автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Совершенствование ранней структуры неавтоклавных пенобетонов

Ткаченко Татьяна Федоровна

На правах рукописи

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАННЕЙ СТРУКТУРЫ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2009

003473180

Работа выполнена на кафедре технологии строительных изделий и конструкций Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Перцев Виктор Тихонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Корнеев Александр Дмитриевич

кандидат технических наук, доцент Адоньева Людмила Николаевна

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ростовский государственный строительный университет

Защита состоится 15 мая 2009 г. в 4О в 3220 ауд. на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет по адресу: 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан /3 апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Власов В.В.

Актуальность. Получение эффективных строительных материалов, обеспечивающих значительную экономию энергетических и материальных затрат, является одной из актуальных задач современной технологии бетонов. К таким материалам относится неавтоклавный пенобетон, обладающий высокими теплоизоляционными свойствами, область применения которого в настоящее время постоянно расширяется. Это, прежде всего, обусловлено достоинствами технологии неавтоклавного пенобетона: малой энергоемкостью, невысокими капиталовложениями, доступностью сырьевых материалов, легким приспособлением к существующим технологиям бетона на заводах ЖБИ, и в результате этого привлекательностью для инвесторов, что предопределяет эффективность ее применения, как в сборном, так и в монолитном строительстве. Производство пенобетонов считается перспективным для тепло-и звукоизоляции'при средней плотности 300-400 кг/м\ для ограждающих конструкций - при средней плотности 500 кг/м\ Однако, несмотря на то, что пенобетон по своим теплофи-зическим свойствам превосходит многие другие стеновые материалы, доля теплоизоляционного пенобетона в строительстве пока невысока, и существует необходимость в значительном расширении его производства.

Вместе с тем технология пенобетонов является сложной из-за чувствительности к качеству сырьевых компонентов, их количественному соотношению, режимам перемешивания, условиям формования и твердения, что может вызывать нестабильность структуры и свойств пенобетона. До сих пор проблемными остаются вопросы недостаточной изученности количественных показателей отмеченных существенных параметров, определяющих технологию неавтоклавных пенобетонов, в частности режимов перемешивания, неустойчивости пенобетонной смеси во времени, достаточно большой величины влажно-стной усадки и т.д. Поэтому сегодня одной из важнейших задач является дальнейшее совершенствование технологии неавтоклавных пенобетонов, в том числе на ранней стадии формирования их структуры - в процессе перемешивания пенобетонной смеси, чему и посвящена эта работа.

Цель исследовании состоит в получении теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных пенобетонов неавтоклавного твердения со стабильными свойствами на основе количественного описания процессов формирования ранней структуры при перемешивании пенобетонной смеси, их оптимизации и управления ими.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.

1. Исследование процесса воздухововлечения в пенобетонную смесь при перемешивании.

2. Исследование процесса массопереноса воздушной фазы в ходе перемешивания пенобетонной смеси.

3. Изучение условий сохранности замкнутой воздушной пористости при перемешивании пенобетонной смеси.

4. Изучение процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобетонов.

5. Получение количественных данных для оптимизации процессов, проте-

каюших при перемешивании, и технологии неавтоклавных пенобетонов.

6. Реализация предложений по совершенствованию технологии получения неавтоклавного пенобетона со стабильными свойствами.

Научная новизна:

- представлены новые методологические подходы к исследованию процессов формирования ранней структуры пенобетонов при перемешивании пенобетон-ных смесей: оптимизации дозировки воздухововлекающей добавки с учетом физико-химических свойств частиц твердой фазы; массопереноса при воздухо-вовлечении, формирования замкнутой воздушной пористости и ее сохранности в процессе перемешивания;

- получены количественные зависимости и модели процессов воздухово-влечения, образования замкнутой воздушной пористости и ее сохранности при перемешивании смеси в высокоскоростных смесителях турбулентного типа;

- получены исходные количественные данные для оптимизации процессов, протекающих при перемешивании пенобетонной смеси, обеспечивающих формирование стабильной ранней структуры, повышение качества неавтоклавных пенобетонов и снижение энергозатрат на их производство.

Практическое значение определяется тем, что полученные в результате исследований количественные оценки технологических параметров позволили оптимизировать процесс перемешивания пенобетонных смесей, выявить возможности снижения энергетических и материальных затрат на производство неавтоклавного пенобетона, решить прикладные задачи повышения показателей его качества. Результаты исследований использованы для уточнения расчета параметров пенобетоносмесителей турбулентного типа. Методологические подходы и методики проведения исследований пенобетонных смесей используются в учебном процессе во ВГАСУ при выполнении лабораторных работ, НИРС, курсовых и дипломных проектов.

Внедрение результатов. Разработаны технологические рекомендации для производства штучных изделий из неавтоклавного пенобетона. Научно-практические результаты исследований реализованы в монолитном строительстве в рамках темы «Разработка руководства по технологии возведения ограждающих конструкций из пенобетонов в сейсмических районах России» по заказу объединения ФГУП «ЦПО» при Спецстрое России (394000, г.Воронеж, пр. Революции, 1); для уточнения расчета параметров высокоскоростных пенобетоносмесителей турбулентного типа; в учебном процессе по специальностям 270106 «Производство строительных изделий и конструкций», 200503 «Стандартизация и сертификация (в строительстве)».

Достоверность результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств измерений и методов исследований; применением современных математических методов планирования экспериментов и статистической обработки результатов экспериментов; полученными практическими результатами, не противоречащими выводам известных положений в области решаемых проблем.

Апробация. Основные положения работы доложены и обсуждены на XIII Межд. сем. Азиатско-Тихоокеанской академии материалов «Строительные п отделочные материалы. Стандарты XXI века» (Новосибирск, 2006); Всерос. научно-практ. конф. «Строительное материаловедение-теория и практика» (Москва, 2006); научно-практ. конф. «Строительные материалы и изделия. Научные и практические результаты совершенствования составов, свойств и технологий строительных материалов и изделий» (Магнитогорск, 2006); III Межд. научно-практ. конф. «Наука, техника и технология XXI века» (Нальчик, 2007); 4 Юбил. Межд. научно-практ. конф. (Брянск, 2007); научно-практ. конф. «Физико-химические проблемы строительного материаловедения» (Воронеж, 2008); IX межд. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2008 г.), а также на ежегодных научно-технических профессорско-преподавательских конференциях ВГАСУ (2005-2009).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 9 опубликованных статьях, в том числе в одной статье - в издании из перечня, определенного ВАК РФ.

Структура » объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, изложена на 155 страницах, в т.ч. 105 страницах машинописного текста, 31 таблицы, 53 рисунков, библиографического списка из 152 наименования, 6 приложений.

На защиту выносятся

- научно-практические результаты по проблеме совершенствования технологии неавтоклавных пенобетонов, в частности, по совершенствованию процессов формирования структуры пенобетонной смеси при перемешивании;

- представления о механизмах адсорбции воздухововлекающих ПАВ, мас-сопереноса при воздухововлечении, усреднения составов пенобетонных смесей при перемешивании с учетом их структурно-реологических свойств;

- теоретические представления и результаты экспериментальных исследований влияния баланса сил поверхностного натяжения и капиллярно-пленочных сил на формирование воздушных пузырьков в пенобетонной смеси и условия их сохранности;

- результаты оптимизации технологии неавтоклавных пенобетонов, обеспечивающие снижение энергозатрат на производство и повышение качества пенобетонных изделий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведены цель и задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлены теоретические положения современного состояния технологии неавтоклавных пенобетонов, обоснованы необходимость исследований и научные подходы к ним.

Основой современного учения о процессах формирования структуры бетонов, в том числе и пенобетонов, служат теоретические положения и практические результаты, накопленные по этой проблеме к настоящему времени,

изложенные в работах известных ученых-материаловедов различных научных школ: Ю.М. Баженова, А.Н. Бобрышева, М.С. Гаркави, В.И. Калашникова, П.Г. Комохова, Л.В. Моргун, В.Т. Перцева, В.В. Помазкова, Ю.В. Пухаренко, Ш.М. Рахимбаева, Г.П. Сахарова, В.И. Соломатова, Б.Н. Урьева, Е.М. Чернышева, Ю.Д. Чистова, Е.И. Шмитько и других ученых. Показано, что пенобетон является перспективным материалом, как с экономической точки зрения, так и в части экологической чистоты. Свойства неавтоклавного цементного пенобетона со временем улучшаются - непрерывно растет прочность, снижаются усадочные деформации, что характеризует его как потенциально надежный и перспективный строительный материал. Достоинства пенобетона заключаются в доступности сырьевых материалов и малой капиталоемкости, возможности применения в монолитном строительстве, организации малоэнергоемких производств. Из известных технологий получения пенобетонной смеси одностадийная технология представляется более эффективной, так как она позволяет за счет регулирования гидродинамических, массообменных и энергетических характеристик осуществить управление процессами формирования структуры пе-нобетонов, прежде всего, на ранних стадиях. Вместе с тем, обзор и анализ научно-технической литературы показал, что производство эффективного по теплотехническим параметрам пенобетона малой плотности является трудно осуществимым ввиду сложности обеспечения стабильной замкнутой воздушной пористости, однородности по средней плотности и требуемой влажностной усадки. Вопросы, связанные с процессами массопереноса при воздухововлече-нии, формирования замкнутой воздушной пористости и ее сохранности при перемешивании, обеспечивающими необходимую однородность структуры пенобетона, остаются еще недостаточно изученными, в то время как процессы раннего структурообразования и возможность управления ими являются одними из основных при совершенствовании технологии пенобетонов неавтоклавного твердения. Представления о протекающих при формировании ранней структуры пенобетонов процессах воздухововлечения, массопереноса, образования и стойкости воздушных пузырьков, приведенные в фундаментальных трудах Я.Е. Гегузина, В.В. Кафарова, Р.И. Нигматулина, П.А. Ребиндера, А.И. Русанова, В.К. Тихомирова, Д.А. Фридрихсберга, используются в данной работе при решении поставленных задач.

Выполненный анализ основополагающих работ в области бетоноведения и пенобетонов в частности, а также положений фундаментальных исследований позволил разработать схему связей процессов формирования структуры неавтоклавных пенобетонов (рис.1). Предлагаемая модель, реализующая комплексный подход с учетом влияния основных факторов и процессов, позволяет установить взаимосвязь между параметрами входов, регулирования и выходов с учетом их стохастически-детерминированного характера. Отличительной ее особенностью от известных моделей является то, что в ней определены основные процессы, ответственные за свойства пенобетонной смеси и затвердевшего пенобетона. Представленная модель послужила основой для решения поставленных в диссертации задач.

Для достижения цели и задач предлагается следующая рабочая гипотеза: на основе положений фундаментальных наук и результатов экспериментальных исследований получить количественные данные для оптимизации процессов формирования ранней структуры пенобстонов, совершенствования их технологии и обеспечения требуемого качества изделий из них.

Входы

Физико-химические свойства повсрхностно-актнвны* веществ:

поверхностное натяжение, величина адсорбиии, ценообразование. стойкость и кратность пены

Физико-химические свойства дисперсной фазы: природа, дисперсность, гранулометрический состав, активность

Параметры лроцессов: геометрические характеристики и соотношения конструкции смесителя, кинетические параметры работы смесителя; структура и скорость потоков, вязкие и динамические характеристики перемешиваемой системы; критерии стойкости воздушной фазы е условиях перемешивания (\Уе, \VeVWe, Яе); энергетические характеристики процессов

Процессы формировании структуры пенобетона

Воздухо-вовлечение

Формирование замкнутой воздушной пористости

Перемешивание пенобетонной

смеси с обеспечением ее однородности и сохранности пузырьков воздушной фазы

Формирование структуры пенобетона

Выходы

Характеристики структуры пенобетонной смеси и пенобетона: средняя плотность, пористость и ее распределение

Свойства пенобетона: средняя плотность, средняя прочность, влажностная усадка

Рисунок 1 - Схема связей процессов формирования структуры неавтоклавного пенобетона

Во второй главе приведены характеристики используемых материалов и применяемых методов исследований, даны методологические подходы к исследованию процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобето-нов при перемешивании.

Исследования выполнялись с использованием портландцемента ОАО «Осколцемент» марки ПЦ500 ДО, кварцевого песка Малышевского месторождения строительных песков ЗАО «Воронежстройинновация» с модулем крупности 1,84, воды для затворения, удовлетворявших требованиям стандартов. При изучении физико-химических свойств и особенностей действия воздухо-вовлекающих добавок в пенобетонных смесях были выбраны представители различных видов поверхностно-активных веществ (ПАВ): неионогепные и анионактивные разных поколений. Неионогенные ПАВ представлены моноал-килфениловым эфиром полиэтиленгликоля на основе полимердистиллята (ОП-10) - С^Н^-мСоЬЦО^ЬЦО),,, Н, п^Ю. ..12; анионактивные - триэтаноламиновой солью алкилсульфатов (ТЭАС) - СпИг^ОБОэМЩС^НдОН^, где п=10...18,и

добавками нового поколения -- апкилсульфатами на основе первичных высших спиртов со стабилизирующими компонентами (серий «Пионер» и «Стройбат») - С„Нь+10803Ме, где п = 10... 14.

Для изучения технологических процессов использован системный подход, основанный на неформальном представлении многоуровневой структуры композиционных материалов, необходимость применения которого к процессам формирования структуры пенобетона определяется их нестационарностыо, нелинейностью, многомерностью, стохастичностью. Это дает основание рассматривать формирование ранней структуры пенобетона как сложную иерархически многоуровневую систему на микро,- мезо- и макроуровнях (рис.2).

Сяпнкга* ПАВ

МИКРО УРОВЕНЬ

ПАВ, м.». ,шффул1

I а.К1>||<<1|1111

•КЧ.ИфНЫП к

Па|1л\кч рм

МСХ4|1НЧС1к 1И1|.|1'МС1К<11

Свойства тины> ршткорон ПАВ

Сшн'к'Тни И(1.|нм\' ра< торов ПАВ н 11|>ис> 1 икни шср.к.и фал..

МЕЗОУРОВЕМЬ

............... к»«1И.1'1М|>| мм^ХныГ'1'

...-рин.гмнпя * фирмщи»*»««»

.||ч«км> н " V ишыи мир.

И.рипрс.в»!.!..'

"......

Структур:» пенобетонной смет

МАКРОУРОВЕНЬ

\ирИК11'рИС | НКИ 1ММОКЧ

ишкис м К1К'р1Ш«1н<М1

Копиру к Н11111Ц>:П*

Эиоркгтпчо-£КЧ»С Г<11 ри II

Св.-пиви

рН

Рисунок 2 - Схема выполнения анализа и синтеза процесса формирования структуры неавтоклавного пенобетона

Протекающие на микроуровне адсорбционные процессы определяют воз-духововлечение и формирование замкнутой воздушной пористости в пенобето-нах. Теоретические положения и практический опыт оценки процессов адсорбции, реализованные в коллоидной химии, показали, что достоверные количественные оценки адсорбции ПАВ могут быть получены путем совместного изучения зависимостей поверхностного натяжения (а) и адсорбции (Г) от концентрации ПАВ и (С), (1)

ЯТ ¿ЛпС' к '

где до- изменение свободной поверхностной энергии; С- концентрация ПАВ в объеме раствора; /?- универсальная газовая постоянная; Г-температура.

На основе этого положения, в диссертации разработана методика определения оптимальной дозировки воздухововлекающей добавки в пенобетонную смесь с учетом физико-химических свойств частиц твердой фазы. Эффективность пенообразующих добавок оценивалась по основным показателям: сг, Г, пенообразующей способности (//), стойкости (/) и кратности (/5) пены в зависимости от концентрации раствора ПАВ, температуры,рНсреды.

При изучении процесса воздухововлече-ния, обеспечиваемого переносом воздуха через межфазную поверхность в пенобетонную смесь при ее перемешивании (рис. 3,а), разработаны представления о массопереносе, в основу которых положена модель «проницания и обновления поверхности», предложенная учеными школы В.В. Кафарова. Схема модели (рис.3,6,в) дает представление о механизмах молекулярной и турбулентной диффузий воздуха при перемешивании.

Теоретические расчеты показали, что определяющей в процессах массопереноса в данном случае является турбулентная диффузия, в результате которой количество переносимого вещества равно

(3)

где О/ - коэффициент турбулентной диффузии; ¿С/сЬ - градиент концентрации.

С учетом условий турбулентного перемешивания пенобетонной смеси зависимость (3) может быть представлена в форме, удобной для проведения расчетов

(10 ¡й х

Двойной электрический слой

да1*.

Поток жидкости

Поюк воздуха

4 •К-»*-.*.'''--'*-'"'*'

Поток жидкости Рисунок 3 - Схемы моделей обновления поверхности (А), молекулярной (В) и турбулентной (6) диффузий: 1- исходное состояние системы; 2 - процесс вихреобразования при перемешивании

гР

(4)

где О -концентрация воздуха в смеси, м"1; г- время перемешивания, с; Гр - градиент скорости воздухововлечения, м3/м2.

Изучение процесса воздухововлечения при перемешивании осуществлялось путем определения средней плотности пенобетонных смесей при различных дозировках воздухововлекающей добавки, времени перемешивания и режимах перемешивания.

Обращаясь к процессам формирования воздушных пузырьков в пенобетонных смесях, следует отметить, что эти процессы зависят от баланса энергии образования пузырьков и энергии связи воды в системе, которая определяется капиллярно-пленочным взаимодействием, являющимся производным от действия первичных молекулярных и электростатических сил. Пленочно-расклинивающее и капиллярно-стягивающее давления находятся в конкуриру-

юшем взаимодействии, которое определяется межчастичным расстоянием, зависящим в основном от поверхностного натяжения, краевого угла смачивания и кривизны поверхности. При условии И'„-,р > IV«,,,, где IV,„у, - энергия образования пузырька, кДж; 1¥КШ1 - энергия капиллярных сил, кДж, обеспечивается формирование воздушных пузырьков в смеси. Энергия образования пузырьков равна IV,„-,,,= И/, + (5)

где IV, - энергия поверхности, кДж: IVх = 5 а, 5 - площадь поверхности воздушного пузырька, м2; IVк - кинетическая энергия поступательного движения к

ч ту1

молекул газа, находящихся в объеме, кДж: IVк = £ ' ' , где л;-масса

/=| 2

молекулы воздуха, кг; V - скорость молекулы воздуха, м/с.

Оценка процесса формирования воздушной фазы осуществлялась путем совместного рассмотрения зависимостей пустотности непоризованных и средней плотности поризованных систем от В/Т-отношения; определялись зоны преимущественного действия капиллярных и пленочных сил, изучалось влияние капиллярно-пленочных сил на процессы формирования замкнутой воздушной пористости с энергетических позиций с учетом В/Т-фактора, дисперсности и природы твердой фазы.

Сохранность вовлеченных в пенобетонную смесь пузырьков под действием внешних сил (/■"„,), обусловленных динамикой рабочего органа смесителя, обеспечивается внутренними силами определяемыми поверхностным натяжением, адсорбционными силами, Лапласовским давлением, зависящим от радиуса пузырька. Баланс взаимодействий этих сил определяет геометрические размеры и стойкость пузырьков (рис.4). При условии, когда /-"„, > происходит разрыв пленки и разрушение пузырька с образованием более мелких пузырьков. Этот процесс протекает до того момента, п р Гцесса°фо р мщзсшаи и я к0ГДа начинает соблюдаться условие /•;„ < Гсе„ Нали-воздушных пузырьков: чие одноименно заряженных поверхностей пузырь--Ссипыс«"ш' ков> образующихся в результате адсорбции молекул

ПАВ, препятствует их коалесценции и, соответственно, росту пузырьков с дальнейшим вытеснением их из системы под действием Архимедовых сил. Деформация пузырька определяется инерционными эффектами и эффектами поверхностного натяжения на межфазной границе. Соотношение указанных эффектов характеризуется критерием Вебера (\Уе)

2г рии-2

= —, (6) а

где гп - радиус пузырька, м; ря - плотность воздушной фазы, кг/м^; 1г - скорость вращения мешалки, м/с: \\' = ж-с1-п ; п- частота вращения мешалки, с'1; <1 - диаметр мешалки, м.

В работе условия сохранности замкнутой воздушной пористости оценивались гидродинамическими критериями Вебера и Рейнольдса (Яе), величина которого рассчитывалась по формуле

и'-р -Л

Яе = _—(7)

где и' - скорость вращения мешалки, м/с; д.„ - средняя плотность пенобетон-ной смеси, кг/м^ Л/. - высота лопасти мешалки, м; ц - динамическая вязкость пенобетонной смеси, Пас;.

С увеличением значения критерия Вебера при больших значениях критерия Рейнольдса происходит деформация пузырьков, которые принимают форму эллипсоида, а с дальнейшим ростом Яе — сегмента. Их разрушение в ходе перемешивания происходит при условии, когда 'Л'е > 'А'е* = 2л, где \>/е* - критическое значение. Зависимость относительной величины стойкости пузырька \Уе*ЛУе от значения Ле, характеризующего режим перемешивания, позволяет оценить и выбрать области режимов перемешивания пенобетонной смеси, при которых обеспечивается сохранность воздушных пузырьков. Правомерность использования гидродинамических критериев для оценки процессов при перемешивании пенобетонной смеси определяется ее реологическими характеристиками, которые играют ключевую роль в процессах воздухововлечения, мас-сопереноса, формирования и сохранности воздушной пористости при перемешивании. Реологические характеристики определялись методом ротационной вискозиметрии.

Оценка достоверности полученных результатов проводилась по величинам средних значений, оценке дисперсии, среднего квадратического отклонения и коэффициента вариации при вероятности р = 0,95.

Третья глава посвящена изучению эффективности воздухововлекагощих ПАВ путем исследования особенностей действия различных их видов в водных растворах и в системах, содержащих частицы твердой фазы, через сравнительные оценки адсорбционной и пенообразующей способностей, кратности и стойкости образуемых ими пен, влияние на них температурных воздействий, рН среды.

На основе полученных результатов уточнены особенности действия ПАВ различных видов. Определены оптимальные дозировки воздухововлекающих добавок в пенобетонные смеси, соответствующие критической концентрации мицеллообразования (ККМ), путем совместного рассмотрения зависимостей а - /(С) и Г = /(С). Установлено, что ККМ водных растворов всех видов ПАВ равна 8 104 моль/л. При этом наиболее эффективными являются анионактивные ПАВ ТЭАС и «Пионер 118МЗ», обеспечивающие снижение с в 1,5 раза. Установлено, что величина ККМ зависит от природы и свойств частиц твердой фазы (рис. 5). Показано, что кварцевый песок во всех исследованных системах с добавками изученных видов ПАВ практически не изменяет величину ККМ (рис. 6, а). Определено, что концентрации анионактивных добавок в присутствии частиц цемента при Г„шх увеличились с 8 Ю4 (ККМ) до 12 104 (ККМЦ) моль/л,

о

ТЭАС

а

Концентрация, С 10* моль/л

0 2<*6вТ>-12-**15 13 Концентрация, С '10* моль/л

0 2 4 б8Ю121416 1оа)

Концентрация, С Ю4 моль/л

Рисунок 5 - Зависимость поверхностного натяжения(а) и величины адсорбции (Г) от концентрации ПАВ в системе «водный раствор ПАВ+водно-песчано--цементная вытяжка»: а-ОП-Ю; б-ТЭАС;

в - «Пионер 118МЗ»

Концентрация, С 10* моль/л

Концентрация, СЮ4 моль/л

\4 Ж <|Т I "

; п~ ■ ч

/ 4' ■ >

ккм„ : С : ;

Концентрация, С '10* моль/л

Рисунок 6 - Зависимость поверхностного натяжения (а-1,2,3,4) и величины адсорбции (Г•1',2',3',4') от концентрации ПАВ «Пионер

118МЗ» в системах: 1,1'- «водный раствор ПАВ»; 2,2'- «водный раствор ПАВ+водно-песчаная вытяжка»; 3,3'-«водный раствор ПАВ+водно-цементная вытяжка»; 4,4'-«водный раствор ПАВ+водно--песчано-цементная вытяжка»

то есть но сравнению с водным раствором ПАВ при влиянии цемента ККМ увеличилась в 1,5 раза (рис. 6, б), что, соответственно, приводит к необходимости увеличения дозировки добавки в данном случае на 50 %. В то же время,

присутствие частиц цемента при использовании неионогенной добавки не влияет на величину ККМ (рис.5, а). Таким образом, установлено, что совместное рассмотрение зависимостей поверхностного натяжения и величины адсорбции от концентрации ПАВ показало эффективность предложенного метода и обеспечило повышение достоверности оценки оптимальной дозировки добавки. Можно констатировать, что при этом точность ее определения повышается примерно на 30 %.

Результаты исследований пенообразующей способности (Я), стойкости {%) и кратности (Р) пены водных растворов ПАВ различных видов при температуре 20°С представлены в табл.1; их значения для наиболее эффективной анио-нактивной добавки «Пионер 118МЗ» при совместном влиянии температуры и рН - на рис.7.

Таблица 1 - Результаты исследований пенообразующей способности, стойкости и кратности пены водных растворов ПАВ при температуре 20 °С

I = 15°С (=35"С г=50°с

II

2 л"

ПАВ Н, мм X Р

оп-ю 80 0,53 2,00

ТЭАС 86 0,65 2,20

Пионер 118МЗ 106 0,92 4,00

га О

а т

ю ю о о о о

о л ас х а> о с

Отмечено, что при ККМ пенообразую-щая способность анионактивной добавки нового поколения выше на 25%, стойкость пены - на 40 %, а кратность - примерно в 2 раза. Установлено, что при оптимальной дозировке добавки «Пионер 118МЗ» в температурном интервале (15... 35)°С наблюдаются наиболее высокие значения пенообразующей способности ПАВ и стойкости пены и обнаруживается незначительное их снижение при повышении температуры до 50°С. При увеличении рН с 7 до 13 ценообразование при изменении температуры от 15 до 50°С снижается в 1,5 раза, а стойкость пены - в 1,4 раза, в то же время кратность пены остается практически неизменной.

В четвертой главе приведены результаты исследования механизма массопереноса воздушной фазы через межфазную поверхность при перемешивании модельных дисперсно-зернистых систем и пенобетонных смесей, условий формирования замкнутой воздушной пористости и обеспечения ее сохранности в пенобетонных смесях.

Исследование структурно-реологических свойств исходных цементно-песчаных растворов и пенобетонных смесей показало (рис. 8), что введение воз-

Рисунок 7 - Зависимость пенообразующей способности (а) водных растворов добавки «Пионер 118МЗ», стойкости (б) и кратности (в) пены

от температуры и рН: 1-рН = 7; 2 - рН = 10; 3-рН = 13

Напряжение сдвига, Па

■в-■а-

Напряжение сдвига, Па

Рисунок 8 - Зависимости градиента скорости сдвига (а) и эффективной вязкости (б) пенобетонной смеси от напряжения сдвига: средняя плотность пенобетонной смеси: 1 - р - 330 кг/м1; 2 - 530 кг/м ; 3 - 850 кг/м3; 4 - цементно-песчаный раствор (В/Ц = 0,65)

душной фазы не изменило S-образного вида реологических кривых, но даже не значительное воздухововлечение в исходный це-ментно-песчаный раствор вызывает существенное снижение предельного напряжения сдвига и эффективной вязкости (//). При оптимальной величине напряжения сдвига достигается минимальная величина эффективной вязкости (//*), при которой обеспечиваются наилучшие, энергетически наиболее выгодные показатели массопереноса, возду-хововлечения и условий перемешивания пенобетонной смеси. Так как величина /иП!; зависит от многих факторов - состава и средней плотности смеси, свойств ее компонентов, В/Т-отношения, напряжения сдвига, и, учитывая характер изменения эффективной вязкости от величины напряжения сдвига, представляется целесообразным для комплексной оценки технологических факторов пенобетонных смесей использовать минимальное значение эффективной вязкости (/и*), что существенно упрощает изучение процессов, протекающих при перемешива-

нии пенобетонных смесей. В связи с тем, что в процессе перемешивания структура смеси претерпевает определенные изменения вследствие перехода от исходного цементно-песчаного раствора к пенобетонной смеси, в дальнейших расчетах реализован усредненный показатель минимальной эффективной вязкости //*ч„ определяемый как среднее значение между минимальными эффективными вязкостями цементно-песчаного раствора (р*цП) и пенобетонной смеси (/и*ш,). Установлено (рис.9), что показатели /¡*ч, согласуются с величиной рч;.

Время перемешивания, мин

Рисунок 9 - Зависимость средней плотности пенобетонных смесей различных составов от времени перемешивания и эффективной вязкости: . время достижения

требуемой средней плотности

1 - р = 400 кг/м3; ц'ср = 2,24 Па с;

2 -р = 450 кг/м3; 2,62 Па с;

3 - р = 600 кг/м3; м'ср = 3,78 Па с;

4 • р = 800кг/м3; = 5,33 Па с

чем меньше достигаемая при завершении процесса перемешивания пено-бетонной смеси, тем меньше средняя плотность пенобетонной смеси.

Установлено, что структура потоков смеси формируется по радиально-акси-альной схеме (рис. 10). Это подтверждает реализацию основных положений принятой модели «проницания и обновления поверхности» системы в процессе ее перемешивания в высокоскоростных турбулентных смесителях.

Показано, что процесс массопере-носа воздуха в смесь при ее перемешивании определяется соотношением средней минимальной эффективной вязкости и

г — д е

Рисунок 10 - Механизм вовлечения пузырьков воздуха и распределение их потоков в модельной среде: время перемешивания: а - 2 с; б - 3 с; в-4 с; г-7 с; д - схема радиально-аксиального движения потоков; е — образование воронки при перемешивании пенобетонной смеси

средней плотности пенобетонной смеси, режимами работы и геометрическими соотношениями размеров смесителя, в целом оцениваемыми критерием Рей-нольдса (И.е), а также физико-химическими свойствами поверхности смеси, контактирующей с воздухом, характеризуемыми коэффициентом эффективной диффузии (Оэ). Установлено, что режимы перемешивания пенобетонных смесей эффективны при Ие > 35. Определено, что массоперенос при воздуховов-лечении в процессе перемешивания пенобетонных смесей различных составов характеризуется ¿)э, изменяющимся в диапазоне (2,9...3,1) 10J м2/с.

Процесс формирования воздушных пузырьков в пенобетонной смеси существенно осложнен в результате межчастичных и межфазных, в первую очередь капиллярно-пленочных взаимодействий, зависящих в основном от В/Т-отношения, дисперсности и природы твердой фазы (рис.11). Зависимость пус-тотности непоризованных систем от В/Т-отношения (рис.11, кривые 1,3,3') позволяет установить область преимущественного действия пленочно-расклинивающих и капиллярно-стягивающих сил. Так, например, в системе «вода+квариевый песок» при В/Т-отношениях, лежащих в диапазоне /0- /;, пре-

/, I,

Б/Т-отиошение

!„ I,

Б/Т-отношение

I, I,

В/Т-отношеиие

Рисунок 11 - Зависимости пустотности непоризованной и средней плотности поризованной систем от В/Т-отношения и дисперсности кварцевого песка: системы: 1 - «вода+кварцевый песок»; 2 - «водный раствор ПАВ+кварцевый песок»; (удельная поверхность песка: а) = 10 м /кг; б) 5у1 = 350 м2/кг); в) 3 - « п ода+портландцемент»; 4 - «водный раствор ПАВ+портландцемент»; г) 3'- «вода+кварцевый песок+портландцемент»;

4'- «водный раствор ПАВ+кварцевый песок+портландцемент»;

обладает пленочное расклинивание, приводящее к увеличению пустотности системы. При превышении В/Т-отношений, соответствующих точке //, преобладают капиллярные силы стяжения, способствующие уплотнению системы. Установлено, что с увеличением дисперсности песка В/Т-отношения, соответствующие точкам 1(1 и //, смещаются в сторону более высоких значений. В процессе перемешивания в системах «водный раствор ПАВ+кварцевый песок», «водный раствор ПАВ+портландцемент» образование воздушных пузырьков начинается лишь с момента превышения значений В/Т-отношений, соответствующих точке //, то есть в области преобладания капиллярных сил. Такие же изменения пустотности и средней плотности характерны и для системы «водный раствор ПАВ+кварцевый песок+порт-ландцемент», то есть для пенобетон-ной смеси. Вышеприведенный механизм можно проиллюстрировать следующей моделью (рис.12). Представленный механизм формирования замкнутой воздушной фазы позволяет объяснить образование воздушных пузырьков в различных системах при различных значениях В/Т-отношений и дисперсности твердой фазы. Полученные результаты показали, что для обеспечения условий

Частицы Капиллярная Пленочная

твердой фазы ВОда вода Пузырек воздуха

Стыковая _►

влага

/,«/о > ]л/об„ \лг.„ <

Рисунок 12 - Модель формирования замкнутой воздушной пористости

формирования замкнутой воздушной пористости с увеличением дисперсности песка необходимо увеличение В/Т-отношения. С другой стороны, увеличение размеров частиц песка ограничено условиями возникновения их относительного движения в потоке пенобетонной смеси при перемешивании. Согласно положению, приведенному в работе А. Фортье, применение крупных частиц может вызывать их относительное движение в потоках дисперсных систем. При перемешивании пенобетонной смеси относительное движение крупных частиц песка, приводящее к разрушению воздушных пузырьков, возникает при условии

^част ..____/о>

~Ъ— ]-7—¡"Эр ->/з' ( ]

где с1чаа„ - размер частицы песка, м; Д,„,„ - эквивалентный диаметр потока пенобетонной смеси, образуемый лопаткой турбины, м; рт„, - плотность песка, кг/м'; рсм - средняя плотность пенобетонной смеси, кг/м\

Таким образом, установлено, что дисперсность кварцевого песка определяется балансом капиллярно-пленочных взаимодействий. Верхняя граница дисперсности устанавливается предельно допустимой величиной В/Т-отношения, а нижняя - наличием относительного движения частиц песка. Оптимизация дисперсности песка по вышеприведенному факту показала, что эффективным в пенобетонных смесях является применение песков фракции 0,63...2,5 мм.

Оценка энергетических соотношений при перемешивании пенобетонных смесей требуемых средних плотностей проводилась экспериментально путем определения мощности, затрачиваемой на их перемешивание (рис. 13). Установлено, что энергетический баланс процесса перемешивания имеет следующую структуру: энергия, приходящаяся на относительное движение фаз (£„„,„),составляет (70...80)% общего ее расхода (£„;„,); на деформирование воздушных пузырьков (Е,ю/,) затра-

■ \ и^* .1 л-.,,;

{ - ^

— -

1 а

0 2<66 Время, мин

Рисунок 13 - Изменение средней плотности и мощности во времени при перемешивании смесей: 1, 3 - поризованная смесь; 2 -непоризованная смесь

чивается около 30 % энергии и практически незначимы энергозатраты на формирование замкнутой воздушной пористости - менее 1 %. Величина энергозатрат на перемешивание пенобетонной смеси зависит, как от режима перемешивания, так и от длительности процесса. С увеличением значения критерия Яе, при прочих равных условиях, время перемешивания смеси сокращается, а энергозатраты возрастают.

Результаты проведенных исследований позволили получить важную в практическом отношении зависимость, которая дает возможность оптимизировать энергозатраты на перемешивание и получать пенобетонную смесь заданной средней плотности со стабильной структурой и свойствами

р = 1,24 10~3 ■ Оэ .Яе''36-г~0'36 при 0 < г< б мин, (9) где р- средняя плотность пенобетонной смеси, кг/мл; £>э - коэффициент эффективной диффузии, м2/с; Яе - критерий Рейнольдса; г - время перемешивания пенобетонной смеси, с.

В целом по сравнению с предлагаемыми режимами в технологии пенобе-тонов энергозатраты на перемешивание пенобетонной смеси по принятой одностадийной технологии сократились на 30%.

Увеличение значения И.е имеет ограничение, связанное с устойчивостью пенобетонных смесей. Так, на рис. 14 приведена

Время перемешивания, мин

Рисунок 14 - Изменение плотности пенобетонных смесей при перемешивании в различных режимах: 1 - Яе = 72,8, /у=630 кг/м3; 2 - =62,3, ¿р520 кг/м3; 3 - !*е = 50,9, /7=450 кг/м3

зависимость средней плотности пенобетонной смеси от режимов и времени перемешивания, показывающая, что при Яе > 50 для исследуемых смесей наблюдается разрушение воздушных пузырьков. Определено, что пенобетонная смесь устойчива при значениях критерия Рейнольдса, находящихся в интервале от 35 до 50. Нижняя граница критерия Ке=35 обусловлена тем, что при меньших его значениях процесс формирования замкнутой воздушной пористости замедляется, а

Зона рекомен-

дуемых

режимов

перемешивания

1<е

Рисунок 15 - Зависимость относительной величины \Ne4\Ne от критерия Ие в пенобетонных смесях с плотностью: а - 450 кг/м3; б - 630 кг/м3

верхняя (Яе=50) - уменьшением стойкости пенобетонных смесей. Установлено, что формирование стабильной замкнутой воздушной фазы определяется величиной критерия Вебера; она устойчива при его значениях, меньших единицы (рис. 15), что не превышает критического значения, равного 2л. Таким образом, выполненные исследования подтвердили правомерность применения гидродинамических критериев Рейнольдса и Вебера к изучению процессов, протекающих при перемешивании пенобетонных смесей,

В пятой главе изложены научно-практические результаты совершенствования технологии неавтоклавных пенобетонов и дана их технико-экономическая оценка. Полученные физико-механические свойства пенобетонных смесей и пенобетонов (табл. 3) подтвердили эффективность предложенных решений по совершенствованию технологии неавтоклавных пенобетонов: достипгу-ты требуемые нормируемые показатели пенобетонов по средней плотности, марочной прочности и влажностной усадке. При этом обеспечена высокая однородность структуры пенобетона (рис.16), его средней плотности (Сг < 2,1%) и средней прочности (С] < 5,5%). Показано, что при твердении в нормальных условиях в период с 28 суток до одного года отмечен интенсивный рост прочности пенобетонов малой плотности: при рт; = 350 кг/м" прирост достигает 100 %; при рпк = 600 кг/м3 - 50 %. Исследованиями установлено, что динамика изменения усадочных деформаций пенобетонов малой средней плотности корреспондируется с динамикой деформаций, проявляющейся в известных системах - непоризованном и поризованном цементном камне и цементно-песчаном растворе. Установлено, что максимальные величины усадки при высыхании пенобетонов малой плотности не превышают известных предельных значений.

Таблица 3 - Результаты полупромышленных испытаний пенобетона (В/Т = 0,45; Д = 0,23% от массы цемента)

Расход материалов на 1 м3 пенобетона, кг р'ш' кг/м3 Коэффициент вариации по плотности, Су, % МПа Коэффициент вариации по прочности, С* %

Ц = 250 П = 120 ~35СП 2,1 1,52 2,7

Ц = 350 П = 200 450 1,7 1,91 2,1

Ц = 450 П = 280 530 2,1 2,25 5,5

Рисунок 16 - Структура пенобетона в возрасте 365 сут Рпб = 350 кг/м3; Я" = 3 МПа

Научно-практические результаты исследований использованы в методике для уточнения расчета пенобетоносмесителей турбулентного типа, основные технические характеристики которых приведены в табл. 4. Разработаны технологические рекомендации для производства штучных изделий из пенобетонов. Результаты исследований также реализованы в монолитном строительстве в рамках темы «Разработка руководства по проектированию и технологии возве-

V-'Л*»

дения ограждающих конструкций из пенобето-нов в сейсмических районах России» по заказу объединения ФГУП «ЦПО» при Спецстрое России.

В результате предложенных методологических приемов, количественной оценки процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобе-тонов получен экономический эффект 105,3 руб./м' (в ценах 2008 г.) вследствие снижения расхода цемента на 16,38 кг/м", добавки - на 0,04 кг/м3 и энергетических затрат на 30 %.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны и апробированы методологические подходы к исследованию формирования ранней структуры пенобетонов применительно к одностадийной технологии. Обоснованы и реализованы методики многоуровневого исследования процессов воздухововлечения, массопереноса, формирования замкнутой воздушной пористости при перемешивании с учетом распределения воздушных пузырьков в системе.

2. Получены новые экспериментальные данные о влиянии свойств частиц твердой фазы на дозировку воздухововлекающей добавки, разработан метод ее оптимизации, состоящий в совместном рассмотрении изотерм поверхностного натяжения и адсорбции. Показано, что в системах с водно-песчано-цементной вытяжкой дозировка добавки возрастает на 50% по сравнению с водным раствором ПАВ. Предложенный метод по сравнению с используемыми позволил повысить точность определения оптимальной дозировки воздухововлекающей добавки на 30 %.

3. При использовании ПАВ нового поколения «Пионер 118МЗ», содержащего стабилизирующий компонент, оптимальные значения пенообразующей способности, стойкости и кратности пены при дозировке добавки, равной критической концентрации мицеллообразования, находятся в температурном интервале от 15 до 35 °С. Доказано, что при одновременном влиянии температурного фактора и рН среды определяющим в пенообразующей способности и стойкости пены является температурный фактор.

4. Показано, что процесс массопереноса воздуха в смесь при ее перемешивании определяется соотношением эффективной вязкости и средней плотности пенобетонной смеси, режимами работы и геометрическими соотношениями параметров смесителя турбулентного типа, в целом оцениваемыми критерием Рейнольдса (Ке), а также физико-химическими свойствами поверхности смеси, контактирующей с воздухом, характеризуемыми коэффициентом эффективной диффузии (Оэ). Установлено, что величина Оэ для принятых режимов перемешивания находится в интервале (2,9...3,1) № м2/с. Определены условия достижения требуемой средней плотности пенобетонной смеси, характеризуемые

Таблица 4 - Технические характеристики смесителей

Вари- Объем Установлен- Производи-

готового ная мощность, тельность,

ант замеса, л кВт м3/смену

1 250 11 16

2 500 17,5 32

значениями D3, критерия Рейнольдса и временем перемешивания ( г).

5. Уточнен механизм формирования замкнутой воздушной пористости в пенобетонных смесях. Показано влияние на него В/Т-отношения, дисперсности и природы твердой фазы. Установлено, что предельные величины дисперсности песка определяются балансом капиллярно-пленочных взаимодействий: верхняя граница - предельно допустимой величиной В/Т-отношения, а нижняя - возможностью относительного движения частиц песка в смеси. Оптимизация дисперсности кварцевого песка по вышеприведенному факту показала, что в пенобетонных смесях эффективным является применение песков фракции (0,63... ...2,5) мм.

6. Определены структура и баланс энергозатрат при перемешивании пенобетонных смесей и их зависимость от гидродинамических критериев Рейнольдса и Вебера. Доказано, что выбор оптимальных режимов перемешивания позволяет сократить энергозатраты на 30 % по сравнению с рекомендуемыми режимами в технологии пенобетонов.

7. Установлено, что формирование стабильной замкнутой воздушной пористости определяется величинами гидродинамических критериев Рейнольдса и Вебера. Пенобетонная смесь устойчива при 35 < Re < 50 и We < 1, не превышающего критического значения 2тг.

8. Установленные количественные закономерности позволили оптимизировать процессы при перемешивании пенобетонных смесей и обеспечить при средней плотности 350-500 кг/м3 получение достаточно высоких показателей однородности пенобетонов по средней плотности и прочности, не превышающих 5,5 %, а также допустимых значений влажностной усадки,

9. Получен экономический эффект от совершенствования технологии неавтоклавных пенобетонов, который позволяет понизить себестоимость пенобетона на 105,3 руб./м' (в ценах 2008 г.) за счет снижения энерго-и материалоемкости.

10. Реализованы научно-практические результаты исследований в рекомендациях по технологии монолитных пенобетонов для строительства в сейсмических районах России. Результаты исследований использованы для уточнения расчета пенобетоносмесителей турбулентного типа; в учебном процессе по специальностям 270106 «Производство строительных изделий и конструкций», 200503 «Стандартизация и сертификация (в строительстве)».

Основные положения диссертации отражены в следующих работах

1. Ткаченко Т.Ф. К вопросу о развитии научно-практических основ получения газонаполненного бетона/ Т.Ф. Ткаченко, A.B. Крылова, В.Т. Перцев// XIII Межд. сем. Азиатско -Тихоокеанской академии материалов: Строительные и отделочные материалы. Стандарты XXJ века - Новосибирск: Сибстрин. -2006.- С. 167-170. Лично автором выполнено 3 с.

2. Крылова A.B. Исследование порового пространства мелкозернистого бетона плотной и поризованной структуры/ A.B. Крылова, Т.Ф. Ткаченко, Н.Г.

Яценко// Всерос. научно-практ. конф.: Строительное материаловедение - теория и практика.- Москва: МНИТ. - 2006. - С.218-219. Лично автором выполнена 1 с.

3. Ткаченко Т.Ф. Вопросы технологии и применения поризованного бетона/ Т.Ф. Ткаченко, В.Т. Перцев, A.B. Крылова// Межвуз.сб.науч.тр.МГТУ: Строительные материалы и изделия. Научные и практические результаты совершенствования составов, свойств и технологий строительных материалов и изделий. - Магнитогорск: МГТУ,- 2006,- С. 175-180. Лично автором выполнено 3 с.

4. Крылова A.B. Исследование влияния химических добавок на процесс твердения поризованного бетона/ A.B. Крылова, В.Т. Перцев, Т.Ф. Ткаченко // Межвуз. сб. науч. тр. МГТУ: Строительные материалы и изделия. Научные и практические результаты совершенствования составов, свойств и технологий строительных материалов и изделий. - Магнитогорск: МГТУ. - 2006.- С. 181185. Лично автором выполнено 3 с.

5. Ткаченко Т.Ф. Об эффективности воздухововлекающих добавок для получения пенобетона/ Т.Ф. Ткаченко, A.B. Крылова, В.Т. Перцев// III Межд. научно-практ. конф. к 50-легию КБГУ: Наука, техника и технология XXI века. -Нальчик: КБГУ. - 2007. - С. 178-181. Лично автором выполнено 3 с.

6. Ткаченко Т.Ф. Сравнительная оценка эффективности воздухововлекающих добавок для теплоизоляционного поризованного бетона/ Т.Ф. Ткаченко, A.B. Крылова// 4-я Юбил. Межд. научно-практ. конф. к 75-летию БГИТА. -Брянск: БГИТА. - 2007. - С. 158-163. Лично автором выполнено 4 с.

7. Перцев В.Т. Исследование механизмов формирования газовой пористости пенобетонных смесей при их приготовлении/ В.Т.Перцев, Т.Ф .Ткаченко// Научный вестник: Физико-химические проблемы строительного материаловедения." Воронеж: ВГАСУ. - 2008.- С.52-59. Лично автором выполнено 6 с.

8. Ткаченко Т.Ф. Количественные оценки параметров управления процессами получения неавтоклавных пенобетонов/ Т.Ф. Ткаченко, В.Т. Перцев// Научный вестник: Строительство и архитектура. - Воронеж: ВГАСУ. - №2,- 2008,-С.60-67. Лично автором выполнено 7 с.

9. Ткаченко Т.Ф. Эффективный теплоизоляционный пенобетон с использованием техногенных карбонатных отходов/Т.Ф. Ткаченко, A.B. Крылова, В.В. Макеев// IX Межд. научно-техн. конф. Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии. - Тула: ТГУ.- 2008. - С.70-71. Лично автором выполнена 1 с.

Подписано в печать 8.04.09 Формат 60 х 84 1/16

Уч.-изд. л. 1,4 Усл.-изд. л. 1,5 Бумага писчая. Тираж ЮОэкз. Заказ№196

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

ВВЕДЕНИЕ.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАННЕЙ СТРУКТУРЫ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ

1.1 Состояние и основные направления развития технологии неавтоклавных пенобетонов.

1.2 Современные представления о процессах формирования ранней структуры цементных неавтоклавных пенобетонов.

1.2.1 Физико-химические свойства ПАВ и механизм их действия в растворах и дисперсно-водных системах.

1.2.2 Процессы воздухововлечения при перемешивании.

1.2.2.1 Механизм воздухововлечения при перемешивании

1.2.2.2 Массоперенос при воздухововлечении.

1.2.3 Процессы образования замкнутой воздушной пористости

1.2.4 Условия обеспечения сохранности воздушных пузырьков при перемешивании.

1.3 Обоснование содержания, цели и задач исследований.

2 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ.

2.1 Неавтоклавные пенобетоны как объект исследований.

2.2 Характеристика используемых сырьевых материалов.

2.3 Основные методики исследований.

2.3.1 Методики оценки свойств ПАВ воздухововлекающего действия в водных растворах.

2.3.1.1 Методика исследования процесса воздухововлечения и формирования потоков при перемешивании.

2.3.1.2 Методики исследования процесса массопереноса при воздухововлечении.

2.3.1.3 Методика исследования процесса формирования замкнутой воздушной пористости.

2.3.1.4 Методика исследования условий сохранности замкну той воздушной пористости при перемешивании.

2.4 Методика исследования структурно-реологических свойств пенобетонных смесей.

2.5 Методики определения основных свойств неавтоклавных пенобетонов.

3 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ВОЗДУХОВОВЛЕ-КАЮЩИХ ДОБАВОК В СИСТЕМАХ, СОДЕРЖАЩИХ КОМПОНЕНТЫ ПЕНОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ.

3.1 Изучение влияния ПАВ на величину поверхностного натяжения в водных растворах.

3.2 Исследование адсорбционной способности ПАВ воздухововлекающего действия.

3.3 Изучение влияния свойств частиц твердой фазы на величины поверхностного натяжения и адсорбции.

3.4 Изучение влияния вида добавок воздухововлекающего действия на их пенообразующую способность.

3.5 Исследование влияния температурного фактора и рН водных растворов ПАВ воздухововлекающего действия на их пенообразующую способность.

3.6 Исследование влияния свойств частиц твердой фазы на пенообразующую способность ПАВ воздухововлекающего действия.

3.7 Выводы по третьей главе.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАННЕЙ СТРУКТУРЫ НЕАВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ.

4.1 Структурно-реологических свойства пенобетонных смесей.

4.2 Изучение процесса массопереноса в пенобетонных смесях при воздухововлечении.

4.2.1 Влияние на процесс массопереноса режимов перемешивания и реологических свойств пенобетонных смесей.

4.3 Изучение процесса формирования замкнутой воздушной пористости в пенобетонных смесях и оценка энергетических соотношений при их перемешивании.

4.3.1 Процессы формирования замкнутой воздушной пористости

4.3.2 Оценка энергетических соотношений в процессе формирования замкнутой воздушной пористости в пенобетонных смесях.

4.4 Определение условий сохранности воздушных пузырьков при перемешивании пенобетонных смесей.

4.5 Выводы по четвертой главе.

5 НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НЕ АВТОКЛАВНЫХ ПЕНОБЕТОНОВ

И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА.

5.1 Основные предпосылки для оптимизации процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобетонов

5.2 Результаты испытаний неавтоклавных пенобетонов со стабильными свойствами.

5.3 Принцип расчета смесителя турбулентного типа для приготовления пенобетонных смесей.

5.4 Основные результаты внедрения технологии неавтоклавных пенобетонов.

5.5 Технико-экономическая оценка совершенствования технологии неавтоклавных пенобетонов.

5.6 Выводы по пятой главе.

В современном строительстве решаются задачи получения эффективных материалов, обеспечивающих значительную экономию энергетических и материальных затрат. К таким строительным материалам относятся неавтоклавные пенобетоны, обладающие высокими теплоизоляционными свойствами [1-6]. В настоящее время область применения пенобетонов постоянно расширяется [7-9]. Ежегодный прогнозируемый прирост объемов производо ства ячеистых бетонов в РФ составляет от 0,5 до 1 млн. м , в том числе доля неавтоклавных пенобетонов составляет 50% от объема ячеистого бетона [10]. о

При средней плотности 300-400 кг/м пенобетоны считаются перспективными для тепло-и звукозоляции, при средней плотности 500 кг/м3 - для ограждающих конструкций [11]. Малая плотность пенобетонов позволяет уменьшить массу стеновых конструкций на 25-55% по сравнению с конструкциями из других материалов [12]. Однако, несмотря на то, что пенобетоны по своим теплофизическим свойствам превосходят многие виды стеновых строительных материалов, их доля в строительстве пока не превышает 12 % от всего объема производства утеплителей в России, в то время, как в европейских странах она составляет более 30% [12]. Таким образом, существует необходимость в освоении и значительном расширении производства такого вида бетонов.

Важное практическое значение имеет то, что для производства неавтоклавных пенобетонов применяются относительно дешевые и доступные сырьевые материалы [13-15], что их технология легко приспосабливается к существующим технологиям бетона на заводах ЖБИ и выглядит довольно привлекательно для инвесторов [16]. Достоинствами технологии неавтоклавных пенобетонов являются малая энергоемкость и невысокие капиталовложения, что предопределяет перспективность ее применения как в сборном, так и в монолитном строительстве. Вместе с тем, необходимо отметить, что она является достаточно сложной из-за «чувствительности» к качеству сырьевых компонентов, их количественному соотношению, режимам перемешивания, условиям формования и твердения. При практической реализации это может приводить к получению материала с нестабильными структурой и свойствами. Поэтому сегодня одной из актуальных задач является дальнейшее совершенствование технологии неавтоклавных пенобетонов, в том числе на стадии формирования ранней структуры, обеспечивающее стабильность их свойств.

К настоящему времени накоплен большой объем научно-практических данных о влиянии свойств компонентов пенобетонной смеси, структуры и технологических параметров на свойства пенобетонов. Однако, многие вопросы приготовления пенобетонных смесей, формирования их структуры, особенно на ранней стадии в процессе перемешивания, остаются с точки зрения оптимизации и управления малоизученными. Исследованию и совершенствованию процессов формирования структуры пенобетонов при перемешивании посвящена эта работа. Полученные на основе исследований результаты в виде количественных зависимостей и моделей являются основой для оптимизации и управления процессами формирования ранней структуры пенобетонов с требуемыми свойствами.

Основные теоретические и практические результаты исследований процессов формирования структуры пенобетонов изложены в работах Ю.М. Баженова [17-20], П.Г. Комохова [21,22], И.Т. Кудряшова [23], В.В. Михайлова [24-26], В.В. Помазкова [27-29], И.А. Рыбьева [30,31], В.И. Соломатова [32, 33]. Важнейшие достижения в области реологии дисперсных систем получены Г.Я. Кунносом [34], Ш.М. Рахимбаевым [35-37], П.А. Ребиндером [38-40], Б.Н. Урьевым [41,42] и другими учеными. Существенный импульс развитию современного структурного материаловедения в последние годы дали разработки, выполненные А.Н. Бобрышевым [43,44], В.И. Калашниковым [45-47], В.Т. Перцевым [48-51], Е.М. Чернышовым [52-54], Е.И. Шмитько [55] и другими исследователями, в которых реализуется системный подход, основанный на неформальном представлении многоуровневой структуры композиционных материалов, качественной и количественной оценках структурных уровней и возможности управления свойствами пенобетонов. Развитию технологии пенобетонов способствовали исследования JI.B. Моргун [8,56-59], Ю.В. Пухаренко [60-63], Г.П. Сахарова [1,64-68], Ю.Д. Чистова [69,70], вопросов гидратации и твердения - работы В.В. Бабкова [71], М.С. Гаркави [72-75] и других ученых.

Представления, описывающие процессы воздуховлечения, массопере-носа, формирования структуры гетерогенных систем и механизмы формирования пористой структуры, изложены в фундаментальных работах Я.Е. Гегу-зина [76,77], В.В. Кафарова [78,79], Р.И. Нигматулина [80,81], А.И. Русанова [82], В.К. Тихомирова [83], Д.А. Фридрихсберга [84] и других ученых.

Таким образом, обобщенные результаты теоретических и практических исследований в области технологии пенобетонов, положения соответствующих разделов фундаментальных наук создали предпосылки для решения задач оптимизации процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобетонов с позиций обеспечения требуемого качества изделий, материа-ло-и энергосбережения, создания технологического оборудования. С развитием отмеченного связаны цель, задачи и содержание данной диссертационной работы.

Цель исследований: получение теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных пенобетонов неавтоклавного твердения со стабильными свойствами на основе количественного описания процессов формирования ранней структуры при перемешивании, их оптимизации и управления.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.

1. Исследование процесса воздухововлечения в пенобетонную смесь при перемешивании.

2. Исследование процесса массопереноса воздушной фазы в ходе перемешивания пенобетонной смеси.

3. Изучение условий сохранности замкнутой воздушной пористости при перемешивании пенобетонной смеси.

4. Изучение процессов формирования ранней структуры неавтоклавных пенобетонов.

5. Получение количественных данных для оптимизации процессов, протекающих при перемешивании, и технологии неавтоклавных пенобетонов.

6. Реализация предложений по совершенствованию технологии получения неавтоклавного пенобетона со стабильными свойствами.

Научная новизна работы:

- представлены новые методологические подходы к исследованию процессов формирования ранней структуры пенобетонов при перемешивании пено-бетонных смесей: оптимизации дозировки воздухововлекающей добавки с учетом физико-химических свойств частиц твердой фазы; массопереноса при воздухововлечении, формирования замкнутой воздушной пористости и ее сохранности в процессе перемешивания;

- получены количественные зависимости и модели процессов воздухово-влечения, образования замкнутой воздушной пористости и ее сохранности при перемешивании смеси в высокоскоростных смесителях турбулентного типа;

- получены исходные количественные данные для оптимизации процессов, протекающих при перемешивании пенобетонной смеси, обеспечивающих формирование стабильной ранней структуры, повышение качества неавтоклавных пенобетонов и снижение энергозатрат на их производство.

Практическое значение определяется тем, что полученные в результате исследований количественные оценки технологических параметров позволили оптимизировать процесс перемешивания пенобетонных смесей, выявить воз-можности снижения энергетических и материальных затрат на производство неавтоклавного пенобетона, решить прикладные задачи повышения его качества. Результаты исследований использованы для уточнения расчета параметров пенобетоносмесителей турбулентного типа. Методологические подходы и методики проведения исследований пенобетонных смесей используются в учебном процессе во ВГАСУ при выполнении лабораторных работ, НИРС, курсовых и дипломных проектов.

Апробация. Основные положения работы доложены и обсуждены на XIII межд. сем. Азиатско-Тихоокеанской академии материалов «Строительные и отделочные материалы. Стандарты XXI века» (Новосибирск, 2006); Всерос. научно-практ. конф. «Строительное материаловедение - теория и практика» (Москва, 2006); научно-практ. конф. «Строительные материалы и изделия. Научные и практические результаты совершенствования составов, свойств и технологий строительных материалов и изделий» (Магнитогорск, 2006); III межд. научно-практ. конф. «Наука, техника и технология XXI века» (Нальчик, 2007); 4 юбилейной межд. научно-практ. конф. (Брянск, 2007); научно-практ. конф. «Физико-химические проблемы строительного материаловедения» (Воронеж, 2008); IX межд. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2008 г.), а также на ежегодных научно-технических профессорско-преподавательских конференциях ВГАСУ (2005-2009).

Публикации: результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 9 научных публикациях, в том числе в 1 статье в центральном издании из списка рекомендованных ВАК.

Работа выполнена по специальности 05.23.05 - «Строительные материалы и изделия». Основной объем экспериментально-исследовательских работ осуществлен с 2000 по 2009 год на кафедрах «Технология строительных изделий и конструкций» и «Химия» Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, изложена на 155 страницах, в т. ч. 105 страниц ма

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны и апробированы методологические подходы к исследованию формирования ранней структуры пенобетонов применительно к одностадийной технологии. Обоснованы и реализованы методики многоуровневого исследования процессов воздухововлечения, массопереноса, формирования замкнутой воздушной пористости при перемешивании с учетом распределения воздушных пузырьков в системе.

2. Получены новые экспериментальные данные о влиянии свойств частиц твердой фазы на дозировку воздухововлекающей добавки, и разработан метод ее оптимизации, состоящий в совместном рассмотрении изотерм поверхностного натяжения и адсорбции. Показано, что в системах с водно-песчано-цементной вытяжкой дозировка добавки возрастает на 50% по сравнению с водным раствором ПАВ. Предложенный метод по сравнению с используемыми позволил повысить точность дозировки воздухововлекающей добавки примерно на 30 %.

3. При применении ПАВ нового поколения «Пионер 118МЗ», содержащего стабилизирующий компонент, оптимальные значения пенообразую-щей способности, стойкости и кратности пены при дозировке добавки, равной критической концентрации мицеллообразования, находятся в температурном интервале от 15 до 35 °С. Показано, что при одновременном влиянии температурного фактора и рН среды определяющим в пенообразующей способности и стойкости пены является температурный фактор.

4. Дана количественная оценка воздухововлечения при перемешивании пенобетонных смесей на основе модели «проницания и обновления поверхности», предполагающей массоперенос воздушной фазы, характеризуемый коэффициентом эффективной диффузии (А^). Установлено, что величина Дэ о для принятых режимов перемешивания находится в интервале (2,9.3,1)10 м2/с. Определены условия достижения требуемой средней плотности пенобетонной смеси, характеризуемые значениями критерия Рейнольдса (Яе) и времени перемешивания (г), которые описываются зависимостью

5. Уточнен механизм формирования замкнутой воздушной пористости в пенобетонных смесях. Показано влияние на него В/Т-отношения, дисперсности и природы твердой фазы. Установлено, что предельные величины дисперсности песка определяются балансом капиллярно-пленочных взаимодействий: верхняя граница - предельно допустимой величиной В/Ц-отношения, а нижняя - возможностью относительного движения частиц песка в смеси. Оптимизация дисперсности кварцевого песка по вышеприведенному факту показала, что в пенобетонных смесях эффективным является применение песков фракции 0,63.2,5 мм.

6. Определены структура и баланс энергозатрат при перемешивании пенобетонных смесей и их зависимость от гидродинамических критериев Рейнольдса и Вебера. Показано, что выбор оптимальных режимов перемешивания позволяет сократить энергозатраты на 30 % по сравнению с рекомендуемыми режимами в технологии пенобетонов.

7. Установлено, что формирование стойкой воздушной пористости определяется величинами критериев Вебера и Рейнольдса. Пенобетонная смесь устойчива при 35 < Яе < 50 и < 1, не превышающего критическое значение 2п.

8. Установленные количественные закономерности позволили оптимизировать процессы при перемешивании пенобетонов и обеспечить получение при средней плотности 350-500 кг/м высоких показателей однородности по средней плотности и средней прочности, не превышающих 5,5 %, а также допустимых значений влажностной усадки.

9. Получен экономический эффект от совершенствования технологии неавтоклавных пенобетонов, который позволяет понизить себестоимость пенобетона на 105,3 руб/м за счет снижения энерго-и материалоемкости.

10. Реализованы научно-практические результаты исследований в рекомендациях технологии монолитных пенобетонов для строительства в сейсмических районах России. Результаты исследований использованы в разработанной методике для уточнения расчета пенобетоносмесителей турбулентного типа; в учебном процессе по специальностям 270106 «Производство строительных изделий и конструкций», 200503 «Стандартизация и сертификация (в строительстве)».

1. Сахаров Г.П., Стрельбицкий В.П. Поробетон и технико-экономические проблемы ресурсосбережения // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. Научно-технический журнал. Тематич. вып. 2003. № 4. - С. 25-32.

2. Величко Е.Г., Комар А.Г. Рецептурно-технологические проблемы пенобетона // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.2004. -№3.- С. 26-29.

3. Лесовик B.C., Коломацкий A.C. Актуальные вопросы развития производства пенобетона в России//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005.- № 4. С. 60-63.

4. Коляда C.B., Песцов В.И., Гудков Ю.В., Гиндин М.Н. Выбор технологии производства изделий из ячеистого бетона / Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2007. №.1.- С. 21-23.

5. Трамбовецкий В.П. Бетон — в мире технологий / Технологии бетонов.2005.- № 4. С. 66-68.

6. Моргун JI.B. Новые технологии Юга России для решения проблем доступного жилья / Технологии бетонов. 2006. № 2.- С. 56-58.

7. Гудков Ю.В., Ахундов A.A. Стеновые материалы на основе ячеистых бетонов / Строительные материалы. 2004. №1.- С. 9-10.

8. Ю.Загарских A.A., Хабиров Д.М. Технология и автоматизация производства мелких стеновых блоков из неавтоклавного пенобетона / Строительные материалы. 2007. №4.- С. 39-41.

9. Лесовик B.C., Коломацкий A.C. Актуальные вопросы развития производства пенобетона в России / Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005.- № 4.- С. 60-62.

10. Прошин А.П., Береговой В.А., Краснощеков A.A., Береговой A.M. Пенобетон (состав, свойства, применение).- Пенза: ПГУАиС. 2003.- 162 с.

11. Туркина И.А. Проблема и опыт переработки промышленных отходов. Материалы 3-го Междун. конгр. по управлению отходами ВэйстТэк. 2003, ABSTRACTS.M.

12. Чистов Ю.Д., Краснов М.В. Теоретические основы создания ячеистого бетона из пылевидных отходов дробления бетонного лома // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. Тематический выпуск «Поробетон-2005». 2005. № 4.-С. 7-9.

13. Трескина Г.Е., Чистов Ю.Д. Пылевидные отходы — эффективные наполнители для неавтоклавного газобетона// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002.- № 5.

14. Евлашин A.B. Пенобетон — незаменимый материал для строительства в XXI веке // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2008. № 9. - С. 36.

15. Баженов Ю.М. Новому веку новые бетоны // Строительные материалы XXI века. 2000.- № 2.- С. 10-11.

16. Баженов Ю.М. Технология бетонов.- М.: Изд-во АСВ, 2003.-500 с.

17. Баженов Ю.М., Рахимов Р.З. Достижения, проблемы и направления развития теории и практики строительного материаловедения // X акад. чтения РААСН.- Пенза-Казань. 2006. С.3-7.

18. Баженов Ю.М. Современная технология бетона // Технологии бетонов. 2005. -№ 1.- С. 6.

19. Комохов П.Г. О бетоне XXI века. // Кн.: Современные проблемы строительного материаловедения. Материалы VII акад. чтений РААСН.- Белгород. 2001. 4.1. - с. 243-249.

20. Комохов П.Г., Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Сычева A.M. Высокопрочный бетон на основе элементов нанотехнологии по методу золь-гель // X акад. чтения РААСН.- Пенза-Казань. 2006.- С.8-10.

21. Кудряшов И.Т., Куприянов В.П. Ячеистые бетоны.- М.: Госстрой-издат, 1959.- 182 с.

22. Михайлов В.В. Элементы теории структуры бетона.- М.: Строй-издат, 1941.- 107 с.

23. Михайлов Н.В., Ребиндер П.А. // Коллоидный журнал.- T.XVII. 1955 №2. - С. 107-119.

24. Михайлов В.В., Михайлов Н.В. Понижение вязкости дисперсных систем вибрацией // ДАН СССР. 1964.- Т. 55.- № 4.- С. 920 924.

25. Помазков В.В. Исследования технологии бетона. Дис.докт. техн. наук.- М., 1969.-420 с.

26. Помазков В.В. Вопросы кинетики гидратации минеральных вяжущих веществ // Исследования по цементным и силикатных бетонам. Тр. ПНИЛ. Воронеж: ВГУ. 1964. - Вып.1, С. 5-21.

27. Исследования оптимальной технологии производства легкого пори-зованного бетона для ж/б конструкций широкого назначения: Отчет о НИР / ВИСИ / Помазков В.В.- Воронеж, 1980.- 236 с.

28. Соломатов В.И. Элементы общей теории композиционных строительных материалов // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1980.- № 8.-С. 61-70.

29. Соломатов В.И., Тахиров Н.К. Интенсивная технология бетона.- М.: Стройиздат, 1989. 284 с.

30. Куннос Г.Я. Современное состояние технологической механики ячеистых бетонов // Реология бетонных смесей и ее технологические задачи: Сб. трудов.- Рига: РПИ. 1976.- С. 3 31.

31. Рахимбаев Ш.М., Тарасенко В.Н., Аниканова Т.В. Закономерности влияния твердой фазы на свойства пенобетонов // Изв. вузов. Строительство. 2004. № 8.- С. 53-57.

32. Рахимбаев Ш.М. Особенности кинетики твердения цементов // X акад. чтения РААСН.- Пенза-Казань. 2006.- С. 345-347.

33. Ребиндер П.А. Физико-химические основы производства пенобетонов // Изв. АН СССР.ОТН. 1937.- № 4.- 5 с.

34. Ребиндер П.А.Физико-химическая механика. -М.:3нание, 1958.-64 с.

35. Ребиндер П.А. Избранные труды. М.: Наука, 1978-1979. Т. 1,2.

36. Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов.- М.: Химия, 1988. 256 с.

37. Урьев Н.Б. Структурированные дисперсные системы // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 6.- С. 42-47.

38. Бобрышев А.Н., Козомазов В.Н., Бабин JI.O., Соломатов В.И. Синергетика композиционных материалов. Липецк.- НПО "ОРИУС", 1994. -153 с.

39. Бобрышев А.Н., Курин C.B., Лахно A.B., Кувшинов В.Н., Туманова H.H. Аналитическая оценка критического содержания дисперсного наполнителя в композитах // X акад. чтения РААСН.- Пенза-Казань. 2006.- С. 49-51.

40. Калашников В.И., Нестеров В.Ю., Хвастунов В.Л., Комохов П.Г., Соломатов В.И., и др. Глиношлаковые строительные материалы.- Пенза.-ПГАСА, 2000.- 207 с.

41. Калашников В.И., Махамбетова К.Н., Коровкин М.О., Нестеров В.Ю., Тростянский В.М. Эффективность химических добавок в штукатурных растворах // X акад. чтения РААСН.- Пенза-Казань. 2006.- С. 204-206.

42. Калашников В.И., Ананьев C.B., Горюнов И.А., Осколков К.Ю. Через рациональную реологию — в будущее бетонов // Технологии бетонов. 2008.-№ 1.- С. 22-25.

43. Перцев, В.Т. Управление процессами раннего формирования структуры бетонов: Автореф. дис.д-р техн. наук.- Воронеж: ВГАСУ, 2002. 41 с.

44. Перцев В.Т., Головинский П.А., Алексеева Е.В. Реология агрегированных дисперсных систем в условиях сдвиговых деформаций // Пятые акад. чтения РААСН. Современные проблемы строительного материаловедения,-Воронеж: ВГАСУ. 1999.- С. 329-332.

45. Перцев В.Т., Шмитько Е.И., Головинский П.А. Роль дисперсной фазы и влажности в процессах структурообразования дисперсно-зернистых систем // Изв. вузов. Строительство. 1998. — № 6.- С. 45-50.

46. Чернышов Е.М., Славчева Г.С. Гигромеханика строительных материалов: закономерности и эффективность управления интенсивностью взаимодействия структур строительных материалов со средой // X акад. чтения РААСН.- Пенза-Казань, 2006.- С. 36-46.

47. Чернышов Е.М. Управление процессами структурообразования и качеством силикатных автоклавных материалов: Дис. . докт. техн. наук.- Л., 1988.- 523 с.

48. Шмитько Е.И. Управление процессами твердения и структурообразования бетонов: Автореф. дис.д-р техн. наук. Воронеж, 1994.- 525 с.

49. Моргун Л.В. Опыт производства и применения фибропенобетона в Ростовской области // Популярное бетоноведение. 2007. № 17.- С. 9-10.

50. Моргун Л.В. О некоторых свойствах фибропенобетона неавтоклавного твердения и изделий из него //Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 2.- С. 78-79.

51. Моргун Л.В. Влияние формы компонентов на интенсивность межчастичных взаимодействий в пенобетонных смесях // Строительные материалы. 2007.-№ 4.-С. 29-31.

52. Моргун Л.В. Научные принципы агрегативной устойчивости пенобетонных смесей // Технологии бетонов. 2008. № 1.- С. 26.

53. Пухаренко Ю.В. Современное состояние и перспективы применения фуллероидных наноструктур в цементных композитах // Популярное бетоноведение. 2007.- № 16.- С. 17-19.

54. Пухаренко Ю.В. Применение фиброволокна при производстве пенобетона // Популярное бетоноведение. 2007. № 16.- С. 15-17.

55. Пухаренко Ю.В. Эффективные области использования различных армирующих волокон в бетонах и растворах // 4-я Межд. научно-техн. конф. Современные технологии сухих смесей в строительстве «Алит». СПб. 2002.-С. 69-73.

56. Сахаров Г.С., Виноградов Б.Н., Кроповицкий C.B. Сравнительная оценка надежности газобетона разных видов и структуры // Бетон и ж/б. 1987.-№ 3.- С. 24-27.

57. Сахаров Г.П., Курнышев P.A. Потенциальные возможности неавтоклавных поробетонов в повышении эффективности энергосберегающих конструкций / Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 4.- С. 22-24.

58. Сахаров Г.П., Стрельницкий В.П., Воронин В.А. Новая эффективная технология неавтоклавного пенобетона // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. № 6. - С. 28-29.

59. Сахаров Г.П. Ячеистый бетон: новый этап развития // Технологии бетонов. 2006. № 6.- С. 12.

60. Сахаров Т.П. Альтернативные технологии ячеистого бетона // Технологии бетонов. 2007. № 5,6.- С. 48; 56.

61. Чистов Ю.Д. Научные и философские аспекты строительного материаловедения// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2006. -№3.- С. 72-75.

62. Чистов Ю.Д. К вопросу о некоторых ключевых проблемах неавтоклавных ячеистых бетонов// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2003. № 8.- С. 24-25.

63. Бабков В.В. и др. Механизм упрочнения цементных связок при использовании тонкодисперсных наполнителей //Цемент. 1991. № 9.- С. 34-41.

64. Гаркави М.С. Управление структурными превращениями в твердеющих вяжущих системах. Автореф. дис. д-р техн. наук.- М.: МХТУ, 1997.-31 с.

65. Гаркави М.С., Волохов A.C., Некрасова С.А., Хамидулина Д.Д. Использование песков из отсевов дробления при изготовлении мелкоштучных элементов мощения // Строительные материалы. 2003. № 6.- С. 38.

66. Гаркави М.С., Якубов В.И., Шленкина С.С. Бетон на кварцитовых заполнителях // Технологии бетонов. 2008. № 6. — С. 21-23.

67. Гегузин Я.Е. Диффузионная зона.- М.:-Наука, 1979.- 344 с.

68. Гегузин Я.Е. Пузыри.-М.: Наука, 1985.-173 с.

69. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1979.439 с.

70. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Арутюнов С.Ю. Системный анализ процессов химической технологии.- М.: Наука, 1985.- 440 с.

71. Нигматулин Р.И. Механика гетерогенных сред.- М.: Наука, 1978.336 с.81 .Нигматулин P.P. Дробный интеграл и его физическая интерпрета-ция/ТМФ.- Т.90.- № 3, 1992.- 367 с.

72. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ.- СПб:. Химия, 1992. 280 с.

73. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения.- М.: Химия, 1983,- 264 с.

74. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. СПб.: Химия, 1995.400 с.

75. Кривицкий М.Я., Левин Н.И., Макаричев В.В. Ячеистые бетоны: технология, свойства и конструкции.- М.: Стройиздат, 1972. 136 с.

76. Лаукайтис A.A. Прогнозирование некоторых свойств ячеистого бетона низкой плотности // Строительные материалы. 2001. № 4. - С. 27-29.

77. Брюшков A.A. Газо-и пенобетоны. М.: ВОРС*, 1930.

78. Гензлер М.Н., Линдерберг С.А. Пенобетонщик, 1936.- 161 с.

79. Кауфман Б.Н. Производство и применение пенобетонов в строительстве // Стройцнил НКЛП СССР. 1940. 49 с.

80. Попов H.A., Чуйко A.B. Основы технологии строительных изделий.- М.: Стройиздат, 1964. 216 с.

81. Попов H.A., Щварцзайд М.С. Легкий мелкозернистый силикатный бетон // Строительные материалы. 1962. № 3.- С. 8-11.

82. Бужевич Г.А., Баранов А.Т. Золобетон: ячеистый и плотный.- М.: ГСИ, I960.- 222 с.

83. Бужевич Г.А., Тихонов С.П. Исследование усадки высокопрочных легких бетонов на пористых заполнителях // Кн.: НИИЖБ Госстроя СССР. Ползучесть и усадка бетона.- М., 1969.

84. Горяйнов К.Э., Дубенецкий К.Н., Васильков С.Г., Попов Л.И. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов.-М.:Изд-во лит-ры по строит., 1966.- 432 с.

85. Волженский A.B. Характер и роль изменений в объемах фаз при твердении вяжущих и бетонов // Бетон и железобетон. 1969. № 3,.- С. 18-21.

86. Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества.- М.:Стройиздат, 1986.- 480 с.

87. Волженский A.B., Чистов Ю.Д. О перспективах дальнейшего развития производства экономичных бетонов // Бетон и железобетон. 1991,- № 2.-С. 15-18.

88. Камерлох H.A. Повышение трещиностойкости конструктивного ячеистого бетона//Бетон и железобетон. 1981.- № 11.- С. 12.

89. Фоменко О.С. Производство и применение ячеистобетонных изделий в условиях рыночной экономики // Строительные материалы. 1993.- №8.-С. 2.

90. Шахова Л.Д. Роль пенообразователей в технологии пенобетонов / Строительные материалы. 2007. №4.- С. 16-19.

91. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1964.-528 с.

92. Стольников В.В. Воздухововлекающие добавки в гидротехническом бетоне,- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1953. 162 с.

93. Коломацкий A.C. Пенобетон-2003 Пенобетон-2005 - Мир пенобетона // Межд. научно-практ. конф. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова. 2005. -С. 119-122.

94. ГОСТ 25485-89. Бетоны ячеистые. Технические условия.

95. Юб.Винокуров О.И., Филиппов Б.И., Серых Р.Л., Перфильев А.Д., Крохин A.M. Результаты сравнительных экспериментальных исследований неавтоклавных ячеистых бетонов // Бетон и железобетон. 1989.- № 1,- С. 12.

96. Моргун В.Н.Структурообразование и свойства фибропенобетонов неавтоклавного твердения с компенсированной усадкой: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Ростов-на-Дону: РГСУ, 2004. 22 с.

97. Махамбетова У.К., Солтанбеков Т.К., Естемесов З.А. Современные пенобетоны.- СПб: ГУПС, 1997. 161 с.

98. Балясников В.В. Пенобетон на модифицированных синтетических пенообразователях. Автореф.дис. к-т техн.наук.- Белгород: БелГТУ им. В.Г.Шухова. 2003.- 19 с.

99. Маркина З.Н., Цикурина H.H., Костова Н.Э., Ребиндер П.А. Коллоидный журнал, №27, 2 , 242 (1965).

100. З.Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ.- СПб:. Химия, 1992. 280 с.

101. Мономолекулярные слои. / Сб.под ред.А.Б. Таубмана.- М.: Госиздат, 1956.- С. 56.

102. Таубман А.Б., Никитина С.А. ДАН СССР, 135, 1179 (1960).

103. Берлин A.A., Шутов Ф.А. Химия и технология газонаполненных высокополимеров.- М.: Наука, 1980.- 504 с.

104. Коровяков В.Ф., Кобидзе Т.Е.Теоретические и практические основы получения пенобетона пониженной плотности // Технологии бетонов. 2006.- №2.- С. 59-61.

105. Гиббс Дж.У. Графические методы в термодинамике жидкостей,1872.

106. Гиббс Дж.У. О равновесии гетерогенных веществ, 1878.

107. Гиббс Дж. У. Термодинамика. Статистическая механика.- М.: Наука, 1982. 584 с.

108. Гиббс Дж.У. Термодинамика. Статистическая механика. — М.: Наука, 1980.-584 с.

109. Рэлей Дж.У. Некоторые решенные и нерешенные проблемы космической физики, 1929.

110. Рэлей Дж.У. Волновая теория света.- M.-JL, 1940.

111. Казанский В.М., Петренко И.Ю. Физические методы исследования структуры строительных материалов. Киев: КИСИ, 1984. - 76 с.

112. Григоров О.Н, Козьмина З.П., Маркович A.B., Фридрихсберг Д.А. Электрокинетические свойства капиллярных систем.- M-JI.:AH СССР, 1956. -352 с.

113. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике.- М.: Наука, 1977.-942 с.

114. Герасимов Я.И. Курс физической химии: Учебник для вузов.- 2-е изд. исправл.- М.: Химия, 1976. Т.1- 464 с.

115. ГОСТ 31108-2003. Цементы общестроительные. Технические условия.

116. ГОСТ 30744-2001. Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка.

117. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.

118. ГОСТ 8735-97. Песок для строительных работ. Методы испытаний.

119. ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1979.- 3 с.

120. Касторных Л.И. Добавки в бетоны и строительные растворы. Уч.-справочное пособие.- Ростов-на-Дону.: Феникс, 2005.- 221 с.

121. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии/ Под редакцией С.С. Воюцкого, P.M. Панич. М.: Химия, 1974. - 224 с.

122. Воларович М.П. Исследования реологических свойств дисперсных систем // Коллоидный журнал. 1954. -Т. XXI. Вып. 3.- С. 123-128.

123. ГОСТ 12730.0-78. Бетоны. Общие требования к методам определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости.

124. ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы определения плотности.

125. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.

126. ГОСТ 7076-87. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности.

127. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. Учеб. пос. для химико-технол. вузов. М.: Высшая школа, 1978. - 319 с.

128. Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Латутова М.Н., Масленникова Л.Л. и др. Термодинамический и электронный аспекты свойств композиционных материалов для строительства и экозащиты.- СПб: Стройиздат, 2003.-С. 98-106.

129. Фортье А. Механика суспензий,- М.: Мир, 1971,- 264 с.

130. Золотарева НЛ. Факторы управления стабильностью газовой фазы при формировании структуры поризованного бетона.- Автореф. . канд. техн. наук.- Воронеж, 2007.- 20 с.

131. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности.

132. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, 1973. 754 с.

133. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии.- Л.: Химия, 1977. 592 с.

134. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред. Л.: Машиностроение, 1979. - 271 с.

135. Романков П.Г., Рашковская Н.Б., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии.- Л.: Химия, 1975. 336 с.

136. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками.- Л.: Химия, 1975.-384 с.

137. ГОСТ 27006-86. Бетоны. Методы подбора состава.

138. Расчеты к определению эффективной вязкости1. Ш)гзазгде Fj сила сдвига, Н;

139. Я радиус внешнего барабана, м (Я = 0,022 м); Р0 - величина груза с учетом трения подшипников, кг,1. Ро=Рт-т-Р'о, (П2)- минимальный груз, при котором система приходит во вращение кг;