автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Структура и свойства строительных пенокомпозитов на основе пенообразователей синтетической и биологической природы

На правах рукописи

Кучуев Евгений Викторович

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ

ПЕНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ СИНТЕТИЧЕСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

05.23.05 — Строительные материалы и изделия

диссертации на соискание ученой степени кандидата

АВТОРЕФЕРАТ

технических наук

15 АПР 2015

005567319

Ростов-на-Дону - 2015

005567319

Работа выполнена на кафедре «Строительные материалы» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет»

Научный руководитель: Юндин Александр Николаевич,

канд. технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Хозин Вадим Григорьевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский архитектурно-строительный университет», зав. кафедрой «Строительных материалов, изделий и конструкций» Пылаев Александр Яковлевич, кандидат технических наук, профессор, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», профессор кафедры «Строительной механики и конструкций» Академии архитектуры и искусств

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Кубанский

государственный технологический университет»

Защита состоится «22» мая 2015 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.207.02 при Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, главный корпус, ауд. 1025. Тел/факс: (863)201-90-57; e-mail: dis_sovet_rgsu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Ростовского государственного строительного университета

Автореферат разослан «17» апреля 2015 г.

Ученый секретарь

к.т.н., доцент " А.В.Налимова

Актуальность работы. В последние десятилетия получила развитие одностадийная технологии приготовления пено-бетонных смесей. Главной особенностью этой технологии является то, что в отличие от двухстадийной технологии формирование ячеистой структуры происходит не в воде, а в насыщенном растворе вяжущего. Это обстоятельство коренным образом влияет как на процессы пенообразования, так и на технологические свойства (кратность, сохранность,) пеномасс и, как следствие - на плотности и прочности получаемых из них пе-нокомпозитов. Анализ литературных источников показал, что в большинстве из них вопросы взаимодействия пенообразователей с вяжущим, главным образом портландцементами, рассматриваются применительно к двухстадиной технологии приготовления пенобетонных смесей. Вопросы взаимодействия пенообразователей разной химической природы с вяжущими при приготовлении пеномагнезитовых и пеногипсовых смесей по одностадийной технологии в анализируемых источниках практически не рассматриваются. В связи с изложенным исследования совместимости пенообразователей разной химической природы (на синтетической и биологической основе) в пенокомпозитах, получаемых по одностадийной технологии с использованием клинкерных цементов, каустического магнезита и строительного гипса, являются актуальными.

Целью исследования является выявление основных закономерностей влияния природы пенообразователя на струк-турообразование пенокомпозитов на основе клинкерных цементов, каустического магнезита и строительного гипса при одностадийной технологии производства и формулирование основных принципов выбора пенообразователя для получения пенокомпозитов на основе этих вяжущих веществ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:

- изучить влияние вяжущих (портландцемента, каустического магнезита и гипса ) на поверхностное натяжение и рН их растворов в присутствии пенообразователей разной химической природы;

- изучить влияние растворенных ионов вяжущих на пе-нообразующую способность и сохранность пен, полученных из водных растворов пенообразователей разной химической природы;

- экспериментально подтвердить наличие химического взаимодействия основных веществ пенообразователей разной химической природы с ионами растворенных в воде вяжущих;

- исследовать свойства пеносмесей на основе портландцемента, каустического магнезита и гипса, полученных с использованием пенообразователей различной химической природы;

- оценить влияние пенообразователей разной химической природы на качественный и количественный состав новообразований цементного, гипсового магнезиального и гипсового камня, а также на макроструктуру и прочность пено-композитов;

- сформулировать рекомендации по оценке пригодности пенообразователей с учетом их природы и вида вяжущего вещества.

Научная новизна работы: 1. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено химическое взаимодействие пенообразователей с ионами минеральных вяжущих веществ. Установлены зависимости влияния этого взаимодействия на свойства пен из ПАВ разной химической природы.

2. Установлены основные закономерности формирования ячеистой структуры пенокомпозитов на основе клинкерных цементов, каустического магнезита и строительного гипса в зависимости от природы пенообразователей.

3. Предложено оценивать эффективность пенообразователей для производства пенокомпозитов на основе клинкерных цементов, каустического магнезита и строительного гипса с учетом свойств пен, полученных из насыщенных растворов этих вяжущих и пенообразователей.

4. Выявлено избирательное влияние пенообразователей на биологической и синтетической основе на процессы гидратации вяжущих разного вида.

Теоретическая и практическая значимость работы

Разработаны предложения по оценке эффективности и выбору пенообразователей разной химической природы в пе-нокомпозитах на основе портландцемента, каустического магнезита и строительного гипса.

Положения, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение влияния химической природы пенообразователей на формирование пеномасс в средах, насыщенных ионами вяжущих, в условиях одностадийной технологии их приготовления;

- экспериментальные данные о химических взаимодействиях пенообразователей с минеральными вяжущими на основе портландцементного клинкера, каустического магнезита и гипса;

- особенности гидратации использованных в работе вяжущих в присутствии пенообразователей на синтетической и биологической основе;

- физико-механические свойства пенокомпозитов, полученных на основе вяжущих разных видов с использованием пенообразователей разной химической природы;

методологические основы выбора пенообразователей для получения пенокомпозитов на основе портландцемента, каустического магнезита и строительного гипса.

Степень достоверности результатов работы подтверждена сходимостью экспериментальных данных, полученных с применением комплекса не только стандартных, но и оригинальных методов исследования, их непротиворечивостью известным положениям.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на международных научно-практических конференциях «Строительство», (Ростов-на-Дону, 2008, 2009, 2010 и 2011 г.г.), на всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» (Челябинск, 20Юг). Публикации. Основные положения диссертации изложены в 11 публикациях, включая 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы: диссертация включает в себя введение, шесть глав, общие выводы, список использованных источников из 95 наименований. Диссертация изложена на 147 страницах, содержит 16 таблиц, 45 рисунков.

Основное содержание работы Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследования, сформулированы цель и задачи исследования, показана его научная новизна и практическая ценность.

В первой главе приводится обзор истории развития технологии пенобетонов и пенообразователей. Охарактеризованы основные технологические приемы получения пенобе-тонных смесей, их преимущества и недостатки. Показано, что способ приготовления пенобетонной смеси оказывает значительное влияние на условия получения пены.

Рассмотрен механизм образования пен и их основные свойства. Этим вопросам в своих исследованиях большое внимание уделяли многие отечественные и зарубежные ученые Ю.М. Баженов, А.П. Меркин, Л.В. Моргун, В.Т. Перцев, Ш.М. Рахимбаев, Г.П. Сахаров, И.В. Удачкин, Л.Д. Шахова, В.Г. Хозин, В.Ф. Черных, Е.И. Шмитько и другие. В ряде работ отмечается значительное влияние химического состава на пенообразущую способность пенообразователей и свойства пенокомпозитов. Тем не менее, анализ литературных источников показывает, что, не смотря на большой объем исследований, вопрос структурообразования ячеистых пенокомпозитов, полученных по одностадийному способу приготовления пенобетонных смесей с использованием пенообразователей разной химической природы, изучен не достаточно.

Требует дальнейших исследований вопрос, связанный с химическим взаимодействием основного вещества пенообразователей с ионами вяжущих, растворенных в воде. Мнения исследователей на этот счет расходятся.

Знакомство с литературными источниками показало, что в них отсутствуют сведения о процессах пенообразования смесей на основе гипсовых и магнезиальных вяжущих, получаемых по одностадийной технологии. К сожалению, нет также и сведений о сравнительной эффективности пенообразователей с синтетической и биологической основой с учетом вида вяжущего вещества.

На основании проведенного анализа сформулирована рабочая гипотеза: получение пенокомпозитов на основе клинкерных цементов, магнезиальных вяжущих и строительного гипса по одностадийной технологии приготовления пе-номасс при рациональном соотношении прочность - плотность затвердевших пенокомпозитов возможно лишь при учете совместимости пенообразователей различной химической природы с этими вяжущими.

Во второй главе приведены характеристики применяемых материалов, описания методик исследования и результаты исследований свойств пенообразователей в «эталонных» водных растворах.

В качестве вяжущих для приготовления пенобетонных смесей использовались портландцементы: ПЦ500Д0 «Пролетарий», ПЦ600Д0 «Пролетарий», ССПЦ500Д20 «Октябрь», Цем1 52,5Н «Старый Оскол»; гипс строительный «CSP» производства «Черксесскстройпродукт» марки по прочности Г10; порошок магнезитовый ПМК-75 производства ОАО «Комбинат магнезит».

В экспериментах использованы синтетические пенообразователи - ПБ-2000, Ареком-4, ПО-6НП, пенообразователь биологического происхождения Addiment SB3 и комплексный пенообразователь «Пеностром», содержащий как синтетические, так и биологические компоненты.

Поверхностное натяжение растворов измеряли сталаг-мометрическим методом.

Показатель pH водных растворов пенообразователей определяли рН-милливольтметром рН-410 .

Пены из водных растворов пенообразователей и из насыщенных растворов вяжущих приготавливали в электро-

миксере МР-2Е с регулируемым числом оборотов из рабочих растворов пенообразователей.

Кратность пен определяли отношением объема пены Уп к объему раствора Ур, пошедшего на ее образование.

Сохранность пен оценивали по отношению объема сохранившейся в течение 4 мин пены к исходному ее объему.

Исследования свойств пенообразователей проводилось в водной среде (в работе они принимались как «эталонные»), а также в «модельных» растворах (т.е. насыщенных ионами используемого вяжущего).

Характер пористости пенокомпозитов оценивали визуально с помощью оптического окуляра (увеличение в 25 раз) и цифрового фотоаппарата (увеличение в 3 раза).

Рентгенофазный анализ выполняли на дифрактометре ДРОН-2,0 в СиКа-излучения с №-фильтром в режиме непрерывного сканирования в интервале углов от 4 до 60° при скорости счетчика 1 °/мин.

Исследования выполнены на базе лабораторий кафедры «Строительные материалы» РГСУ.

В третьей главе приведены результаты исследования эффективности пенообразователей различной химической природы в пенобетонах на основе портландцемента. При приготовлении пенобетонной смеси по одностадийной технологии пенообразователь вводится в шликер, в котором уже активно протекают процессы гидратации клинкерных минералов. Процесс вспенивания при этом фактически происходит не в воде, а в насыщенном растворе гидроксида кальция, выделяющемся при гидратации силикатных фаз клинкера. Насыщение раствора ионами кальция приводит к увеличению поверхностного натяжения растворов пенообразователей, что

в наибольшей мере отмечено в растворах синтетического ПО-6НП и биологического Ас1сЦтеп1 БВЗ. Изменение поверхностного натяжения сопровождается уменьшением водородного показателя в большей мере в присутствии пенообразователей на основе биологических компонентов (с 13,8 до 9,2), чем синтетических (с 13,8 до 12,8 - 13,35).

Причиной увеличения поверхностного натяжения растворов, изменения ККМ и рН растворов пенообразователей, по нашему мнению, являются химические взаимодействия ПАВ с ионами кальция в растворе. Для подтверждения этого нами был поставлен

опыт, сущность которого состояла в определении количества пог- лощенного гидроксида кальция из его насыщенного раствора по мере увеличения концентрации ПАВ различной химической природы. Как следует из приведенных на рис. 1 данных, наиболее

активно гидроксид кальция поглощается биологическим пенообразователем АёсНтег^ БВЗ, в меньшей мере - синтетическими пенообразователями.

18

Концентрация пенообразователей, % по сухому веществу

Рис.1. Влияние концентрации и вида пенообразователя на количество поглощенного Са(ОН)2

Реакции обмена, при этом могут протекать по следующим схемам:

для биологических пенообразователей: 2(Н8СН2СН(№12)СООН)+Са+2 —► (ШСН2СН(>Щ2)СОО)2Са + Н2Т

для синтетических пенообразователей: 2СпН2п+1СН(СН3)0803Ма+ Са+2—► (СпН2п+1СН(СН3)0803)2Са + 2Ка+

Эти схемы взаимодействий подтверждаются данными об изменении рН: оно больше у растворов с биологическим пенообразователем и меньше — с синтетическими.

Влияние взаимодействия ПАВ с ионами кальция на кратность и сохранность пен, получаемых из раствора гидрок-сида кальция, также не однозначно. У пен на основе синтетических пенообразователей эти характеристики были хуже, чем у пен, полученных из водных растворов этих пенообразователей. В то же время АсШипегй БВЗ, хотя и взаимодействует с ионами кальция, не ухудшил своей пенообразующей способности. Объяснение этому мы видим в особенностях строения молекул биологических ПАВ, имеющих в составе несколько полярных групп, равномерно распределенных по всей длине молекулы. Так как молекула высокомолекулярного ПАВ ориентирована в плоскости адсорбционного слоя, химическое взаимодействие с ионом кальция одной или нескольких полярных групп не приводит к выходу молекулы с поверхности раздела фаз в раствор, вследствие чего пенообразующая способность этого пенообразователя не ухудшается. Очевидно, что снижение кратности и сохранности пен, полученных на основе синтетических пенообразователей из насыщенных растворов гидроксида кальция, отразится на свойствах получаемого пенобетона. Для проверки этого нами были

приготовлены пенобетонные смеси из шликеров одинаковой вязкости, отличающиеся видом и расходом цемента, видом пенообразователей и их дозировкой (0,21% и 0,35% массы по сухому веществу пенообразователя). Прочность всех испытанных серий образцов была приведена к плотности 512 кг/м3. Представленные на рис. 2 данные наглядно демонстрируют влияние химической природы пенообразователей и содержания СзА на приведенную прочность пенобетонов. Прочность всех испытанных серий образцов была приведена к плотности 512 кг/м3. Представленные на рис. 2 данные наглядно демонстрируют, что прочность пенобетонов на пенообразователях, содержащих биологический компонент («Пеностром» и АёсНтепЛ БВЗ), выше прочности пенобетонов на основе синтетических ПАВ. При этом, чем больше содержание СзА в

цементе и чем грубее его помол, тем эта разница больше, что можно объяснить различием по-ровой структуры пенобетона на

основе пенообразователей разной химической природы.

ЦЕМ1 52,5Б

ССПЦ 500Д20 "Октябрь" • ПЦбООДО "Пролетарий

ПБ-2000 Пеностром АсМтеп! Ареком-4 БВЗ

ПБ-2000 Пеностром Ас^тем Ареком-4

Рис. 2. Влияние химической природы пенообразователей и на приведенную прочность пенобетонов.

Влияние минералогического состава портландцемента на свойства пенобетона подтверждается при анализе макроструктуры образцов плотностью 400 - 320, полученных на основе портландцемента Цем1 52,5 Н «Старый Оскол» и ПЦ600Д0 «Пролетарий» (рис 3). Применение биологического пенообразователя АскНтеп! БВЗ для поризации высокоалю-минатного портландцемента «Старый Оскол» позволило получить материал ячеистой структуры, с равномерно распределенными порами размером 1-2 мм. В то же время структура материала, полученного с синтетическими ПБ-2000 и Ареком-4, характеризуется преобладанием пор неправильной геометрической формы, существенно отличающихся по размерам, с явными признаками коалесценции,

Пенообразователи разной химической природы также по-разному влияют на процесс гидратации портландцемента (рис. 3).

Рис. 3. Рентгенограммы образцов пенобетона, полученного из ЦЕМ 1 52,5Н «Старый Оскол» с пенообразователями разной природы

Гидратация портландцемента в присутствии пенообразователей, имеющих в составе гидролизаты белков (Пено-стром и Ас1сУтеп1 БВЗ) протекает более полно, чем в присут-

ствии синтетических ПБ-2000 и Ареком-4. Это подтверждается большей интенсивностью пиков портландита (Са(ОН)2 <За = 4,91; 2,18; 1,92; 1,79; 1,48 А) и более высокой приведенной прочностью пенобетонов.

В четвертой главе приведены результаты исследований эффективности пенообразователей разной химической природы в пеномагнезите. В качестве затворителя магнезиальных вяжущих чаще всего применяют раствор хлорида магния как наиболее эффективный и доступный. Таким образом, на пенообразующую способность ПАВ и свойства пен должны влиять не только ионы магния, но и ионы хлора в затвори-теле. В связи с этим нами изучено влияние растворов оксида и хлорида магния на пенообразующую способность пенообразователей и свойства получаемых пен.

Установлено, что поверхностное натяжения насыщенных растворов гидроксида магния в присутствии пенообразователей различной химической природы практически не отличается от поверхностного натяжения их водных растворов. Это объясняется крайне малой растворимостью оксида магния в воде. По этой же причине количественно оценить связывание пенообразователями ионов магния нам не удалось, однако косвенно это подтверждается изменением рН раствора при увеличении концентрации ПАВ. Характер влияния пенообразователей как синтетической, так и биологической природы на рН насыщенного раствора гидроксида магния аналогичен их воздействию на рН раствора гидроксида кальция: синтетические пенообразователи ПБ-2000, Ареком-4 и ПО-6НП снижают рН раствора незначительно (с 11 до 10), в то время как пенообразователи, содержащие гидролизаты белков (Пеностром и АскНтеп! 8ВЗ), снижают рН с 11 до 8 и 7 соответственно.

Химическое взаимодействие ионов магния и активной части молекул пенообразователей не влияет на кратность получаемых пен, однако, в присутствии ионов магния сохранность пен, полученных из синтетических пенообразователей, ухудшается и практически остается неизменной в случае применения биологических пенообразователей.

Принципиально иными свойствами характеризуются пенообразователи в растворе хлорида магния. Поверхностное натяжение растворов с синтетическими пенообразователями увеличилось на 30-48%, а с АскНтми 8ВЗ всего на 5%. Комплексный Пеностром по этому показателю занимает промежуточное положение.

Синтетические пенообразователи не влияют на рН раствора хлорида магния. Объясняется это, по нашему мнению, тем, что в данном случае ион магния замещает ион ион натрия с образованием нейтрального хлорида натрия, не оказывающего влияния на рН раствора хлорида магния. Вследствие такого обмена синтетические пенообразователи снижают свою поверхностную активность, что приводит к увеличению поверхностного натяжения. Незначительное увеличение поверхностного натяжения раствора хлорида магния в присутствии биологических пенообразователей свидетельствует об отсутствии химического взаимодействия между ними.

Все вышеперечисленное дает основание предполагать, что хлорид магния может оказывать существенное отрицательное воздействие на качество пен, полученных с синтетическими пенообразователями.

В пеномагнезитовых смесях пенообразующая способность синтетических пенообразователей ниже, чем у пенообразователей, содержащих гидролизат белка (Пеностром, АёсНте^ 8ВЗ), что согласуются с результатами, полученными

при анализе пенообразующей способности пенообразователей в растворе хлорида магния. Тем не менее пены, полученные из Пенострома, содержащего в своем составе кроме биологического и синтетический компонент, при хорошей пенообразующей способности были склонны к распаду: через 40-45 минут после приготовления пеномагнезитовая смесь с этим пенообразователем осаждается примерно в 2 раза по сравнению с первоначальным объемом.

Для удобства сравнения прочностных показателей образцов разной плотности их прочность была приведена к плотности пеномагнезита 605 кг/м3, полученного с пенообразователем Ареком-4 (рис 4).

Рисунок 4. Зависимость приведенной прочности пеномагнезита от дозировки пенообразователей

Из приведенных на графиках данных следует, что приведенная прочность у пеномагнезита на основе биологического ПАВ при всех дозировках выше, чем у пеномагнезита с синтетическими пенообразователями. При этом для синтетических пенообразователей существует предельная дозировка (около 0,5%), превышение которой приводит к снижению прочности.

Для пеномагнезита на основе биологического пенообразователя АёсНтеЩ БВЗ характерно более равномерное распределение пор по объему и менее дефектная структура. Иной структурой характеризуется пеномагнезит на основе синтетических пенообразователей. Для нее характерна коалесценция воздушных пузырьков и неравномерное их распределение в объеме бетона.

Наряду с макроструктурой пеномагнезита пенообразователи разной химической природы по-разному влияют на ко-чественный и качественный состав новообразований затвердевшего вяжущего (рис. 5).

Рисунок 5. Рентгенограммы образцов затвердевшего пеномагнезита полученного с применением ПАВ различной химической природы.

Пробы магнезита с пенообразователем Пеностром характеризуются почти 50%-ным содержанием негидратиро-ванного оксида магния, что свидетельствует о серьезном замедляющем действии на гидратацию вяжущего. Наименьшее содержание М§0 отмечено образцы на основе биологического АсИтеШ БВЗ, что свидетельствует о более полной гидратации оксида магния и объясняет повышенную прочность материала в сравнении с образцами на основе синтетических ПАВ.

В пятой главе приведены данные об эффективности пенообразователей различной химической природы в пеногипсе. Получение пеногипсовых смесей имеет свои особенности, обусловленные тем, что формирование структуры при одностадийной технологии происходит одновременно с процессами растворения полугидрата сульфата кальция, его гидратации и формирования коллоидных систем, протекающими в отличие от других вяжущих за короткий промежуток времени.

Все пенообразователи, за исключением ПО-6НП, не оказали заметного влияния на рН и поверхностное натяжение насыщенного раствора сульфата кальция. Это же относится и к пенообразующей способности пенообразователей в растворе сульфата натрия.

Пенообразующая способность синтетических пенообразователей ПБ-2000, Ареком-4, комплексного Пеностром и биологического Ас1сНтеп1 БВЗ в растворе сульфата кальция практически такая же, как и в водных растворах ПАВ. Исключением является пенообразователь ПО-6НП - кратность пен из него в 1,5-2 раза меньше, чем у остальных пенообразователей.

Сохранность пен из раствора сульфата кальция и синтетических пенообразователей, особенно ПО-6НП, значительно ниже сохранности пен из водных растворов этих ПАВ, что, по нашему мнению, связано со связыванием ионов кальция активным веществом синтетических пенообразоателей. С другой стороны, ионы кальция стабилизируют пены, получаемые из биологического пенообразователя АсМппе^ БВЗ и Пеностром. Сохранность пен из этих пенообразователей в растворе сульфата кальция выше, чем пен из их водных растворов.

Однако, пенообразователь АёсНтеп! БВЗ при дозировке более 0,21% массы вяжущего существенно замедляет твердение гипса, а при больших дозировках полностью блокирует его. Для удобства сравнения прочность серий образцов на основе разных пенообразователей была приведена к плотности пеногипса 520 кг/м3, полученного с применением пенообразователя ПБ-2000 при его дозировке 0,35% (рис 6). Максимальные значения прочности получены при дозировке синтетических и комплексного пенообразователей, не превышающей 0,35% массы гипса. При такой же дозировке АсШипеМ БВЗ пеногипс не твердел.

"" S " П Б-2СЮО ■яваШвж* ¿ipft КО 4 " ••'•■ Пе костра».*

............Add in« lit

SB3

015 0 25 035 ОД5 055

Дозировнэ пенообразователей.. % по cyxovy веществу

Рис. 6. Зависимость приведенной прочности пеногипса от дозировки пенообразователей С целью выявления степени влияния пенообразователей различной химической природы на процессы гидратации строительного гипса и на его фазовый состав, нами был выполнен качественный и количественный рентгенографический анализ проб пеногипса (рис. 7).

На рентгеновском спектре гидратированного гипсового вяжущего в возрасте 28 суток в присутствии пенообразователей биологической природы (Addiment SB3) отмечается наличие отражений полуводного гипса

Са804*0,5Н20 (й = 2.98, 3.45, 5.98 А). Объяснено это может быть только тем, что этот пенообразователь, адсорбируясь на зернах гипса, блокирует доступ к ним воды, делая затруднительной гидратацию вяжущего. В связи с этим применение биологических пенообразователей в пеногипсе не может быть рекомендовано. Наиболее подходящими для по-

Рис.7. Рентгенограмм образцов пеногипса, полученного с применением ПАВ различной химической природы

лучения пеногипса являются синтетические пенообразователи, пенообразующая способность которых выше, чем биологических.

В шестой главе предложен алгоритм выбора пенообразователя для получения пенокомпозитов на основе различных вяжущих веществ (Рис. 8).

На первом этапе анализируются параметры исходных материалов (вяжущего и пенообразователя). Из выбранного вяжущего приготавливают насыщенный раствор, в котором определяют свойства пенообразователей (кратность и сохранность пен). Для дальнейшего анализа выбирают пенообразователь, для которого сохранность пен из насыщенного раствора выбранного вяжущего является наибольшей.

Рисунок 8. Алгоритм выбора пенообразователя для получения строительных пенокомпозитов на основе различных вяжущих веществ.

Далее определяют влияние выбранного пенообразователя на сроки схватывания вяжущего и, если нежелательного воздействия ПАВ не оказывает, на его основе приготавливают пенокомпозит необходимой плотности. Далее проводят оптимизацию дозировки выбранного пенообразователя с учетом оптимального соотношения «плотность - прочность» пено-композита.

Основные выводы по диссертационной работе 1. На основании проведенных исследований сделан вывод о том, что пенообразователи могут вступать в химическое взаимодействие с ионами вяжущего в растворе, что влияет на содержание активного вещества пенообразователя, и, как следствие, на его поверхностную активность.

2. Наименее чувствительными к влиянию растворенных ионов вяжущих являются биологические пенообразователи.

3. Комплексом методов физико-химического анализа установлено, что ПАВ разной химической природы по-разному влияют на гидратацию портландцемента, строительного гипса и каустического магнезита.

4. Установлено, что биологические ПАВ ускоряют гидратацию портландцемента и каустического магнезита в сравнении с синтетическими пенообразователями и полностью блокируют твердение строительного гипса

5. Выявлено что сохранность пены, полученной из насыщенного раствора вяжущего, определяет однородность структуры получаемого пенобетона. Чем выше сохранность - тем более однородной структурой характеризуется пенобетон.

6. Показано, что поровая структура пенокомпозитов на основе биологических пенообразователей характеризуется меньшим количеством дефектов и более равномерным распределением пор по размерам по сравнению со структурой пенокомпозитов на основе синтетических пенообразователей.

7. Выявлены основные закономерности структурообразова-ния пенокомпозитов на основе различных вяжущих веществ в зависимости от природы применяемого пенообразователя и показана принципиальная возможность управления структурообразованием пенокомпозитов, получаемых по одностадийной технологии, при рациональном выборе пенообразователя.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Поверхностное натяжение насыщенных растворов неорганических вяжущих веществ в присутствии современных пенообразователей и его влияние на кратность и стойкость получаемых пен./ Е.В.Кучуев А.Н.Юндин, // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Строительство и архитектура» Выпуск 10.-2010.-№15.-с. 42-46.

2. Юндин, А. В, Кучуев Е.В. О взаимодействии некоторых пенообразователей с насыщенным раствором гидрокси-да кальция / Е. В. Кучуев, А. Н. Юндин // Известия ВУЗов. Строительство. - 2011. - N 3. - С. 24-28

3. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Влияние пенообразователей различной химической природы на кинетику гидратации магнезиального вяжущего/ Е.В. Кучуев, А.Н. Юндин// Инженерный вестник Дона (электронный журнал). - 2012. - №3.

В других изданиях:

4. Е.В.Кучуев. Пенообразующая способность синтетических пенообразователей в растворе гидрооксида каль-ция./Е.В.Кучуев//«Строительство-2008». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. - 2008. - С.98-99.

5. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Поведение синтетических пенообразователей в насыщенных растворах гидрооксида магния и хлорида магния./ Е.В.Кучуев, А.Н.Юндин, // «Строительство-2009». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. - 2009. - С.82-83.

6. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Изменение кратности и стойкости пен в зависимости от среды вспенивания./

Е.В.Кучуев, А.Н.Юндин// «Строительство-2009». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. - 2009. - С.84-85.

7. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Поведение некоторых пенообразователей в среде насыщенного раствора гидроксида кальция./ Е.В.Кучуев, А.Н.Юндин// «Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы их развития». Материалы международной научно-практической конференции. Минск: БГТУ. - 2009. - С.21-25

8. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. О взаимодействии некоторых пенообразователей с насыщенным раствором гидроксида кальция./ Е.В.Кучуев, А.Н.Юндин, // «Строительство-2010». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. - 2010. - С.58-59.

9. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Поверхностное натяжение неорганических вяжущих веществ в присутствии некоторых современных пенообразователей./Е.В.Кучуев,А.Н.Юндин, // «Строительство-2010». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. -2010. - С.59-61.

10. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Эффективность пенообразователей Пеностром и ПБ-2000 в хлормагнезиальных систе-мах./Е.В.Кучуев,А.Н.Юндин, // «Строительство-2011». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. - 2011. - С.56-57.

11. А.Н. Юндин, Е.В. Кучуев. Сравнение эффективности пенообразователей в двух и трех- компонентных систе-мах./Е.В.Кучуев,А.Н.Юндин, // «Строительство-2011». Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ. - 2011. - С.58-59.

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1.0 уч.-изд.-л. Заказ № 3742. Тираж 100 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88