автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии структурообразования звукопоглощающих гипсоволокнистых материалов

í n < ***

!:001ССССШЙ1 ОРДЕНА ТР7ДСВСГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ШШШШО-СТШГЕДШЕЙ ПНОПГГУТ- таепз В.В.КГЙБШЕЭА

На прагах руяогсса

ВОЮГКЗ Алэксапдр Икшокп

л

СШЕгШЮТВСШКСВ ТЗХКОЮПШ ОТЕГКТУРООБРАЭОВАПНЯ ЕВУКШаГШАППК ГИЗСОЗШЯ&ШСШ шшшаз

03,23.05 - Стрсзгвгвдшэ оторззян и пздэязя ABT0PSC3PAT

дзооортгци па осзсашшэ учзяоЗ отепэип папдадата мхнвчооетс cays

-йосква -1991

Работа выполнена в Мссковокои ордена Трудового Красного Бшшега шшзнерно-отрсшольЕОМ институте вы.В.В.КуЕ(!шэва

- . доктор яштешос шуа,профессор Румянцев Б.М.

- доктор технлчеокпх паук ,профвооор Оронтлахер Л.П.

- кандидат технических шук,о.н.о. Баранов ИЛ.

Ведущая органевгцая. - Научно-оооладаватольоЕиЗ институт

ОТрОНТаЛЬЕОЗ §И82К2 Гооотроя СССР

Занята состоится ° 1991 г, в •« чао.

на сасодакш: сиецзалашрованиого соната К.053.II.02 в Носков« оком шшзнорно-строателызом птстатута ЕЫ.В.В.Куйбшова по сдрз-оуч 113114, Иооква, Шдтговая наб., д.8 в иуд. &

Прооал Ею принять участка в сащите о тацрагвть отшв ш> адрооу! 129337, Ыооква, Ярославской шоосо, д.26, ШСИ хш.В.В.КуЙбшзва, учешЗ совет.

Авторефэрат равоолаа 0 г.

Научный руководитель Офщвалгяш оппоненты

УчсннЗ секретарь сЕзцаалааироЕаппого совета

Е^озоз Б .А.

: [■ Актуальность. Основные поправления развития народного хо-й. .'¡.згйства СССР предусматривают расширение производства и примене-гд'ппя новых оффекТиЕных материалов, способствующих повышению архитектурной выразительности, комфортности зданий и оздоровлении условий труда. При этом необхо^эдо,чтобы материалы тлели сравнительно низкую себестоимость и малый расход дефицитных компонентов. К числу таких материалов относятся пеноглпсовые и гипсо-волокнистыо отделочные материалы.Однако, роот обгэмов их производства, несмотря на неудовлетворенные потребности строительства, происходит очень медленно. Это связано с недостаточно строкой номенклатурой такте материалов и юс низкими акустическими свойствами.

При использовании звукопоглощающих материалов в качестве облицовок производственных и общественных помещений возникает необходимость правильного выбора параметров материала, обеспечивающих поглощение звука в заданном диапазоне частот. Таким образом .'получение материалов с направленным регулированием акустических характеристик, рас пире нив номенклатуры а улучшение свойств существующих является на современном этапе ваисой и актуальной задачей.

Данная работа выполнялась по программе ГКНТ в ВЦСПС - тема 0.74.08 "Разработать и.внедрить методы и средства, обеспечи-вающяе далькейиев повышение безопасности и оздоровление условий труда в народной хозяйстве".(задание 03, утвержденное 14.05.86г. Номер регистрации 01880012806).

Целью диссертационной работы является разработка аффективных методов и технологии пенопшеовых и гипсоволокнистых отделочных звукопоглощающих материалов, обеспечивающих направленное регулирован ко свойств изделий с учетом юс функционального на-гначвкшг.

Достагвииа упазапноЭ цели потребовало решения следующих задач?

- выработать требования к оптимальным структурам,обеспечивающим эффективное поглощенно звука в заданном частотном диапазоне;

- разработать способы получения рационального сочетания структурных характеристик при производстве пенопшеовых п гипсоволокнистых звукопоглощающих материалов;

- определить требования к енрьевни катериалаы и подобрать

оптимальные состава формовочных маос для получения материалов о требуемыми свойствами;

- установить количественные зависимости акустических параметров от параметров среды и условий звукопоглощения;

- исследовать физические, физико-химические аспекта струн-турообразования и поведения пузырьков воздушгсЗ фазы при различных динамических воздействиях на этапе формованая изделий;

- определить взаимосвязь ыаэду структурными характеристиками, технологическими параметрами п свойствами материалов;

- оптимизировать технологические параметры, структурнко характеристики и свойства материалов на огаобо математических моделей;

- разработать методику регулирования процессов отруктуро-образования на различных этапах технологического цикла;,

- провести проверку полученных результатов в производственных условиях и определить технико-экономическую целесообразность получения штериалов по разработанным рекомендациям.

Научная новизна работы включает:

- установление закономерностей формирования структуры о целенаправленным регулированием структурных характеристик;

- разработку способов, обеспечивающих достиазние заданных значений структурных характеристик ш всех этапах технологического цикла получения изделий;

- установление количественной взаимосвязи акустических характеристик, технологических параметров получения и свойств сырьевых компонентов;

- установлена зависимостей структурных характеристик и свойств материала от характера движения,взаимодействия и распределения пузырьков воздушной фаза при действии дшшотаских нагрузок на втапа формования издзлий;

- получение математических уравнений, отрагащпх взашо-связь технологпчаскшс параметров, структурных характеристик и свойств материалов цри различных способах формования (отлив, виброформование, центрифугирование) п отрагавдах отпил задав втих параметров.

Практическая еначзмость работы заключается в следующей:

- разработаны рекомендации по формирования структур, обео-печиваадше оптимальное сочетание звукопоглочагщх и прочностных показателей изделий;

- улучсены поглгателд звукопоглощения пэногипсовых и гипоо-

ГСЛСК:"СТ!Я ГЛТвр^ЯЛЗВ.

- рлсряботали рвксизндахря по оптимизация процесса формова-нгл изделий при рациональных составах исходных формовочных масо.

Вчзлрзнлз результатов исследований.- Опытно-производствен-поа ск:р<х5о"апг.2 прздаатаеьак разработок выполнено на Шодокском пшсэвом комбината (Краснодарская край) и Серпуховском сазодэ ПШ. Обрагцн оггагно-аромнплокноЯ партии экспонировались на ВДНХ СССР з 19БЭ г.

Апробагем габотя.Основныо полоаэния работы докладывались па IX уалдунсродном научной сящозяуиэ з г.Зелена Гура.ГШР (1989), Республиканской научно-технической конференции в г.Алка-Ата (1539)п 1У гаучно-техкичаскоЗ конференции в г.Бвлгородо (1989).

Пуйпгтсгхщп. Озковнм рззультаты диссертационной работ» опуб-лссогзищ в сэстп печатные работах, получено положительное рэше-пгэ ВШИТО о ввдачз авторского огядетальстЕа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, обзда потсдоз, описка литературы из 121 наименования а прзлоалшЯ, отрагав^зх внедрение результатов исследований. Диссертация садоргэт 223 странгга изшшЬпиеного текста, 35 таблиц п 73 рисунка.

На заипту ганосптоя:

- теоретические пологэгазя по формирование оптимальных структур па 8ТСЛ9 формования порасти гатэриалов;

-результаты исследований технологии формирования оптимальные структур пэиогапсоанх п гипсаволокнпстых отделочных звукопо-глозащих.ьатбркалов п обоснование основных закономерностей;

- результаты псоладований способоа достигают оптимального оочатанпя структурных характеристик, обеспечивающих заданные акустические а прочностные показатели изделий;

- основные требования в структурнну характеристикам,обеопв-чигак^п! достшиние оффектитшс свойств материалов;

- результаты математического моделирования и результаты проведенные экспериментальных исследований, основные закономерности а оптимальные технологические параметры,обеспечивазэдде получение материалов о трабуемша значениями структурных характеристик.

- результаты исследований акустических я физико-механичео-ктс свойств получае>япс издолий.

- результаты опытно-производственного опробования технологии многофункциональных пеногипсовых и гипсоволокнистых шторка лов с улучшенными свойствами и технико-экономическая оценка эффективности их производства. ;

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Теории и практике использования гипсовых вяжущих и минеральной ваты в качестве сырья для производства эффективных отделочных звукопоглощающих материалов посвящен большой объем исследований .Возможность получения высокопористых материалов с развитой сообщающейся пористостью,обладающих высоким поглощением звука,определило преимущественное применение способа сухой минерализации пенн для производства эффективных отделочных звукопоглощающих материалов.Однако.учитывая возросшие требования к акустическим характеристикам помещений,полученные материалы но полностью удовлетворяют им по своим свойствам.Это связано с недостаточной эффективностью поглощения звука в заданном частотной диапазоне и низкими звукопоглощающими свойствами в широкополосном спектре.

Решение поставленной проблемы базируется на теоретических полояениях,разработанных Л.Релэем,К.Костеном,К.Цвиккером,Л.Бера-нексм,К.Атенборо и др.и их современном приложении при создании акустических конструкций .выполненных Г.Л.0сиповш,В.Я.Юданым, К.А.Велияановой,Л.А.Борисовкм и другими учеными.

Современными исследованиями установлено,что основными параметрами .характеризующими свойства звукопоглощающих материалов, являются коэффициент звукопоглощения и акустический пшедано.Пра их расчете обычно используются волновые параметрыгволновоз сопротивление ( V/ ) и постоянная распространения ("¡р" ),характеризующие свойства' материала как с рады.Количественная взато -связь 'волновых параметров с физико-техническими показателями материала (пористость.диаметр пор) выралавтея посредством струк -турной характеристики ( О ).Однако»физико-технические показатели материала в свою очеродь являются Бавксгваш от технологических параметров получения катариала.

Для выбора оптимального варианта технологического регламента, обеспечивающего заданное поглощение звука я выявления отепенп его влияния на акустические свойства среды,была получена количественная зависимость структурной характеристики от технологи-

nccictx параметров п сгойстз сырьевых компонентов.Эта зависимость позволяет на зтапе проектирования достаточно полно оценить акус-тетоспуя эффективность материалов и опрзделить требуемые значения технологических параметров.

На осясвэ сущоствугцих моделей распространения звука з пористой среда я установленной зависимости было получено оптимальное соотношение пористости п диаметра пор и рассчитан зффектиэ-шгЗ даагэтр пор,обэспечтоЕЕ^1й трэбуемоэ звукопоглощение .Эффективная диаметр пор,о учетом пористости (П) имеет следующие значения: при П=?03, 128 < ДА 256 мкм; 11=80$, 85 ¿Д ^170 гам; при ГМО, 404 Д< 20 мел. Полученные значения являются адекватным как для нормального,так и наклонного падения згуковой волны.

Исследования проводились на база паногилсовых материалов, полученных способом сухо.1 минерализации пены порошком гипсового вянущего марок Г-4-Б-1 и Г-10-A-III.B качестве волокнистого компонента использовалась гранулированная минеральная вата ГОСТ 4640-84.Определение структурных характеристик (пористость,средний диаметр пор) проводилось при помощи структурного анализатора "Ernst Lsitz tas plus " по пакету программ "Indiv. analys " о последующей проваркой методом ртутной порсматрии.

Формирование структуры при получении отделочных авукопо-глосшЗих материалов включает этапы полученя пенц.пеномассы и форгпрошиа изделий.Начальному образованию структуры соответствует этап получения паны,которая затем фиксируется на стадии минерализации пены вядуциы.Модификация начальной структуры воз-копт путем активного изменения пластично-вязких свойств формовочных масс и динамических воздействий в этот период.На основании существую™«: концепций бала высказана гипотеза о том,что процесса структурообразоволия гипсовых и гкпсоволокнистых звукопогло-цакетх материалов,в силу высокого содержания воздушной фазы в формовочной емзеа и применения пязусгх с короткими сроками схватывания, D значительной степени определяются характером двигения, взаимодействия и распределения пузырьков воздуиной фазы и изменением пластично-вязких свойств формовочных масс.Вид воздействий определяет расслоение нагсы.умэньпанпэ шш ухруинение поровой структуры,предопределяет замкнутый или сообеащий характер по-ристости.В качества динамических воздействий в работе приманя -лись вибрация п центрк5угированиа.Литьевая технология использовалась как сравнительный вариант.Пра этом,следовало исследовать позеденпа пузырька воздушной фазы при динамических и статичес-

ких воздействиях на систему на зтапо формования изделий,возкой-ности достижения требуемого сочетания структурных характеристик, обеспечивающих, эффективные акустические и прочностные показатели материалов и оптимизировать технологический цикл получения.

При формовании способом отлива необходимым условием получения требуемой структуры.является обеспечение норасслаиваекости массы.Было установлено,что диаметр пузырька в смеси при отливе определяется из выражения:

d = (1BVo£/gso )*

- вязкость смзси, Vo- скорость движения пузырька, <jSo- сред -няя плотность смеси).Расчетный диаметр пузырька в пенопшсовой массе составил: d а» 297 мкм , что несколько вала опт игольного значения полученного ранее.Направленное изменение диаметра пузырька возможно за счет варьирования составом формовочных масс и технологических параметров их переработки.

Дм определения рационального состава формовочных i-acc было исследовано влияние гипсового вяжущего (г^арка и дисперсность), водо-гипсового отношения (В/Г) п концентрации волокнистого компонента (Свол) на структуру и свойства гатериалов. Установлено, что увеличение дисперсности к марш гипсового вяаущ°г° приводит к увеличению коаффицаента звукопоглощения п прочностных показателей получаемых изделий в силу соизмеримости толщины плешш получаемой пени с размерами верен вяаущего, при разкзра ячеек из менее 150-200 мкм и уменьшении среднего диаметра пор. Получение Еффоктивных звукопоглощающих ьатерзалов возмогло при удельной поверхности вяжущего в пределах 2300-2500 cr/Vr.

Установлено,что увеличение В/Г-отнопзнзя праводат к увеличении среднего диаметра пор, парораспределению пор в структуре материала и образованию крупнопористой макроструктура.Это вызывает еншинке прочностных показателей материалов за счет увеличения пористости меаюровых перогородок.С учетом реологических, акустических п прочностных характеристик формовочных касо рациональное значение В/Г-отношония для получения Еффзктивных пе-.ногипсовых п гипсоволокшстых иатерпалов методом отлива составляет 0,65-0,7 соответственно,что несколько провшаэт нормальную густсту гипсового теста.

4 Исследования влияния концентрации волокна позволили установить,что увеличение концентрации до 20-25% приводит к уменьшению среднего диаметра пор п смещению шхезедиа на кривых рас-

прэдзлонпя в сторону налах диаметров и образованию мелкопорис-тоЗ структуры .При этом влияние волокна на звукопоглощаххцио и про"постные свойства изделий особенно явно проявляется при концентрации более 5-7/5.Увеличение содерзания волокна свыше 20-25$ приводят к резкому изменению реологических характеристик смеси, ухудшении литьевой консистенции и образованию волокнистого каркаса,что отрицательно сказывается на формовочных свойствах масс.

Проведенные исследования позволяли установить, что более широкое воздействие на структурные характеристики материала воз-ыоано за счет варьирования скорости и длительности перемешивания пеномасс.Увеличение скорости перемешивания до ООО об/мин приводит к уменьшению среднего диаметра пор, перераспределению пор в структура материала п смещению максимума на кривых распределения в сторону пор диаметром менее 290 (¿хм,что обеопечи-BS8T улучшение звукопоглощающих и прочностных показателей изделий .При увеличении скорости перемешивания свыше 800 обДкн происходит увеличение среднего дааштра пор,образование крупнопористой структуры и перераспределение пор в объема материала, что снигает звукопоглощение .Полученные результаты могут быть объяснены каолисценцией воздушных пузырьков,уменьпэниом толщины кегпоровкх перегородок и образованием в них более крупных сквозных отверстий.При сникении скорости перемешивания нижа 400 об/гяш из-за некачественного распределения твердой фазы в пленках.воздушшх пузырьков происходит образованно неоднородной структура.ухудаенпе звукопоглощающих и прочностных свойств материалов,Аналогичные зависимости имеют место и при варьировании длительности перемешивания.

Дм оптимизации процесса формования способом отлива пено-гвпсовых и гипсоволокннстых материалов было проведено математическое моделирование) па основе планирования эксперимента.Критерии оптсшигацап являлся коотрестсо звукопоглощающих (У4) и прочностных (У1) показателей изделий. Урошш варьирования не-оавйокмых переменных определена на основании поисковых экспериментов (табл.1).

В результате реалимвд плана эксперимента получены уравнения регрессии,отраааюэдз. взаимосвязь технологических параметров п овойств материалов,В связи о ограниченным объемом,в дальнейшем будут приведены зависимости только для коэффициента звукопоглощения п продела прочноста пря изгибе, как критериев оптЕмазацш,

Таблица I

Условия планирования экспериментов

Наименование! Параметры и их УР°ыш^арьиро-

материалов j размерность j^o ; -I , q , +1 ¡вания

Сред.плот. ,кг/м3 ХТ ; 350 400 450 50

Пеногипсо- В/Г-отношениз Ц 1 0,6 0,7 0,8 0,1

выэ Скор.перем.,об/м ч 600 800 1000 200

Дяит.перем.,с х4 40 60 80 20

В/Г-отношение хт 1 0,6 0,7 0,8 ОД

Гипсоволок- Ко нц.волокна,$ *г 10 14 18 4,0

нистые Скор.перем.,об/ы , 800 1000 1200 200

Длит.перем.,с Х4 ; 40 60 80 20

Общий вид зависимостей технологических параметров в свойств материалов при формовании способом отлива имеет вид:

- для паногипсовых материалов

Ух 0,48+0,079Х1-0102Х2-0,015Х22-0,066Хз2-0104Х42+0,0125Х1Х2

-О,0125Х1Х3-0,0275Х1Х4-0,005X3X3-0,01X3X4 У4 = 0,60101039x1-0,0ix2-0,017x22-0,07xg2-0,04x4240,0425x1x2 -О .ОКЭХ^д-0.0275XJX4-0 .OCEXgXg-0,01X3X4

- для пшсоволокнистых материалов

v'j - 0,98+0,075X2-0,043XJ-0,043^0,021X4-0,OigXg^.CKSXj2

- О,I96Xg2-0,22IX42+0,0225X^+0,0225X2X4+0,0I25XJX3

- 0,0125ХзХ4

У4 = 0,72+0,04X2-0,024X2-0,029Х3-0,011Х42-0,026Х22-0,091Хз2 -0,04Х42-0,013X3X4

На оет;0ЕанЕИ полученных зависимостей были опроделот оптимальные технологические параметры,обоспочивавщао трабуомоа сочетание звукопоглощающих и прочностных показателей изделий:для пэ-ногипсоеых ьатериалов - средняя плотность - 400 кг/«3,Б/Г-отно-шение - 0,7.скорость перемешивания - 800 сб/мин; длительность перемешивания - 50 е.: для гппсозолокшгстых материалов -В/Г -- отношение - 0,7.концентрация волокна - 18&,скорость перемешивания - 900 об/шп.длительность пзремешиваная - 60 сЛолучешшэ

материалы гмзвт ородний диаметр пор порядка 240-^60 мет,что совпадает о рассчитанными ранее оптимальными значениями.

Одной из характерных особенностей виброформования пеномасс является воздействие колебаний не только на частицы вяяущэго.но п на пузырька вовлеченного воздуха.Для определения параметров воздействий на процесса структурообразования и установления общих зависимостей медду структурным характеристиками,технологическими параметрами и свойствами материалов било исследовано действие вибрации на систему "воздушный пузыре.: - суспензия вя-зущего" п высказано предпологеиие,что изменения характера взаимодействия и распредоления воздупной фазы в смзси вызывает количественные л качественные изменения в структуре материалов.

В результате проведенных исследований и анализа теоретических положений получено вырагзшш для диаметра пузырька в смзси При виброформования: _) -.о.

ъ1я

d =

- 54 (1 Ч-П'Л9»Оэ/2г?,)

(R - радзус пузырька,А,СО - параметра вибрации,£ - вязкость массы при вибрация) .Полученная зависимость показывает,что диаметр пузырька удержшаемьй в смеси зависит предце всего от вязкости смеси п параметров вибрации,изменяя которые мокно целенаправленно регулировать процессы структурообразова1шя при виброформования.

В результате исследования влияния параметров вибрации на структуру и свойства материалов срздней плотностью 350-450 кг/м3 установлено,что применение вибрация прявидит к увеличения среднего диаметра пор.смосеншо максимума на кривых распределения в сторспу пор диаметром свкзе 270 мпм по сравнение с образцами,изготовленными баз применения вибрации .Полученные результаты подтверждается кривыми звукопоглощения,имеющими резонансный харак-тор.Однозрзкзнко было подтверждено,что применение вибрации позволяет повысить прочностные показателя изделий .Увеличение ai.í— плптуды СЕыае 0,5 мм,частоты свыше 60 Гц з длительности свыше 80-100 о,приводит п увеличению средней плотностл.повышонив неоднородности макроструктура а расслоению пеномасс.что отрица -только сказывается как па звукопоглощающих,так п на прочностных показателях материалов.

Для получения пасисимостеЗ свойств материалов от структур-плх характеристик и определения рациональных параметров вибро-

формования было выполнено математическое моделирование,А&шдиту-да виброформования (Х^) варьировалась от 0,25 до 0,45 мм.частота (Х2) от 40 до 60 Гц,длительность (Хд) от 20 до 60 с.и средняя плотность (Х4) от 350 до 450 кг/м8.

По результатам экспериментов получена рагрессионная модель, отражающая взаимосвязь технологических,структурных параметров и свойств материалов и проведена оптимизация по критерию компромисса предела прочности при изгибе (У2) и коэффициента звукопоглощения (У4):

- для пэногапоовых материалов

У2 =» 0,72-0,ОЗХх+0,025Х2-0,013Хд+0,132Х4+0,079Х22+0,027Хз2

+ 0,025Х42+0,005ХдХ4 У4 - 0,42-Ю,23Х1-0,38 3X4+0,188X^+0,024Х22+0,056Х32401069Х42 -0,275Х1Х2+0,025Х1Х3+0,0675Х1Х4+0,025Х2Хд-0,0525X3X4 •+0,024ХдХ4

- для гипс оволохнлстых материалов

. Уг " I.03+0.59Х1+0,ОЗбХи-О,ОЗЗХ3+0,199Х4-0,(Ю9Х12-0,0358Х22

+0,044Хд2-0,037Х42+0,005Х1Хд-0,0175Х1Х4-0,0175Х2Х4 +0,0275ХзХ4

У4 - 0,643-0,43Х1-0,005Х2-0,048Хд-0,163Х4-Ю,064Х12-0,094Хд2 +0,043Х42-0,0575Х1Х2+0,205Х1Хд-0,325Х1Х4-0,025X2X4 +0,0^75X3X4

На основании полученных зависимостей определена оптимальные технологические параметры виброформованвя.обэопвчивавдие получение требуемых звукопоглоодпдах п прочностных свойств,для пе-ногипсовых материалов: средняя плотность - 450 кг/и3,амплитуда

- 0,45 мм, частота - 45-50 Гц, и длительность вибрирования -40-60 е.,для гипоозолскнистых материалов; средняя плотность .

- 400кг/м8,амплитуда - 0,25 км, частота - 60 ^.длительность

- 20 с.Прочностные показатели изделий со сравнению о базовыми, полученными способом отлива.увеличиваются в 1,5-2 раза.Всо эти материалы характеризуются средним диаметром пор в пределах 270-280 мкм,что несколько превышает расчетные оптимальные значения.

Одним из эффективных опособов,обеспечивающих получение раз-ноплотных материалов а позволяющих целенаправленно регулировать

процессы струптурообразозанпя .является центрифугирование,в ос-ПОЗЭ которого ЛЭ2ЛТ разделение неоднородных смесей под действием центробежных спл.Структурэобразование при центрифугировании попс-.-асс пштаат pao продолен г.э зерен пядущего по толщине изделия »фильтрацию аидкоста,взаимодействие и распределение воздуп-поЭ фазы.

При выбора эф^ектиктых условий -формования были рассмотрены дна случая:формованпэ на гзсткой подлогао и формование на пористой подлояко.На основании проведенного анализа схем двигэния твердой п явдкой фаз п с учетом ранее полученных результатов в дальнейшем,в качество способа форкогаиия било принято центрпфу-гярованпо па пористой подлоге.

Рассмотрение характера взаимодействия сил действующих на частицу cr¿3сп,позволило получить шрагенЕО для дааиатра пузырька в массе при центрифугировании в впдог

( Уо- скорость двягвягя пузырька,со - угловая скорость вращения, J>o - плотность формовочной гасси, П - рздиуо вращения, g - вязкость moca при центрифугирования).

Диализ теорзтичеекпх полояший позволил предположить, что процессы струхтурообразования прл центрифугировании пеномасо в ¡значительной степени определяются характером дашганая,взаимодействия а распределения пугырьков воздушной фазы и реологическсма характеристиками смэсз и могут регулироваться са счот изменения скорости цэнтрпфугирошнпя а Е/Г-отнспения смася.

Исконенив скорости центрифугирования л В/Г-отношения позволило сэяэнаправлепио рахулярогзть даакэтр пор наругяэго п внутреннего слоов,характер поровей структура л распрэдэленпе плотности по поперечному сечсние изделий.Увелаченле спорости центрпфу-гпроЕакпл я В/Г-отноавнги приводит к смещению кзкегмука поглощения в диапазон нлзалх л средних частот.Прз с-тсм за счет образовали более плотного паругнего слоя с меляопорястой структурой происходит увеличение прочностных показателей изделий.

Дет оптамизацга ггара'.птрез ферковаппя пенокасс способом центрифугирования било проведено гатематаческоэ моделирование. Уровни варьирования переменных определены на основания поисковых ¡экспериментов .Плотность формовочной массы (Xj) варьировалась от 600 до 800 кг/м3, В/Г-отнозенпе t^) от 0,55 до 0,75, скорость центрифугирования (Х3) от ICO до 120 оО/каа.

В результате реализации плана эксперимента получены уравнения регрессии,отражающие взаимосвязь технологических параметров, физико-механических звукопоглощающих показателей изделий .На основе полученных зависимостей решена оптимизационная задала по коэффициенту звукопоглощения (У4) и прздзлу прочности пря изгибе (Уд), Об1ций вид зависимости приведзн ншге: Уд = 0,82+0,2ЭХх+0,06X2+0,158х3+0,18х12+0,021х2+0,033х32

+ о,огзХз-Хд+о,015X3X3 У4 = 0,59-0,111X2-0,019X2+0,037Хд-0,032Х12+0,072Х22

-О,055Х32-0,077Х1Х2+0,045Х1Хд+0,02X2X3

Получение максимального звукопоглощения при приемлемых пока-сателях предела прочности при изгибе обеспечивается при средней плотности изделий - 500 кг/ма,водо-пщсовЬм отношении - 0,55 и скорости центрифугирования равной 120 оЗ/киы.

Свойства отделочных звукопоглощающих материалов,изготовленных различными способами формования приведены а табл.2.

Таблица 2

Свойства отделочных 8вукойоглодалцих материалов

Способы формования [ р0 .кг/м3 | В«.Н1а | г,Рэл

350 0,35/0,48 142/153 0,68/0,79

Отлив 400 0,46/0,61 127/139 0,61/0,72

450 0,59/0,73 109/118 0,59/0,65

350 0,57/0,74 159/170 0)51/0,54

Виброформованиэ 400 0,75/0,83 138/147 0,46/0,49

450 0,87/0,96 116/127 0,40/0,42

Центрифугирование 350 0,8 /0,91 85/94 0,75/0,82

450 0,93/1,1 68/75 0,7 /0,77

- 550 1,05/1,21 43/56 0,61/0,69

х В числителе дроби приведены значения для пеногнпсовых материалов,в знаменателе - для гилсоволокнистых материалов.

По заключению НИИСФ Госстроя СССР,за счет оптимизации технологических параметров и структурных характеристик.полученные материалы могут быть отнесены к более высокому классу СВ 22. Результаты проведенных исследований позволили определить

оптпмальнпэ параметры получения отделочных звукопоглощающих материалов и реализовать их в промышленных уоловиях.Проверка результатов исследований проводилась на базе Шедокского гипсового комбината я Серпуховского завода 2Ш при выпуске опытных партий изделий.

Экономическая эффективность предлоетнпых разработок обусловлена возможностью в достигении нозого класса материалов по звукопоглощению я составляет прп замене широко распространенных плит "Апмпграи" и "Сплакпор" около 254 тыо.руб.при производительности 100 тпс.м2 в год.

оше вывода

1. Исследовали вопросы структурообразовання и разработан механизм целенаправленного формирования оптимальных структур пеио-гнпсовых з гапсоволокштотнх материалов на основных этапах их по- . лучения.

2. Установлены основные требования к оптималт-чнм структурам, позволявши достигнуть требуемых акустических и прочностных по-хсазателзй пздолиВ.Эффоктнвньи диаметром пор являэтся:при П=7С$, 128 йДл255 мкм.прз П=8С$,85<« Д AI70 мш.пря П=9С$,40 *Д<-80 мяа.

3. Разработал мэхаклзм формирования структуры о учетом пластпчно-зясгшх свойств .погдсатолэЗ сырья я технологических параметров.

4. При отлива отделочных звукопоглощающих материалов оптимальными технологическими параметрит для папогипсовых матерка*. лов является средняя плотность - 400 кг/м3, В/Г-отпошоние равное 0,7 , скорость пэрэмзщпвашя - 800 об/мзн и длительность перемешивался - 50 o.t для гипооволопнястых материалов средняя плотность - 400 кг/а3, Е/Г-отпопзнио равнее 0,7 , концентрация волок-па - 1В%,скорость перемешивания - 900 об/мш,длительность перемешивания - 60 о.

5. При исследования ЕИброформоганшх установлено,что оптимальное сочетание структурных характеристик.обеспечивающих получение материалов о заданными параметрами достигается для пепо-гипсовпх материалов при средней плотности - 450 кг/м3.амплитуде

- 0,45 ма.частоте - 45 Га, длительности вибрирования - 60 е.; для гапсоволокипстых материалов при средней плотности - 400 кс/м3, ампдзтудэ - 0,25 км«частоте - СО Гц п Длительности вибрирования

- 20 о.

6. Прз центрифугировался пеномасс установлено, что опткказь-

ныз отруиурниэ характорсстЕкн досгЕгсятся cps орзднай плотисо-ти - 500 кг/м8, ЕЛ1 - отнозенст равной 0,55 в скорости дантрп-фугярсваиит 120 оЗ/шн.

7. Разработали рекомендация по оагкынзадаи отруитурккх ха-рактзрзетик ,с0аопзчпв2гщз2 получение шогоЗункцаопашшх (материалов о вадонннмз акуотичоокшл а прочноотнши свойствсмз (.oí » 0,75,Rui* 1,2 Ша).

8. Уоовараонотаоват технолога! производства ггзоовщ: е пшооволокнвотвг отдалочнш: ,8вукопоглогдас5п: 1лторлалоз о на.-» правленным рэгуларованеоа показателе наделив о учетов требований потребителей.

9. Вшолкэно огштно-цроишланное опробование предлагаемой технологии на базе Шэдококого гипсового кешбэшта в Серпуховского завода ЕШ.

10. Эконсмичеокая Бффзютвиооть проквводотва отдалочнщ ввукопоглощажщах уаторгалов о ваправлопша регулирование:: структуры в овойотв обусловлена вовиашостьв получения сатер^-лов нового класса по евукопоглощзшт в составила при пролвведе-телышота 100 тыс.и2 в год около 254 тыс.руб.

Основано положения двосаргсциотюЗ работы отраины в следующих публикациях»

1. Вологин АЛ. ЙсоладованЕЭ форелароЕангя структуры евуко-поглощапда пеногппсовых матерзалов // Теа.доклЛХ Коадукарсда. симпоз.студентов в колодах научных работников, - Зелена Гура, ПНР, -1989. - S.I. - 0.58-63.

2. Вологин А.И.,Сторояук A.C. Эффективные пораото-волок-нвотые акуогяческие материалы на основе гипсовых вявутзх ¡J Тез. докл.Респ.науч.-гвхн.копфзренцан "Архитектура в строительство

- поиск в решения ыолодих". - Алма-Ата: КазЯИИНТИ, - IS39.« Т.З. w'o.73.

3. Вологин А.И.,Сторовук A.C. Структурообравованю в технологии дакоративно-акустнчвских псногспсовых иатарналов ]/ Tes. докл.* У научно-тахничвокоЭ конференции "Молодые явные - ofrpao-ли строительных материалов в строительству". Белгород: ЕГИСМ,

~ 1989. - 0.61-62.

4. Румянцев Б.М. .Вологин АЛ. Эффективные способы рв1улвро-вания структуры гкпсосодержащвх акустических материалов // Деп. ВНИШПТИ Гоостроя СССР. - 1969. - сер.7,вып.Н, Л I0I29.

■ 5. Рутмзщяв Б.М., Во/огин А.И. Разпоплотпыз декоратпвно-акустпчвскпо катвраалы // Деп.ВШЗШТПИ Госстроя СССР. - 1990. - сэр.7, rjn.8, Й I030I.

6. Румящэп Б.М., Волоют А.И., Сторозук A.C. Вабрсформо-вйиеэ а технология гппооволоиняотшс звукопоглощающих материалов /ДДм.БНИИНШ Госстроя СССР. - 1990. - сэр.7, внп.8. й 10-302.

одгшсвно в печать 15.02.91 Формат 60x84^/16 Пач. офс. -64 Объем I уч.-иэд.л. Т.100 Заказ/7/ Бесплатно

Ротепрга!т ЖСИ иы.В.В.Куйбызеэа