3 с.

93. Низина, Т.А. Влияние минеральных добавок на реологические и прочностные характеристики цементных композитов / Т.А. Низина, A.B. Балбалин // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. - №2. - С. 148-153.

94. Кожевников, Д.А. Технология производства древесных плит на основе совмещенных наполнителей / Д.А. Кожевников, С.А. Угрюмов // Вестник МГУЛ. -2012.-№2.-С. 139-144.

95. Горев, В.Я. Некоторые аспекты структурообразования арболита / В.Я. Горев, B.C. Подчуфаров // Научн. тр. МЛТИ. М., 1990. -Вып. 231. - С. 52-61.

96. ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия. -Введ. 2004-09-01. -М.: МНТКС, 2004.-21 с.

97. ГОСТ 30744-2001. Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка. Введ. 2002-03-01. - М.: МНТКС, 2002. - 29 с.

98. ГОСТ 19222-84. Арболит и изделия из него. Общие технические условия. Введ. 1985. 01.01. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 21 с.

99. ГОСТ 9758-77. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. Введ. 1988.01.01. - М.: Стандартинформ, 2006. - 41 с.

100. ТУ 2494-001-65808240-2011. Модификатор для бетонов и растворов на основе нанодисперсного кремнезема. Введ. 2011. 23.05. - Брянск: Нанокомпозит - БГИТА, 2011,- Юс.

101. ТУ 5745-003-65808240-2012. Наномодификатор кремнеземистый для бетонов. Введ. 2012. 23.05. - Брянск: Нанокомпозит - БГИТА, 2012. - 10 с.

102. ТУ 5743-048-02495332-96. Микрокремнезем конденсированный. -Введ. 1996. 01.08. М.: НИИЖБ, 1996. - 28 с.

103. ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия. -Введ. 1980.01.01. М.: Издательство стандартов, 1979. - 6 с.

104. ГОСТ 12730.1 78. Бетоны. Методы определения плотности. - Введ. 1990.01.01. - М.: Стандартинформ, 2007. - 4 с.

105. ГОСТ 10180 90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. - Введ. 1991.01.01. -М.: Стандартинформ, 2006. - 30 с.

106. ГОСТ 12730.2 78. Бетоны. Метод определения влажности. - Введ. 1980.01.01 - М.: Стандартинформ, 2007. - 3 с.

107. ГОСТ 12730.3 78. Бетоны. Метод определения водопоглощения. -Введ. 1980.01.01.-М.: Стандартинформ, 2007.-3 с.

108. Ерицков, С.М. Математическая теория оптимального эксперимента: учебн. пособие / С.М. Ерицков, A.A. Жиглявский. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.-320 с.

109. Хританков, В.Ф. Оптимизация составов для защиты крупного органического заполнителя и упрочнения материалов стен / В.Ф. Хританков, А.Ю. Кудряшов, А.П. Пичугин // Строительные материалы. 2009. - № 3. - С. 6063.

110. Колесов, Ю.Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные системы / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. С.Петербург: БХВ, 2006. - 224 с.

111. Сениченков, Ю.Б. Численное моделирование гибридных систем / Ю.Б. Сениченков. СПб.: Изд-во Политехи. Ун-та, 2004. - 206 с.

112. Колесов, Ю.Б. Объектно-ориентированное моделирование сложных динамических систем / Ю.Б. Колесов. СПб.: СПб ГПУ, 2004. - 240 с.

113. Янченко, B.C. Математическое моделирование процесса подбора состава песчаной смеси / B.C. Янченко, Н.П. Лукутцова, Е.В. Дегтярев, Е.Л. Королева, C.B. Ширко // Строительные материалы и технологии. 2012. - № 4 (42). - С. 72 - 76.

114. Лукутцова, Н.П. Модифицирующие добавки для бетонов / Н.П. Лукутцова.- Брянск: Изд-во БГИТА, 2009.- 124 с.

115. Бердов, Г.И. Влияние высокодисперсных минеральных добавок на механическую прочность цементного камня / Г.И. Бердов, Н.И. Никоненко, Л.В. Ильина // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. - №12. -С. 25-30.

116. Бердов, Г.И. Влияние минеральных микронаполнителей на свойства строительных материалов / Г.И. Бердов, Л.В. Ильина, В.Н. Зырянова, Н.И. Никоненко, В.А. Сухаренко // Строительные материалы. 20012. - №9. - С. 79 -83.

117. Бабков, В.В. Аморфный микрокремнезем в процессах структурообразования и упрочнения цементного камня / В.В. Бабков, А.И. Габитов, P.P. Сахибгареев / Башкирский химический журнал. 2007. - Т. 17. - №3. -С.206-210.

118. Дубенский, М.С. Микрокремнезем отход или современная добавка? / М.С. Дубенский, A.A. Каргин // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2012. - Т.1. - №89. - С. 119-120.

119. Каприелов, С.С., Шейнфельд, A.B. Микрокремнезем в бетоне / С.С. Каприелов, A.B. Шейнфельд // Обзорная информация. М.: ВНИИНТПИ, 1993. -57 с.

120. Предтеченский, М.В. Влияние кремнеземистой пыли на формирование свойств высокопрочных бетонов / М.В. Предтеченский // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2001. - №11. - С. 8-9.

121. Урханова, Л.А. Высокопрочный бетон с использованием золы-уноса и микрокремнезема / Л.А. Урханова, В.Е. Розина // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. - Т.57. - №10. - С. 97-100.

122. Лесовик, B.C. О развитии научного направления «Наносистемы в строительном материаловедении» Текст. / B.C. Лесовик, В.В. Строкова // Строительные материалы. Наука.- 2006.- № 8.- С. 18-20.

123. Развитие наноиндустрии в Российской Федерации основа модернизации экономики Текст. / под общ. ред. E.H. Грузиновой.- М.: Министерство образования и науки Российской Федерации, 2010.- 44 с.

124. Войтович, В. А. Нанонаука, нанотехнологии, строительные наноматериалы / В.А. Войтович // Стройпрофиль.- 2006.- № 6.- С 43-45.

125. Урханова, Л.А., Лхасаранов, С.А., Бархаданов С.П. Бетон повышенной прочности на композиционном вяжущем / Л.А. Урханова, С.А. Лхасаранов, С.П. Бархаданов // Строительные материалы. 2012. - №3. - С. 22 - 25.

126. Матвеева, Е.Г. Бетоны, модифицированные наноструктурными добавками: дис. . канд. техн. наук: 05.23.05 / Матвеева Елена Геннадьевна. -Белгород, 2011. 183 с.

127. Влияние нанопорошка Таркосил на свойства эмалей / С.П. Бардаханов, В.Н. Говердовский, A.B. Номоев и др. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2009. - №7. - С. 32.

128. Озерин, А.Н. Нанопорошки в «Российских нанотехнологиях» / А.Н. Озерин // Росс, нанотехн. 2009. - №1-2. - С. 9.

129. Пономарев, А.Н. Технологии модификации полимерных и неорганических композиционных материалов / А.Н. Пономарев // Наука и высокие технологии. 2003. - С.99-101.

130. Ткачев, А.Г. Модифицирование строительных композитов углеродными наноматериалами / А.Г. Ткачев, З.А. Михалева, М.Н. Ладохина, Е.А. Жутова // International scientific journal for alternative energy and ecology. 2007. -№9 (53). - C. 56-59.

131. Пат. 2393110. Россия. Способ получения углеродных металлосодержащих наноструктур / В.И. Кодолов, Ю.М. Васильченко, Л.Ф.

132. Ахметшина, Д.А. Шкляева, В.В. Тринеева, А.Г. Шарипова, Е.Г. Волкова, A.J1. Ульянов, O.A. Козявина; заявлено 17.10.2008, опубликовано 27.06.10.

133. Структурирование цементной матрицы мелкозернистых бетонов углеродными нанодисперсными системами / A.A. Лушникова, A.B. Пислегина,

134. B.А. Крутиков, Г.И. Яковлев // Сб. докл. междун. научно-техн. конференции студентов. Москва. - 15-19 марта 2010. - С. 317-321.

135. Комохов, П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита, структура системы и пути ее реализации / Н.О. Комохов // Строительные материалы. 2006. - № 8. - С. 14-15.

136. Коренькова, С.Ф. Нанодисперсный наполнитель цементных композиций / С.Ф. Коренькова // Нанотехнологии в строительстве: научный Интернет-журнал. 2009. - №4. - С. 15-18.

137. Пухаренко, Ю.В. Особенности применения углеродных наночастиц фуллероидного типа в цементных композитах / Ю.В. Пухаренко, В.Д. Староверов // Сухие строительные смеси. 2010. - №1. - С. 41.

138. Пухаренко, Ю.В. Смешанный наноуглеродный материал в цементных композитах / Ю.В. Пухаренко, И.У.Аубакирова, В.А. Никитин, Д.Г. Летенко, В.Д. Староверов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2010. -№ 10. -С.16-17.

139. Подчуфаров, B.C., Штрейс, Б.Г. Исследование взаимодействия древесины с химическими добавками в производстве ДЦМ / B.C. Подчуфаров, Б.Г. Штрейс // Научн. тр. МЛТИ. М., 1988. -Вып. 204. - С. 49-59.

140. Модифицирование строительных композитов углеродными наноматериалами / А.Г. Ткачев, З.А. Михалева, М.Н. Ладохина и др. // International scientific journal for alternative energy and ecology. 2007. - №9 (53).1. C. 56-59.

141. Неганов, В.А. Углеродные наномодификаторы / В.А. Неганов, И.А. Макаров, И.В. Блышко, A.C. Савелов, И.В. Лишевич, A.C. Саргсян / Вопросы материаловедения. 2009. - Т.57. - №1. - С. 57-65.

142. Панов, Н.Г. Древесно-стружечные плиты на основе карбамидоформальдегидной смолы, модифицированной наноразмернымшунгитом / Н.Г. Панов, A.B. Питухин, С.С. Рожков, В.Е. Цветков, В.Г. Санаев, О.В. Фирюлина // Вестник МГУЛ. 2012. - №2. - С. 135-138.

143. Степанова, И.В. Разработка и применение новых зольсодержащих добавок для повышения качества бетонов разной плотности: автореф. дис. . канд. тех. наук: 05.23.05 / Степанова Ирина Витальевна. СПб., 2004. - 24 с.

144. Ткачев, А.Г. Модифицирование строительных композитов углеродными наноматериалами / А.Г. Ткачев, З.А. Михалева, М.Н. Ладохина, Е.А. Жутова // Альтернативная энергетика и экология.- 2007.- № 9 (53).- С. 56-59.

145. Рангавар, X. Оценка эффективности различных химических добавок для производства цементно-стружечных плит / X. Рангавар, Л.В. Мельникова // Вестник МГУЛ. Лесной вестник. 2007. - №1. - С. 68-70.

146. Копаница, И.О. Влияние комплексных модифицирующих добавок на свойства торфодревесных конструкционно-теплоизоляционных материалов / Н.О. Копаница // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2011. - №3. - С. 140-144.

147. Баженов, Ю.М. Исследования влияния наномодифицирующей добавки на прочностные и структурные характеристики мелкозернистого бетона / Ю.М. Баженов, Н.П. Лукутцова, Е.Г. Матвеева // Вестник МГСУ. 2010.- № 2.- С. 215219.

148. Бердов Г.И. Нанопроцессы в технологии строительных материалов / Г.И. Бердов, В.Н. Зырянова, А.Н. Машкин, В.Ф. Хританков // Строительные материалы. 2008. - № 7. - С.76-78.

149. Горев, В.Я. Некоторые аспекты структурообразования арболита / В.Я. Горев, B.C. Подчуфаров // Научные труды МЛТИ. М., 1990. - Вып. 231. - С. 5261.

150. Доржиева, Е.В. Исследования влияния золь-гель процессов на свойства цементного камня / Е.В. Доржиева, Е.В. Гончикова, Н.В. Архинчеева // Нанотехнологии в строительстве. 2011. - №6. - С. 66-73.

151. Лукутцова, Н.П. Nanomodified fine-grained concrete / Н.П. Лукутцова, А.П. Пустовгар, Е.Г. Матвеева // Новости передовой науки: материалы II Международной научно-практической конференции. г. София: ООД «Бял ГРАД-БГ», 2011.-С. 62-66.

152. Лукутцова, Н.П. Наномодифицированный мелкозернистый бетон / Н.П. Лукутцова, Е.Г. Матвеева // Вестник МГСУ. 2009.- Спецвыпуск № 3. - С. 84-90.

153. Лукутцова, Н.П. Наномодифицирующие добавки в бетон / Н.П. Лукутцова // Строительные материалы. Наука.- 2010.- № 9.- С. 101-104.

154. Лукутцова, Н.П. Регулирование эманирующей способности мелкозернистого бетона путем модификации структуры нанодобавкой / Н.П. Лукутцова, С.И. Завалишин, Е.Г. Матвеева // «Проблемы региональной экологии». 2010. - №2. - С. 35-38.

155. Матвеева, Е.Г. Использование нанодисперсных добавок для улучшения строительно-эксплуатационных характеристик строительных композитов / Е.Г. Матвеева // Вестник строительства и архитектуры ВГОУ ВПО ОГАУ. Орел, 2010. -№1. - С. 316-319.

156. Уголев, Б.Н. Экспериментальные исследования влияния наноструктурных изменений древесины на ее деформативность / Б.Н. Уголев, В.П. Галкин, Г.А. Горбачев, A.A. Калинина, С.Ю. Белковский // Вестник МГУЛ. -2012. Т.90. - №7. - С. 124-126.

157. Чернышов, Е.М Модифицирование структуры цементного камня микро- и наноразмерными частицами кремнезема (вопросы теории и приложений) / Е.М. Чернышов, Д.Н. Коротких // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2008. - № 5. - С. 30-32.

158. Брыков, A.C. Влияние ультрадисперсных кремнеземов на гидратацию портландцемента и состав цементного камня / A.C. Брыков, Р.Т. Камалиев, В.И. Корнеев, М.В. Мокеев // Цемент и его применение. 2009. - №1. - С. 91-93.

159. Казас, М.М. Экономика промышленности строительных материалов и конструкций / М.М. Казас. М.: изд-во АСВ, 2004. -320 с.

160. Демин, В.И., Заруева, J1.B. Экономика предприятий по производству строительных материалов, изделий и конструкций / В.И. Демин, JI.B. Заруева. -Новосибирск: НГАСУ, 2001.- 180 с.

161. Hunger, М. Natural stone waste powders applied to SCC mix design / M. Hunger, H.J.H. Brouwers // Restoration of Buildings and Monuments. 2008. - №14. -pp. 131-140.

162. Bouguerra, A. Thermal effusivity of two-phase wood cement-based composites / A. Bouguerra, A. Ledhem, J.P. Laurent, M.B. Diop, M. Queneudec // Journal of Phisics D: Applied Phisics. 1998. - V.31. - № 17. - Pp. 2184-2190.

163. Lazaro, A. Nano-silica production by a sustainable process; application in building materials / A. Lazaro // 8th fib PhD Symposium in Kgs. Lyngby, Denmark. -2010.-pp. 1-6.

164. Senff, L. Effect of nanosilica on rheology and fresh properties of cement pastes and mortars / L. Senff, J.A. Labrincha, V.M. Ferreira, D. Hotza, W.L. Repette // Construction and Building Materials.- 2009.- Vol.23.- pp. 2487-2491.

165. Shah, S.P. Nanoscale modification of cementious materials / S.P. Shah, M.S. Konsta-Gdoutos, Z.S. Metaxa, P. Mondal // Proceedings of the third international symposium on nanotechnology in construction.- Springer, 2009.- pp. 125-130.

166. Silica Fume. User's Manual / Silica fume association. April, 2005. - 184 p.

167. Wang, Y. Effects of sand and silica fume on the vibration damping behavior of cement / Y. Wang, D.D.L. Chung // Cement and Concrete Research. 1998. - V.28. -№10.-Pp. 1353-1356.

168. Huang, W.H. Properties of cement-fly ash grount admixed with bentonite, silica fume, or organic fiber / W.H. Huang // Cement and Concrete Research. 1998. -V.27. - №3. - Pp. 395-406.

169. De Rojas, M.I.S. Influence of the microsilica state on pozzolanic reaction rate / M.I.S. de Rojas, J. Rivera, M. Fras // Cement and Concrete Research. 1999. -V.29. - №6. - Pp. 945-949.

170. Chashin, G.A. Mastering a technology for making a new commercial product densified microsilica / G.A. Chashin, I.M. Kashlev, G.P. Efimov, A.A. Bondarev // Metallurgist. - 2009. - Pp. 1-3.

171. Brouwers, H.J.H. Self-compacting concrete: A theoretical and experimental study / H.J.H. Brouwers, H.J. Radix // Cement and Concrete Research. 2005. - Vol. 35. - pp. 2116-2136.

172. Lukutsova, N. Research of the fine-grained concrete modified by nanoadditive / N. Lukutsova, S. Lukashov, E. Matveeva // SITA.- Migdal Haemek, 2010.-№3.-V. 12.-pp. 36-39.

173. Lukutsova, N. Researching of the nanomodified admixture and its influens on the characteristics of the fine-grained concrete / N. Lukutsova, S. Lukashov, E. Matveeva // SITA. Migdal Haemek, 2010. - №1. - V.12. - pp.70-73.

Похожие работы

Строительство
05.23.00