автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Теплоизоляционный неавтоклавный пеногазобетон с нанодисперсными модификаторами

На правах рукописи

БУХАЛО Анна Борисовна

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ НЕАВТОКЛАВНЫЙ ПЕНОГАЗОБЕТОН С НАНОДИСПЕРСНЫМИ МОДИФИКАТОРАМИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород-2010

004606785

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Строкова Валерия Валерьевна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Сахаров Григорий Петрович

- кандидат технических наук, доцент Аниканова Татьяна Викторовна

Ведущая организация - Липецкий государственный технический

университет

Защита состоится "2" июля 2010 года в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, ауд. 242 г.к.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

Автореферат разослан " 1 " июня 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

" Г. А. Смоляго

Актуальность. Энерго- и ресурсосбережение является генеральным направлением современной технической политики в области строительного материаловедения. В комплексе мер по энергосбережению возрастают требования к теплозащите ограждающих конструкций и повышению комфортности зданий.

Основным способом снижения энергозатрат является повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Потребляемая в России энергия на отопление зданий, производство строительных материалов и изделий, строительство в 2-2,5 раза превышает ее потребление в развитых странах мира, в первую очередь, за счет меньшего термического сопротивления ограждающих конструкций и больших теплопотерь.

Однако производство эффективного по теплофизическим характеристикам неавтоклавного ячеистого бетона низких марок по средней плотности является проблемным из-за сложности обеспечения стабильной тонкодисперсной ячеистой структуры и высокой прочности, зависящих от рецептурно-технологических факторов. Одним из путей решения данной задачи является разработка принципов проектирования неавтоклавных ячеистых материалов с направленно регулируемыми свойствами и эффективным структурированием на всех размерных уровнях организации матрицы для производства композитов строительного назначения, с заданной гетерогенностью структуры. Именно при использовании таких подходов можно перейти на новый этап производства строительных материалов, изделий и конструкций, отличающихся простотой, мобильностью, экономичностью, высокими эксплуатационными свойствами и конкурентоспособностью изготовляемой продукции, отвечающей требованиям рынка.

Работа выполнялась по тематическому плану г/б НИР № 1.1.07 «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007-2011 гг.; в рамках программы «У.М.Н.И.К.», «СТАРТ-2009» по теме «Оптимизация составов и структуры пеногазобетонов на основе модифицированных вяжущих» при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере; премии для поддержки талантливой молодежи «Оптимизация состава ячеистого бетона за счет моделирования механизма формирования пористой структуры» (2008 г.).

Цель работы. Разработка теплоизоляционного неавтоклавного пено-газобетона с использованием нанокристаллического модификатора структуры и нанодисперсного компонента комплексного порообразователя.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

— разработка состава вяжущего, структурированного нанокристалли-ческим модификатором;

- обоснование возможности использования нанодисперсного газооб-разователя в составе комплексного порообразователя и разработка его состава;

- разработка составов и технологии неавтоклавного пеногазобетона с нанокристаллическими модификаторами структуры и на основе комплексного порообразователя;

- разработка критериев и методов оценки оптимизации структуры неавтоклавного пеногазобетона;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Внедрение результатов исследований.

Научная новизна. Предложены теоретические основы управления процессами структурообразования неавтоклавного пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с нанодисперсным газообразовате-лем (НДГ) и модифицированного вяжущего с использованием нанокри-сталлического корунда (НКМ), заключающиеся в формировании матрицы композита на всех размерных уровнях с использованием, как физико-химических процессов, так и технологических факторов при формировании структуры материала на различных этапах его производства. Разработанный пеногазобетон обладает заданной степенью поризации и стабильной гетеропористой структурой за счет варьирования состава комплексного порообразователя, что обеспечивает более плотную структуру межпоровых перегородок и, соответственно, повышенные технико-эксплуатационные показатели.

Предложен механизм процесса структурообразования цементной матрицы ячеистого композита, заключающийся в модифицировании вяжущего нанокристаллическим корундом (ЗО-НКМ), выступающим в качестве центров кристаллизации и интенсифицирующим рост гидратных новообразований вяжущего правильной призматической и гексагональной формы. Это обеспечивает снижение дефектности микроструктуры, влияющей на прочностные показатели композитов, за счет уменьшения количества негативной (разрывов, щелей, свищей) нано-, микро- и макропористости.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования активированного нанодисперсного алюминия в качестве газообразователя в составе комплексного порообразователя. Характер кинетики газовыделения НДГ позволяет создать гетеропористую структуру при одновременном уплотнении межпористых перегородок за счет давления газа, без нарушения целостности каркаса, предварительно механически поризованного композита. Это позволяет синтезировать теплоизоляционные ячеистые композиты с минимальными усадочными деформациями, повышенными прочностными показателями и сниженным коэффициентом теплопроводности, за счет наличия полидисперсной пористой структуры с размером пор от 0,315 до 1,25 мм.

Установлены основные зависимости, связывающие свойства неавтоклавного пеногазобетона: со свойствами вяжущего; реотехнологическими

характеристиками раствора; соотношением компонентов в комплексном порообразователе; последовательностью введения компонентов. На их основе проведены расчеты топологических параметров системы в целом, подтверждающие оптимизацию состава материала за счет использования комплексной поризации и модификации композита на различных размерных уровнях.

Практическое значение работы. Разработаны составы модифицированных вяжущих на основе тонкомолотого цемента (ТМЦ) с использованием нанокристаллического модификатора - корунда (НКМ), с активностью на 30 % превышающей показатель исходного ТМЦ. Применение ТМЦ с 5,д = 400 м2/кг позволит осуществить экономию энергозатрат на помол при достижении требуемой прочности.

Предложены составы комплексного поризатора на основе пенообразователя «Пеностром» и нанодисперсного газообразователя, позволяющего синтезировать пеногазобетон с заданной гетеропористостью структуры. Расчетно-экспериментальным методом определены точки критической пористости ячеистых систем на основе ЦЕМ I 42,5 Н, ТМЦ и разработанного модифицированного вяжущего.

Установлены зависимости газовыделения от минералогического состава цемента. Использование данных зависисмостей при прогнозировании производственных рецептут позволяет регулировать газовыделение и кинетику вспучивания композита и соответственно степень поризации структуры.

Предложены составы пеногазобетона на основе комплексного поро-образователя с НДГ и модифицированного вяжущего с НКМ, позволяющие получать ячеистые изделия с плотностью 300-500 кг/м3, пределом прочности на сжатие 1,5-2,3 МПа, теплопроводностью 0,05-0,07 Вт/м-°С.

Получены закономерности изменения свойств теплоизоляционных ячеистых композитов и эмпирические зависимости, позволяющие дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав -свойства» для использования при проектировании производственных рецептур смесей и прогнозировании их физико-механических свойств.

Предложена технология пеногазобетона, позволяющая осуществить внедрение разработанных составов, как при строительстве нового производства, так и при модернизации существующих предприятиях по производству ячеистых неавтоклавных бетонов.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ООО «Экостройматериалы» Белгородской области. Полученная партия материала была использована при строительстве малоэтажного дома в п. Новосадовый. Внедрение технологии проводится при финансировании в

рамках программы «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы при производстве ячеистого бетона с механо-химической поризацией разработаны следующие нормативные документы:

- рекомендации по применению наноразмерного поризатора в технологии пеногазобетонов;

- стандарт организации СТО 02066339-002-2010 «Теплоизоляционный пеногазобетон с модифицирующими нанокомпонентами»;

- технологический регламент на производство теплоизоляционных пеногазобетонных блоков.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе: при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов изделий и конструкций» специализации «Наносистемы в строительном материаловедении»; магистров по направлению «Строительство»; при переподготовке специалистов в рамках контракта с ГК «Роснанотех» № 1 /10 от 11.01.2010 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены: на Международном форуме «Ломоносов - 2008, 2010» (Москва, 2008, 2010); Научно-практической конференции «НТТМ -путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008); III-V Академических чтений РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2008-2010); Международных форумах по нанотехнологи-ям ГК «Роснанотех» (Москва, 2008, 2009); Всероссийском съезде производителей бетона, (Москва, 2009); Всероссийских молодежных инновационных конвентах (Москва, 2008, Санкт-Петербург, 2009); «Сели-гер-2009», смене «Инновации и техническое творчество» (Тверская область, 2009).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 19 научных публикациях, в том числе в четырех статьях в центральных рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ. На состав и технологию пеногазобетона подано две заявки на патент № 2008142460 и № 2009116787, приоритет от 28.10.2008 г. и 05.05.2009 г. соответственно.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, включающего 28 таблиц, 38 рисунков и фотографий, списка литературы из 147 наименований, 12 приложений.

На защиту выносятся:

- теоретические основы управления процессами структурообразова-ния неавтоклавного пеногазобетона на основе комплексного порообразо-

вателя с нанодисперсным газообразователем и модифицированного вяжущего с использованием нанокристаллического корунда;

- механизм управления процессами структурообразования цементной матрицы ячеистого композита;

- составы модифицированных вяжущих на основе ТМЦ, с использованием НКМ;

- обоснование и экспериментальное подтверждение возможности использования активированного нанодисперсного алюминия в качестве газообразователя; составы комплексного поризатора на основе пенообразователя «Пеностром» и НДГ;

- составы пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с НДГ и модифицированного вяжущего с использованием НКМ;

- технологии получения пеногазобетона, результаты внедрения.

В связи с возрастающими требованиями к теплозащите ограждающих конструкций, повышению комфортности зданий и резким удорожанием энерго- и теплоносителей актуальным является создание высокоэффективных теплоизоляционных материалов нового поколения.

Анализ ранее проведенных исследований и теоретических данных позволил определить два основных пути упрочнения материалов с сохранением теплоизоляционной способности и плотности материала: первый -это упрочнение каркаса, состоящего из вяжущего, и второй — улучшение поровой структуры (рис. 1).

Рис. 1. Способы упрочнения ячеистых бетонов неавтоклавного твердения

Исследование состава и свойств сырьевых материалов, композиционных вяжущих и материалов на их основе включало изучение физико-механических и физико-химических характеристик как сырьевых компонентов, так и полученных материалов. Микроструктурные исследования образцов проводились в ЦКП Факультета наук о материалах МГУ

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Способы повышения качества ячеистого бетона

им. М.В. Ломоносова на сканирующем электронном микроскопе высокого разрешения Supra 50 VP (LEO, Германия, 2003). Измерение полного объема пор, влажностных характеристик, полной удельной поверхности сырьевых материалов, композиционных вяжущих и композитов на их основе проводилось на приборе SoftSorbi-II ver. 1.0 в БГТУ им. В.Г. Шухова. Рент-генофазовый анализ и расчет структурных характеристик сырьевых и синтезированных материалов проводился с применением полнопрофильного рентгенофазового анализа (РФА), основанного на методе Ритвельда.

Исходными материалами для получения теплоизоляционных ячеистых материалов являлись: ЦЕМ I 42,5 H различных производителей, пенообразователь «Пеностром», газообразователи, вода и модифицирующие нанокомпоненты различных групп. В качестве модификаторов при получении вяжущего и газообразователя в комплексном порообразователе была рассмотрена возможность использования побочных продуктов технологии получения водорода способом гидротермального синтеза - бемит, корунд (табл. 1) и активированный алюминий (табл. 2). На сегодня данное техногенное нанокристаллическое и нанодисперсное сырье является невостребованным промышленностью строительных материалов.

Таблица 1

Структурные характеристики модификаторов

Показатель Бемит Корунд

Активная удельная поверхность (метод БЭТ), м2/г 55,9 87,5

Пористость (метод БЭТ), % Не более 30 Не более 15

Расчетный размер кристаллитов (РиПРгоО, нм 10 6

Размер частиц (ФЭК), нм 250 140

Морфоструктурный тип 3D 3D

По морфоструктурной классификации наносистем корунд и бемит относятся к 31>нанокристаллическому типу веществ (ЗО-НКМ — нанокри-сталлический модификатор); алюминий - к 20-нанодисперсному (20-НДГ - нанодисперсный газообразователь).

Таблица 2

Основные показатели активированного алюминия

Показатель Значения

Средний медианный размер агрегатов алюминия в полиэтиленгликоле, мкм 10

частиц алюминия очищенного (метод БЭТ, расчетная величина), нм 80

Содержание А1, % не менее 80

полиэтиленгликоль, % не более 20

Морфоструктурный тип 2D

Для использования в качестве модифицирующего компонента вяжущего был выбран корунд, что обусловлено повышенной активностью данного модификатора в системе связующего, в сравнении с бемитом. Анализ экспериментальных данных при введении корунда показал, что зависимость активности ЦЕМ I 42,5 Н от количества модификатора имеет экстремальный характер. В связи с этим для дальнейших исследований использовался корунд в количестве 1 % от массы вяжущего.

Микроструктурные особенности корунда (рис. 2) подтверждают расчетное представление формы кристаллитов на основе аппроксимационно-го описания при помощи сферических гармоник (рис. 3). Данные модели построены при помощи программы Ри11Рго£

Рис. 2. Микроструктура нанокристалического корунда

Рис. 3. Визуализация результатов аппроксимации сферическими гармониками обобщенной формы кристаллитов нанокристаллического корунда

Разработке составов неавтоклавного поробетона предшествовали исследования: фазового состава, морфологии и структурных особенностей вводимых модифицирующих компонентов; влияние нанокомпонентов в полиструктурной полифазной системе на процессы формирования новообразований; механизмов модификации структуры композита на всех размерных уровнях; возможности управления реотехнологическими параметрами систем с использованием модифицирующих компонентов.

Анализ характера реологических кривых показал, что введение нано-размерного корунда не изменило тип течения вяжущего. На основании полученных реотехнологических зависимостей было найдено значение условно-динамического предела текучести данной системы, что особенно актуально при использовании механохимической поризации.

Для проектирования рациональной структуры ячеистого композита, получаемого путем механохимической поризации, предложена модель структурообразования пеногазобетона (рис. 4), заключающаяся в формировании плотнейшей упаковки из полидисперсного порового пространства, образованного комплексным порообразователем, и снижении пористости матрицы межпористых перегородок за счет оптимизации

структурообразования вяжущего.

Факторы влияющие на формирование ячеистого бетона, можно разделить на две группы: технологические факторы и физико-механические процессы. Основными этапами при получении пеногазобетона являются: создание поровой структуры за счет применения пенообразователя; химическая поризация при выделении газа в сформированном пенокомпозите, формирование каркаса вяжущего.

На I этапе получения поризованного композита основными технологическими факторами (Тп) являются: Г - время перемешивания смеси, мин; И - интенсивность перемешивания, об./мин, В/Т - водотвердое отношение.

с улучшенными показателями:

1 - пенопоры, 2 - газопоры, 3 - модификатор структуры вяжущего;

I, II, III-этапы структурообразования

Теоретически это можно представить как следующую функцию: Тя=/0, И, В/Т).

Причем, необходимо учитывать отношение:

^тах/^тш ^тш/Ищах.

Физико-химические процессы (ФХ[') при формировании пенобетона определяются, в основном, свойствами пенообразователя, пены на его основе и основными характеристиками вяжущего:

ФХ(П=/(К, С, В, Ж, Мс, $Уд), где К - кратность пены, С - стойкость пены, В - вязкость пеномассы, Ж -ее живучесть, Мс - минералогический состав вяжущего, Буд - его удельная поверхность.

Одним из выходных показателей свежесформованного ячеистого композита на данном этапе является толщина межпоровой перегородки (Ьш„) и наличие осадочных деформаций.

Таким образом, данный этап можно описать как зависимость Ьшч от суммы показателей:

£наЧ=ДТЯ, ФХ?).

При механохимической поризации композита вторым этапом является создание дополнительной пористости за счет химической поризации. Факторами, определяющими свойства материала на II этапе, являются такие физико-химические процессы: скорость выделения газа, объем выделившегося газа, которые в свою очередь будут зависеть от характеристик

газообразователя и некоторых свойств вяжущего ( ФХ" ):

ФХ? =/(А, Ч,К„ Щ,Т«С), где А - количество алюминия, Ч - его чистота, Кг - кинетика газовыделения, Щ - щелочность среды вяжущего, Toc - температура смеси.

При формировании структуры необходимо оптимизировать технологические факторы и отслеживать физико-химические процессы, происходящие при формировании композита. В таком случае будет обоснована оптимальная продолжительность процесса вспучивания, обеспечивающего формирование улучшенной поровой структуры и появиться возможность регулировать процесс формирования изделий. В этом случае должна формироваться структура с закрытой пористостью, подчиняющаяся зависимости:

где =дт„, фх;1, фх£).

Заключительный этап формирования ячеистого композита связан с твердением вяжущего и формированием плотной межпористой перегородки. Одним из условий данного этапа, является сохранение значения толщины межпористой перегородки (£к0„) сформированной пеногазомассы.

В результате при установленных параметрах системы толщина меж-поровой перегородки должна становиться меньше, при этом прочность ее возрастает.

Таким образом, зная заранее все основные параметры системы как вяжущего, так и пеномассы и технологического цикла, можно получать композиты заданной плотности за счет применения механохимического способа поризации. Данная модель применима к действующим производствам пенобетонов.

Предложенная модель предусматривает комплексную модификацию сырьевой смеси, которую предлагается осуществить за счет использования нанокристаллического модификатора структурообразования и нанораз-мерного компонента комплексного порообразователя. Применение данной комплексной модификации для проектирования высокоэффективного неавтоклавного ячеистого бетона и явилось рабочей гипотезой данной работы.

С точки зрения технологического процесса получения безусадочных теплоизоляционных пеногазобетонов необходимо использовать высокоактивное вяжущее, которое позволяет получать стабильные реотехнологиче-

ские характеристики смеси и пониженные сроки схватывания. В связи с этим, для получения ТМЦ было рассмотрено несколько видов цемента различных производителей и установлено, что наиболее эффективными для изготовления ячеистых бетонов являются цементы типа ЦЕМ I (ГОСТ 31108-2003) с высоким содержанием алита и низким содержанием трехкальциевого алюмината. Это обеспечивает достаточно быстрые сроки схватывания и интенсивное тепловыделение при гидратации. Поэтому в данной работе применялось ТМЦ на основе ЦЕМ I 42,5 Н производства ЗАО «Белгородский цемент». Вяжущее получали путем совместного помола товарного портландцемента и модификатора.

Традиционные тонкомолотые цементы при удельной поверхности 500 м2/кг применяются ввиду их повышенной активности, что обеспечивает превышение прочности на 20-30 % по сравнению с исходным цементом. При этом стоимость такого вяжущего увеличивается за счет энергозатрат на помол. Проведенная серия экспериментов стандартных образцов по анализу влияния нанокристаллического модификатора корунда на кинетику изменения прочности цементной системы позволила установить рациональное значение удельной поверхности ТМЦ при использовании модификатора ЗБ-НКМ, которая составляет 400 м2/кг. Помол товарного цемента совместно с модификатором позволяет добиться гомогенизации модификатора в системе вяжущего и обеспечить повышение его прочностных характеристик (табл. 3).

Таблица 3

Свойства вяжущего в зависимости от состава

№ Удельная поверхность, м2/кг Вид Сроки схватывания, мин. НГЦТ, Прочность, МПа, в возрасте 28 сут.

п/п модификатора* начало конец % при изгибе на сжатие

1 500 - 45 120 26,3 9,5 71,3

2 400 Корунд 38 95 26,4 12,8 89,5

* содержание модификатора -1 % от массы ТМЦ

Повышение прочности модифицированного вяжущего на 15-20 % объясняется изменением кинетики синтеза продуктов гидратации цементного камня, что связано с использованием корунда, имеющего минералогическое сродство с минералами цементного клинкера.

Анализ представительного количества микрофотоснимков, а также детальное изучение всего объема образцов непосредственно при съемке в ЦКП МГУ, позволяет утверждать, что при введении ЗБ-НКМ корунда появляются дополнительные очаги роста новообразований. Такой процесс роста гидросиликатов не является традиционным для цементных систем.

Как видно при детальном рассмотрении отдельных агрегатов при увеличении 50 тыс. раз (рис. 5), твердая фаза представлена исключительно

кристаллическими зернами столбчатого габитуса, которые образуют сростки и друзы. Несмотря на то, что эти зерна не всегда хорошо огранены, ввиду размера практически не подаются идентификации с помощью рент-генофазового анализа, так как их большая часть является рентгеноаморф-ной, их кристаллическое строение не вызывает сомнения.

Вводимые нанокристаллические модификаторы существенно влияют на ход процесса гидратации в системе «цемент-вода-модификатор». Известно, что при введении микроколичеств веществ, как имеющих сродство с синтезируемыми фазами, так и не обладающих таковым, они влияют на скорость кристаллизации, на морфологию минеральных индивидов и агрегатов. НанокристаллИческий корунд, находящийся в дисперсном состоянии в активно гидратируемой среде, конденсируется на ребрах, вершинах и сколах кристаллов исходных клинкерных минералов и образует дополнительные центры кристаллизации, вокруг которых группируются новообразованные кристаллы в виде друз, хорошо идентифицируемые на микрофотоснимках 3-суточных образцов (рис. б, б).

Рис. 5. Конкреции в ТМЦ, сформированные при введении корунда

Таким образом, введение в состав ТМЦ в качестве модификатора корунда позволяет уже на ранних сроках создать более плотную структуру цементного камня (рис. 6, б), полностью проросшую столбчатыми новообразованиями. Размер отдельных кристаллов достигает 3-5 мкм. Не покрытых новообразованным веществом зерен цемента, в отличие от бездоба-вочкого ТМЦ (рис. 6, а), не наблюдается.

Для получения теплоизоляционного пеногазобетона с однородной пор> 1Стой структурой, состоящей из полидисперсных пор и неподверженного осадочным и в дальнейшем усадочным деформациям, необходимо использование компонентов, которые будут работать как система, в совокупности друг с другом.

б)

Рис. 6. Микроструктура цементного камня на основе ТМЦ в возрасте 3 сут.: а - ТМЦ; б - ТМЦ + корунд

Для реализации данной задачи разработан состав комплексного поро-образователя, в котором в качестве пенообразователя использовался «Пе-ностром», отличающийся стабильными характеристиками и невысокой стоимостью; в качестве газообразователя - активированный нанодисперс-ный алюминий пастообразный (2Б-НДГ), облаченный в оболочку поли-этиленгликоля.

Анализ газообразователей различных фирм производителей позволил выявить, что традиционно применяемые для получения газобетонов поро-образователи, обладают скачкообразным газовыделением. Это приводит к формированию рваных пор в пеногазобетоне. Нанодисперсный алюминий характеризуется равномерным и длительным протеканием реакции без ярко выраженных экстремумов (рис. 7).

■ Алюминиевая пудра

-Наноразмерный поризатор

— ■ Пастообразный алюминий — Газобетолайт

1\мин.

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Рис. 7. Кинетика газовыделения поризующих веществ различного типа

Предложенный газообразователь 2Б-НДГ показал наиболее стабильно е выделение газа в течение 15 мин. Это объясняется особенностями гранулометрии изученных газообразователей (рис. 8): если в традиционных -преобладают частицы определенных размеров, то НДГ отличается полидисперсностью агрегатов алюминия.

О, мкм

Рис. 8. Распределение частиц по размерам в различных газообразователях

То есть, в момент, когда смесь с пенообразователем может дать осадку, начинается газовыделение. За счет медленного, нескачкообразного газовыделения процессы формирования пористой структуры идут одновременно с процессами коагуляции и смачивания, не нарушая пенную структуру и уплотняя межпоровые перегородки. Реакция газовыделения протекает равномерно, что обеспечивает отсутствие сквозных пор и, как следствие, более высокие прочностные показатели системы в целом.

Для получения пеногазобетона предварительно были заформованы

контрольные образцы пенобетона с использованием пенообразователя Пе-ностром и ЦЕМ 1 42,5 Н с плотностью 400-500 кг/м3 и прочностью 0,9-1,1 МПа.

В качестве контрольных образцов пенобетона на модифицированном вяжущем, был выбран состав с плотностью 400 кг/м3 и прочностью 1 МПа на основе модифицированного вяжущего, с оптимальным содержанием пенообразователя (рис. 9).

На основе полученных данных оптимального содержания пенообразователя и учитывая кинетику газовыделения, установлены оптимальные содержания пори-зующих компонентов при механическом и химическом способе поризации (заяв. на пат. № 2009116787 от 05.05.2009).

Для получения максимально поризованного материала было рассчитано соотношение пор и пустот композита к каркасу. Теоретически, без учета толщины межпоровых перегородок, при плотной укладке ячеистых пор одного диаметра шарообразной формы, возможно достижение пористости до 74 % с учетом кратности пены.

Для получения высокопоризованной системы с усовершенствованной микроструктурой был проведен расчет структурно-топологических характеристик материала (табл. 4).

В случае механохнмической поризации формируются поры разного диаметра. Основываясь на проведенных теоретических исследованиях, расчетно-экспериментальным методом была установлена критическая пористость композита на основе разработанного вяжущего и комплексного поризатора. При плотности 300 кг/м3 она составляет 96 %, в отличие от традиционно поризованных систем, у которых эта величина составляет 74 %. Известно, что водотвердое отношение играет важную роль в формировании бездефектной структуры при создании поризованных композитов.

В связи с этим для установления оптимального содержания воды за-творения на основе рассчитанных структурно-топологических характеристик выведены зависимости основных показателей, отвечающих за дефектность каркаса (рис. 10).

Рис. 9. Кинетика изменения прочности и плотности от количества пенообразователя и В/Т

Таблица 4

Структурно-топологические характеристики пеногазобетона на основе разработанного вяжущего

Показатель Значение

Плотность пеногазобетона, кг/м* 300

Пористость, % 89

Плотность геля, кг/м* 1554,4

Плотность цементного камня, кг/м' 2015,7

Плотность упаковки частиц цемента, смоченных водой, доли 0,446

Долевой объем воды, необходимый для гидратации цемента 0,173

Обьемная доля цементного геля без пор и контракции 0,352

Гелевая пористость, % 0,137

О&ьемная доля цементного геля с порами 0,254

Объем воды в порах геля, доли 0,151

Обьемная доля контракционной пористости 0,066

Обьемная доля капиллярных пор 0,114

Суммарная конституционная пористость, % 0,425

Наиболее рациональным является В/Т = 0,4 так как ему соответствуют достаточно низкие показатели гелевой и контракционнной пористости при допустимых значениях конституционной и капиллярной пористости. В связи с этим для проведения эксперимента был взят диапазон от 0,4 до 0,5.

-гелееая пористость

-обьемная доля цементного геля

с порами

------объемная доля &оды в порах

геля

-объемная доля контракционной

пористости -объемная доля капиллярных пор

-суммарная конституционная

пористость

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ИТ

Рис. 10. Зависимость пористости различного типа от В/Т

На основе полученных данных были выбраны величины, ограничивающие параметры математического планирования эксперимента при расчете состава пеногазобетона. При выявлении закономерностей изменения свойств ячеистых композитов были получены эмпирические зависимости, позволяющие дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав - свойства» применимые при проектировании производственных рецептур смесей и прогнозировании их физико-механических свойств.

Совместное положительное влияние предложенных для использования модификатора и газообразователя подтверждается результатами исследований микроструктурных особенностей пеногазобетона как на основе разработанных составов, так и на контрольном (на ТМЦ и алюминиевой пудре в составе комплексного порообразователя) в различные периоды твердения (рис. 11).

Структура разработанного пеногазобетона характеризуется равномерно распределенной монолитной замкнутой полидисперсной пористостью с гладкой глянцевой поверхностью припорового слоя (рис. 11, а, в).

Взрывной характер газовыделения в образцах на основе алюминиевой пудры, приводит к образованию сквозных дыр и пустот в межпоровых перегородках, соединяющих пено- и газопоры (рис. 11, д).

Границы пор у контрольных образцов не имеют четких очертаний. Тонкие межпористые перегородки крошатся. В образцах разработанного состава хорошо видны все виды запроектированных изометричных пор с четкими границами (рис. 11, в).

В контрольных образцах, межпористая перегородка имеет значительные объемы пустот, а новообразования представляют собой рыхлую паутину, соединяющую сгустки гелеобразной массы вяжущего (рис. 11, е). В образцах с модификатором уже в 3-х суточном возрасте межпоровое пространство более плотное, сформированное конкрециями из новообразованного кристаллического вещества (рис. 11, б). Они плотно прилегают друг к другу, наблюдаются участки их прорастания между собой.

К 28-ми суточному возрасту твердения происходит практически полное омоноличивание межпористых перегородок в образцах с добавкой корунда (рис. 11, г). Цементный камень становится более плотным, что и приводит к увеличению прочностных показателей в данных образцах на 20 % по сравнению с контрольными.

Изучение пористой структуры мезопористых твердых тел тесно связано с интерпретацией IV типа изотерм адсорбции, где присутствует петля гистерезиса, позволяющая получить приблизительную характеристику распределения пор по размерам, за счет выделения области пор (2-50 нм),

в которых происходит капиллярная конденсация, вследствие которой на изотермах адсорбции наблюдается характерный сорбционный гистерезис.

3-е сутки твердения.

28-е сутки твердения. Рис. 11. Микроструктурные особенности пеногазобетона

в зависимости от состава: на основе модифицированного вяжущего (ТМЦ+корунд) в возрасте 3 (а, б) и 28 (в, г) суток; д, е - на основе немодифицированного вяжущего (ТМЦ) и алюминиевой пудры в составе порообразователя, 28-е сутки твердения. Общий вид поровой структуры (а, в, д), межпористая перегородка (б, г, е)

Данный тип пор не относиться к искусственно созданным порам, а представляет собой дефекты структуры межпоровых перегородок. Учитывая, что основным каркасом несущим напряжения в поризованном композите является вяжущее, слагающее межпоровые перегородки, по данной величине можно судить о степени дефектности структуры вяжущего и припорового слоя.

Формирование более плотной матрицы в присутствии ЗО-НКМ подтверждается результатами анализа пористости по методу БЭТ (табл. 5), которые свидетельствуют о сокращении наноразмерной пористости, в частности, пористости, находящейся в межпоровых перегородках, и являющейся критерием рыхлости микроструктуры.

Таблица 5

Зависимость свойств ячеистых бетонов от способа поризации

Характеристики Показатели

пеногазобетон разработанного состава' пенобетон наТМЦ газобетон автоклавный

Марка бетона по средней плотности, кг/м3 300 400 500 300 400 600 400 600

Предел прочности на сжатие, МПа 1,3 1,9 2,2 0,75 1,0 1,6 1,8 2,5

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) 0,05 0,06 7 0,07 0,08 0,08 0,09 0,15 0,18

Водопоглощение, % по массе 11 11 12 14 14 15 17 18

Усадка, мм/м 1 1 0,8 2,5 2,1 1,8 1,1 0,8

Пористость менее 20 нм, % по массе 0,0018 0,002 0,003 0,09 0,08 0,08 не определялась

- * заявка на патент № 2009116787, приоритет от 05.05.2009 г

Предлагаемая технология позволяет получать полидисперсную пористую структуру с размером пор от 0,315 до 1,25 мм.

Для детального анализа поровой структуры с расчетом всех типов пористости, средней величины расчетной и фактической межпоровой перегородки, была разработана программа расчета структуры композита с учетом входных параметров веществ, применяемых для изготовления материалов и выходных ожидаемых характеристик (рис. 12). Выходным параметром является значение критерия эффек-

Рис. 12. Интерфейс разработанного программного обеспечения

тивности применяемых материалов в зависимости от оптимальности поро-вой структуры ячеистого композита.

С учетом всех коэффициентов дается заключение по состоянию поро-вой структуры. Для образцов разработанного состава получены следующие значения: средняя толщина межпоровой перегородки - 25 мкм, общая пористость - 88 %. Поровая структура предложенного состава оптимальна для теплоизоляционного материала на комплексном порообразователе. Программа применима для широкого спектра ячеистых композитов: пено-, газо-, пеногазобетон, пеностекло.

Предложенная технология производства пеногазобетона включает в себя: получение нанокристаллических модификаторов, получение с их использованием модифицированного вяжущего на основе ТМЦ и нанок-ристаллического корунда, получение на основе модифицированного вяжущего сначала пенобетонной смеси потом при введении НДГ создание химическим путем дополнительной пористости (заяв. на пат. № 2009116787 от 05.05.2009 г.), заливка в формы, выдержка, сушка, резка на блоки.

Таким образом, проведенные теоретические изыскания и лабораторные исследования позволили получить пеногазобетон с улучшенными характеристиками по сравнению с пенобетоном на основе ТМЦ и сопоставимыми в сравнении с газобетоном автоклавного твердения (табл. 5). Показатели по теплопроводности разработанного материала превышают аналоги почти в 2 раза, что обусловлено наличием полидисперсной пористости. Материал имеет общую пористость 88 % и практически не обладает усадочными деформациями.

Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ООО «Экостройматериалы» (г. Белгород). Выпущенные опытные парши материала были использованы при малоэтажном строительстве.

Реализация предложенной технологии возможна как на базе существующих предприятий по производству ячеистобетонных композитов с целью улучшения их свойств, так и при создании нового производства. Для расчета требуемых инвестиций для реализации нового производства был составлен бизнес-план. Анализ финансового профиля показал, что максимальный денежный отток при создании малого предприятия по производству таких материалов составит 1811,9 тыс. руб.; период возврата денежных вложений составляет один год и три месяца; срок окупаемости проекта 10,5 месяца. Расчеты показали, что проект имеет интегральный экономический эффект.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены теоретические основы управления процессами струк-турообразования неавтоклавного пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с 20-нанодисперсным газообразователем (20-НДГ) и композиционного вяжущего с использованием ЗО-нанокристаллического модификатора (ЗО-НКМ), заключающиеся в формировании матрицы композита на всех размерных уровнях с использованием, как физико-химических процессов, так и технологических факторов при формировании структуры материала на различных этапах его производства. Разработанный пеногазобетон обладает заданной степенью поризации и стабильной гетеропористой структурой, за счет варьирования состава комплексного порообразователя, что обеспечивает более плотную структуру межпоровых перегородок и, соответственно, повышенные технико-эксплуатационные показатели.

2. Предложен механизм процесса струюурообразования цементной матрицы ячеистого композита, заключающийся в модифицировании вяжущего нанокристаллическим корундом (ЗЭ-НКМ), выступающим в качестве центров кристаллизации и интенсифицирующим рост гидратных новообразований вяжущего правильной призматической и гексагональной формы. Это обеспечивает снижение дефектности микроструктуры, образующейся в результате технологических переделов и влияющей на прочностные показатели композитов, за счет уменьшения количества негативной нано-, микро- и макропористости.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования активированного нанодисперсного алюминия (2Б-НДГ) в качестве газообразователя в составе комплексного порообразователя. Характер кинетики газовыделения 20-НДГ позволяет создать гетеропористую структуру, при одновременном уплотнении межпористых перегородок за счет давления газа, без нарушения целостности каркаса, предварительно механически поризованного композита. Это позволяет синтезировать теплоизоляционные ячеистые композиты с минимальными усадочными деформациями, повышенными прочностными показателями и сниженным коэффициентом теплопроводности, за счет наличия полидисперсной пористой структуры с размером пор от 0,315 до 1,25 мм.

4. Установлены основные зависимости, связывающие свойства неавтоклавного пенногазобетона с: свойствами вяжущего; реотехнологически-ми характеристиками раствора; соотношением компонентов в комплексном порообразователе; последовательностью введения компонентов. На их основе проведены расчеты топологических параметров системы в целом, подтверждающие оптимизацию состава материала за счет использования

комплексной поризации и модификации композита на различных размерных уровнях.

5. Разработаны составы модифицированных вяжущих на основе тонкомолотого цемента (ТМЦ) с использованием нанокристаллического модификатора - корунда (НКМ), с активностью на 30 % превышающей показатель исходного ТМЦ. Применение ТМЦ с 5Уд = 400 м2/кг позволит осуществить экономию энергозатрат на помол при достижении требуемой прочности.

6. Предложены составы комплексного поризатора на основе пенообразователя «Пеностром» и 20-нанодисперсного газообразователя (20-НДГ), позволяющего синтезировать пеногазобетон с заданной гетеропори-стостью структуры. Расчетно-экспериментальным методом определены точки критической пористости ячеистых систем для цементных систем, ТМЦ-100 и разработанного модифицированного вяжущего.

7. Установлены зависимости газовыделения от минералогического состава цемента. Использование данных зависисмостей при прогнозировании производственных рецептут позволяет регулировать газовыделение и кинетику вспучивания композита и соответственно степень поризации структуры.

8. Предложены составы пеногазобетона на основе комплексного по-рообразователя с 20-НДГ и композиционного вяжущего с ЗО-НКМ, позволяющие получать ячеистые изделия с плотностью 300-500 кг/м3, пределом прочности на сжатие 1,5-2,3 МПа, теплопроводностью 0,05-0,07 Вт/м °С. Предложены технологии получения пеногазобетона, как с учетом строительства нового производства, так и при внедрении на существующих предприятиях по производству ячеистых неавтоклавных бетонов.

9. Получены закономерности изменения свойств теплоизоляционных ячеистых композитов и эмпирические зависимости, позволяющие дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав -свойства» для использования при проектировании производственных рецептур смесей и прогнозировании их физико-механических свойств.

10. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ООО «Экостройматериалы» Белгородской области. Полученная партия материала была использована при строительстве малоэтажного дома в поселке Новосадовый. Внедрение технологии проводится при финансировании в рамках программы «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

11. Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы, при производстве ячеистого бетона с механо-химической поризацией, разработаны: рекомендации, СТО, технологиче-

ский регламент, бизнес-план на вновь создаваемое предприятие. На составы пеногазобетона поданы две заявки на патент РФ.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Строкова, В.В. Расчет толщины межпоровой перегородки неавтоклавного ячеистого бетона / В.В. Строкова, А.Б. Бухало // Сб. докладов Междунар. науч.-практич. конф. «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии. XVIII научные чтения» - Белгород, 2007. - Ч. 1 - С. 258-261.

2. Бухало, А.Б. Изменение характеристик ячеистого бетона при введении различных модификаторов / А.Б. Бухало // 37-я научная конференция, посвященная дню химика [Электронный ресурс]. - Белгород, 2007.

3. Строкова, В.В. Неавтоклавный ячеистый бетон на основе модифицированного вяжущего / В.В.Строкова, И.А.Ерохина, И.А. Куртова, А.Б. Бухало // Сб. докладов Междунар. науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия» [Электронный ресурс]. - Губкин, 2007.

4. Бухало, А.Б. Технология получения ячеистого бетона с использованием наноразмерного поризатора / А.Б. Бухало, O.A. Батырева // Сб. докладов - Пенза, 2007. - С. 78-80.

5. Строкова, В.В. Наносистемы в строительном материаловедении. Проблемы, задачи, пути решения / В.В. Строкова, А.Б. Бухало // Сб. докладов Междунар. науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых - Харьков, 2007. - С. 161-162.

6. Строкова, В.В. Пеногазобетон на нанокристаллическом порооб-разователе / В.В. Строкова, А.Б. Бухало // Строительные материалы. Приложение «Наука» - М., 2008. - № 1. - С. 2-3.

7. Строкова, В.В. Неавтоклавный ячеистый бетон на основе сухой строительной смеси / В.В. Строкова, И.А. Ерохина, А.Б. Бухало // Вестник БГТУ им. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2008. - № 1. - С. 2-5.

8. Бухало, А.Б. Применение нанокристаллического модификатора в теплоизоляционных неавтоклавных ячеистых бетонах / А.Б. Бухало // Материалы докл. XV Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008». - М.: Изд-во МГУ, Социально-политическая мысль, 2008.-С. 13

9. Бухало, А.Б. Технология изготовления теплоизоляционного ячеистого бетона с использованием наноразмерных добавок / А.Б. Бухало, A.B. Клочков И Материалы I всероссийской науч.-практич. конф. - Якутск, 2009.-С. 25-27.

10. Строкова, В.В. Получение высокоэффективных теплоизоляционных ячеистых композитов с применением наноразмерных порообразовате-

лей и модификаторов / В.В. Строкова, A.B. Череватова, В.В. Нелюбова,

A.Б. Бухало II Междунр. форум по нанотехнологиям: сб. докл. науч.-технологических секций. - 2008. - Т. 1. - С. 524—526.

11. Бухало, А.Б. Проектирование строительных неокомпозитов путем направленного формирования структуры материалов с использованием нанодисперсных модификаторов/ А.Б. Бухало // Междунар. конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий: сб. докл. - М., 2008.-С. 77.

12. Строкова, В.В. Получение и свойства неокомпозитов на основе наноразмерных модификаторов / В.В. Строкова, И.В. Жерновский, А.Б. Бухало П VIII конференция молодых ученых «Актуальные проблемы современной неорганической химии и материаловедения»: Докл. 6-9 ноября 2008 г. - Москва-Звенигород. - С. 23.

13. Строкова, В.В. Получение и свойства неокомпозитов с использованием нанодисперсных модификаторов / В.В. Строкова, A.B. Череватова,

B.В. Нелюбова, А.Б. Бухало // Докл. конф. 25-27 ноября «Нанотехноло-гии-производству-2008. - М.: Изд-во Янус-к, 2008. - С. 237-238.

14. Бухало, А.Б. Неавтоклавные теплоизоляционные ячеистые бетоны с применением нанокристаплических модификаторов / А.Б. Бухало // материалы XVI Междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов-2009 [Электронный ресурс]. - Москва, 2009.

15. Бухало, А.Б. Получение высокоэффективных поризованных композитов с использованием наноразмерных компонентов / А.Б. Бухало // Материалы юбилейной междунар. науч.-практ. конф. Строительство-2009 - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2009. - С. 121-123.

16. Строкова, В.В. Проектирование строительных неокомпозитов / В.В. Строкова, А.Б. Бухало // Материалы второго Междунар. форума по нанотехнологиям. - 2009.

17. Бухало, А.Б. Изучение особенностей микроструктуры цементной матрицы пеногазобетона / А.Б. Бухало, A.A. Клочков, А.И. Одулат // Наука и молодежь в начале нового столетия: сб. докл. междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых 9-10 апреля, 2009. - Губкин, 2009. - Ч. I. - С. 205-207.

18. Строкова, В.В. Некоторые возможности применения полнопрофильного рфа в задачах строительного материаловедения / В.В. Строкова, И.В. Жерновский, А.Б. Бухало, и др. // Строительные материалы. - 2010. -№3.-С. 102-105.

19. Нелюбова, В.В. Некоторые особенности применения наноразмерных модификаторов / В.В. Строкова, В.В. Нелюбова, А.Б. Бухало // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2010. -№ 1. - С. 3-5.

20. Сухая строительная смесь для теплоизоляционного неавтоклавного пенногазобетона [текст]: заяв. на пат. № 2008142460 от 28.10.2008 / В.В.

Строкова, Л. Л. Сулейманова, И.А. Пошрелова, А.Б. Бухало, Е.В. Мирош-ников; заявитель БГТУ им. В.Г. Шухова.

21. Состав и технология пенногазобетона [текст]: заяв. на пат. № 2009116787 от 05.05.2009 / В.В. Строкова, Ю.А. Мазалов, А.Б. Бухало; заявитель ООО «НеоКомпозит».

Автор выражает глубокую признательность и благодарность сотрудникам секции «Наносистемы в строительном материаловедении» за консультации при выполнении работы.

БУХАЛО Анна Борисовна

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ НЕАВТОКЛАВНЫЙ ПЕНОГАЗОБЕТОН С НАНОДИСПЕРСНЫМИ МОДИФИКАТОРАМИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 30.05.10 Формат 60x84 1/16

Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз.

Заказ 203

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова. 308012, г. Белгород, ул. Костюкова 46.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Основные аспекты применения наноразмерных объектов в технологии строительных материалов.

1.2 Сырьевые материалы для производства ячеистобетонных изделий.

1.3 Анализ механизмов формирования ячеистой структуры бетонной смеси в зависимости от применяемых модификаторов.

1.4 Технологические линии изготовления ячеистобетонных изделий.

1.5 Выводы.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Характеристика сырьевых материалов.

2.1.1 Состав и свойства вяжущего и модифицирующих добавок.

2.1.2 Применяемые порообразователи и вода.

2.1.3 Особенности получения и свойства нанодисперсных модификаторов и нанокристаллических модификаторов.

2.2. Анализ состава, микро- и наноструктурных характеристик сырьевых и синтезированных материалов.

2.3 Методика математического планирования эксперимента.

2.4 Выводы.

3 ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА ЦЕМЕНТНОЙ МАТРИЦЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ МОДИФИКАТОРОВ.

3.1 Технология производства и свойства наноразмерных модификаторов

3.2 Размерные характеристики и пористость модифицирующих нанокристаллических компонентов с учетом технологических принципов их получения.

3.3 Состав и свойства модифицированного вяжущего в зависимости от вида нанокристаллического модификатора.

3.4 Микроструктурные особенности и фазовый состав модифицированного цементного камня.

3.5 Выводы.

4 ПЕНОГАЗОБЕТОН С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЛЕКСНОГО ПОРООБРАЗОВАТЕЛЯ.:.

4.1 Разработка способа комплексной поризации с использованием активированного наноразмерного алюминия.

4.2 Проектирование пеногазобетона в зависимости от состава комплексного порообразователя.

4.3 Структурно-топологические характеристики теплоизоляционного пеногазобетона.

4.4 Свойства ячеистого бетона на основе модифицированного вяжущего и комплексного порообразователя.

4.5 Структурообразование ячеистых бетонов в зависимости от состава и свойств их исходных компонентов.

4.6 Выводы.

5 ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОГАЗОБЕТОНА.

5.1 Технологии производства изделий из пеногазобетона на основе комплексного порообразователя.

5.1.1 Этапы производства нанокристаллического газообразователя и наноразмерных модификаторов.

5.1.2 Схема производства пеногазобетона неавтоклавного твердения.

5.2 Расчет экономической эффективности производства теплоизоляционного неавтоклавного пеногазобетона.

5.3 Результаты апробации научно-исследовательской работы.

5.4 Выводы.

Актуальность. Энерго- и ресурсосбережение является генеральным направлением современной технической политики в области строительного материаловедения. В комплексе мер по энергосбережению возрастают требования к теплозащите ограждающих конструкций и повышению комфортности зданий.

Основным способом снижения энергозатрат является повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Потребляемая в России энергия на отопление зданий, производство строительных материалов и изделий, строительство в 2—2,5 раза превышает ее потребление в развитых странах мира, в первую очередь, за счет меньшего термического сопротивления ограждающих конструкций и больших теплопотерь.

Однако производство эффективного по теплофизическим характеристикам неавтоклавного ячеистого бетона низких марок по средней плотности является проблемным ввиду сложности обеспечения стабильной тонкодисперсной ячеистой структуры и высокой прочности, зависящих от рецептурно-технологических факторов. Одним из путей решения данной задачи является разработка принципов проектирования неавтоклавных ячеистых материалов с направленно регулируемыми свойствами и эффективным структурированием на всех размерных уровнях организации матрицы для производства композитов строительного назначения, с заданной гетерогенностью структуры. Именно при использовании таких подходов можно перейти на новый этап производства строительных материалов, изделий и конструкций, отличающихся простотой, мобильностью, экономичностью, высокими эксплуатационными свойствами и конкурентоспособностью изготовляемой продукции, отвечающей требованиям рынка.

Работа выполнялась: по тематическому плану г/б НИР № 1.1.07 «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007—2011 гг.; в рамках программы

У.М.Н.И.К.», «СТАРТ-2009» по теме «Оптимизация составов и структуры пеногазобетопов на основе модифицированных вяжущих» при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере; премии для поддержки талантливой молодежи «Оптимизация состава ячеистого бетона за счет моделирования механизма формирования пористой структуры» (2008).

Цель работы. Разработка теплоизоляционного неавтоклавного пеногазобетона с использованием нанокристаллического модификатора структуры и нанодисперсного компонента комплексного порообразователя.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка состава вяжущего, структурированного нанокристаллическими модификаторами;

- обоснование возможности использования нанодисперсного газообразователя в составе комплексного порообразователя и разработка его состава;

- разработка составов и технологии неавтоклавного пеногазобетона с нанокристаллическими модификаторами структуры и на основе комплексного порообразователя;

- разработка критериев и методов оценки оптимизации структуры неавтоклавного пеногазобетона;

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

Научная новизна. Предложены теоретические основы управления процессами структурообразования неавтоклавного пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с нанодисперсным газообразователем (НДГ) и модифицированного вяжущего с использованием нанокристаллического корунда (JHDKM), заключающиеся в формировании матрицы композита на всех размерных уровнях с использованием, как физико-химических процессов, так и технологических факторов при формировании структуры материала на различных этапах его производства. Разработанная система пеногазобетона обладает высокой плотностью межпорового пространства, управляемой поризацией и стабильной гетеропористой структурой за счет варьирования состава комплексного порообразователя, что обеспечивает более плотную структуру межпоровых перегородок и, соответственно, повышенные технико-эксплуатационные показатели.

Предложен механизм процесса структурообразования цементной матрицы ячеистого композита, заключающийся в модифицировании вяжущего нанокристаллическим корундом (3D-HKM), выступающим в качестве центров кристаллизации и интенсифицирующим рост продуктов гидратации вяжущего правильной призматической и гексагональной формы. Это обеспечивает снижение дефектности микроструктуры, образующейся в результате технологических переделов и влияющей на прочностные показатели композитов, за счет уменьшения количества негативной нано-, микро- и макропористости.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования активированного нанодисперсного алюминия в качестве газообразователя в составе комплексного порообразователя. Характер кинетики газовыделения НДГ позволяет создать гетеропористую структуру при одновременном уплотнении межпористых перегородок за счет давления газа, без нарушения целостности каркаса, предварительно механически поризованного композита. Это позволяет синтезировать теплоизоляционные ячеистые композиты с минимальными усадочными деформациями, повышенными прочностными показателями и сниженным коэффициентом теплопроводности, за счет наличия полидисперсной пористой структуры с размером пор от 0,315 до 1,25 мм.

Установлены основные зависимости, связывающие свойства неавтоклавного пеногазобетона: со свойствами вяжущего; реотехнологическими характеристиками раствора; соотношением компонентов в комплексном порообразователе; последовательностью введения компонентов. На их основе проведены расчеты топологических параметров системы в целом, подтверждающие оптимизацию состава материала за счет использования комплексной поризации и модификации композита на различных размерных уровнях.

Практическое значение работы. Разработаны составы модифицированных вяжущих на основе ТМЦ с использованием НКМ (нанокристаллический корунд), с активностью на 30 % превышающей показатель исходного ТМЦ. Применение ТМЦ с 8уд=400 м2/кг позволит осуществить экономию энергозатрат на помол при достижении требуемой прочности.

Предложены составы комплексного поризатора на основе пенообразователя «Пеностром» и нанодисперсного газообразователя, позволяющего синтезировать пеногазобетон с заданной гетеропористостью структуры. Расчетно-экспериментальным методом определены точки критической пористости ячеистых систем для на основе ЦЕМ I 42,5 Н, ТМЦ и разработанного модифицированного вяжущего.

Установлены зависимости газовыделения от минералогического состава цемента, позволяющие регулировать газовыделение и кинетику вспучивания композита и соответственно поризованную структуру.

Предложены составы пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с НДГ и модифицированного вяжущего с НКМ, позволяющие получать ячеистые изделия с плотностью 300-500 кг/мЗ, пределом прочности на сжатие 1,5-2,3 МПа, теплопроводностью 0,05-0,07 Вт/м-°С.

Получены закономерности изменения свойств теплоизоляционных ячеистых композитов и эмпирические зависимости, позволяющие дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав — свойства» для использования при проектировании производственных рецептур смесей и прогнозировании их физико-механических свойств.

Предложена технология пеногазобетона как с учетом строительства нового производства, так и при внедрении на существующих предприятиях по производству ячеистых неавтоклавных бетонов.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ООО «Экостройматериалы» Белгородской области. Полученная партия материала была использована при строительстве малоэтажного дома в п. Новосадовый. Внедрение технологии проводится при финансировании в рамках программы «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы при производстве ячеистого бетона с механохимической поризацией разработаны следующие нормативные документы: рекомендации по применению наноразмерного поризатора в технологии пеиогазобетонов; стандарт организации СТО 02066339-002-2010 «Теплоизоляционный пеногазобетон с модифицирующими нанокомпонентами»; технологический регламент на производство теплоизоляционных пеногазобетонных блоков.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе: при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов изделий и конструкций» специализации «Наносистемы в строительном материаловедении»; магистров по направлению «Строительство»; при переподготовке специалистов в рамках контракта с ГК «Роснанотех» № 1/10 от 11.01.2010 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены: на Международном форуме «Ломоносов - 2008, 2010» (Москва, 2008, 2010); Научно-практической конференции «НТТМ - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, 2008); III—V Академических чтений РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2008-2010); Международных форумах по нанотехнологиям ГК «Роснанотех» (Москва, 2008, 2009); Всероссийском съезде производителей бетона, (Москва, 2009); Всероссийских молодежных инновационных конвентах (Москва, 2008, Санкт-Петербург, 2009); «Селигер-2009», смене «Инновации и техническое творчество» (Тверская область, 2009).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 19 научных публикациях, в том числе в четырех статьях в центральных рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ. На состав и технологию пеногазобетона подано две заявки на патент № 2008142460 и № 2009116787, приоритет от 28.10.2008 г. и 05.05.2009 г. соответственно.

На защиту выносятся:

- теоретические основы управления процессами структурообразования неавтоклавного пепогазобетона на основе комплексного порообразователя с нанодисперсным газообразователем и модифицированного вяжущего с использованием нанокристаллического корунда;

- механизм управления процессами структурообразования цементной матрицы ячеистого композита;

- составы модифицированных вяжущих на основе ТМЦ, с использованием НКМ;

- обоснование и экспериментальное подтверждение возможности использования активированного нанодисперсного алюминия в качестве газообразователя; составы комплексного порйзатора на основе пенообразователя «Пеностром» и НДГ;

- составы пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с НДГ и модифицированного вяжущего с использованием НКМ;

- технологии получения пеногазобетона, результаты внедрения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, включающего 28 таблиц, 38 рисунков и фотографий, списка литературы из 147 наименований, 12 приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены теоретические основы управления процессами структурообразования неавтоклавного пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с 20-нанодисперсным газообразователем (2Г)-НДГ) и композиционного вяжущего с использованием 3D-нанокристаллического модификатора (3D-HKM), заключающиеся в формировании матрицы композита на всех размерных уровнях с использованием, как физико-химических процессов, так и технологических факторов при формировании структуры материала на различных этапах его производства. Разработанная система обладает высокой плотностью межпорового пространств; управляемой системой поризации и стабильной гетеропористой структурой, за счет варьирования состава комплексного порообразователя, что обеспечивает более плотную структуру межпоровых перегородок и, соответственно, повышенные технико-эксплуатационные показатели.

2. Предложен механизм процесса структурообразования цементной матрицы ячеистого композита, заключающийся в модифицировании вяжущего нанокристаллическим корундом (3D-HKM), выступающим в качестве центров кристаллизации и интенсифицирующим рост продуктов гидратации вяжущего правильной призматической и гексагональной формы. Это обеспечивает снижение дефектности микроструктуры, образующейся в результате технологических переделов и влияющей на прочностные показатели композитов, за счет уменьшения количества негативной нано-, микро- и макропористости.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования активированного нанодисперсного алюминия (2Э-НДГ) в качестве газообразователя в составе комплексного порообразователя. Характер кинетики газовыделения 20-НДГ позволяет создать гетеропористую структуру, при одновременном уплотнении межпористых перегородок за счет давления газа, без нарушения целостности каркаса, предварительно механически поризованного композита. Это позволяет синтезировать теплоизоляционные ячеистые композиты с минимальными усадочными деформациями, повышенными прочностными показателями и сниженным коэффициентом теплопроводности, за счет наличия пол и дисперсной пористой структуры с размером пор от 0,315 до 1,25 мм.

4. Установлены основные зависимости, связывающие свойства неавтоклавного пенногазобетона с: свойствами вяжущего; реотехнологическими характеристиками раствора; соотношением компонентов в комплексном порообразователе; последовательностью введения компонентов. На их основе проведены расчеты топологических параметров системы в целом, подтверждающие оптимизацию состава материала за счет использования комплексной поризации и модификации композита на различных размерных уровнях.

5. Разработаны составы композиционных вяжущих на основе ТМЦ, модифицированного 3D-HKM (нанокристаллический корунд), с активностью на 30 % превышающей показатель исходного ТМЦ. Применение ТМЦ с 8уд=400 м2/кг позволит осуществить экономию энергозатрат на помол при достижении требуемой прочности.

6. Предложены составы комплексного поризатора на основе пенообразователя «Пеностром» и 20-нанодисперсного газообразователя (2D-НДГ), позволяющего синтезировать пеногазобетон с заданной гетеропористостью структуры. Расчетно-экспериментальным методом определены точки критической пористости ячеистых систем для цементных систем, ТМЦ-100 и разработанного модифицированного вяжущего.

7. Предложены составы пеногазобетона на основе комплексного порообразователя с 2В-НДГ и композиционного вяжущего с 3D-HKM, позволяющие получать ячеистые изделия с плотностью 300-500 кг/мЗ, пределом прочности на сжатие 1,5-2,3 МПа, теплопроводностью 0,05-0,07 Вт/м-°С. Предложены технологии получения пеногазобетона, как с учетом строительства нового производства, так и при внедрении на существующих предприятиях по производству ячеистых неавтоклавных бетонов.

8. Получены закономерности изменения свойств теплоизоляционных ячеистых композитов и эмпирические зависимости, позволяющие дать количественную и качественную оценку влияния каждого фактора в отдельности, а также в их совокупности на изменение системы «состав — свойства» для использования при проектировании производственных рецептур смесей и прогнозировании их физико-механических свойств.

9. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ООО «Экостройматериалы» Белгородской области. Полученная партия материала была использована при строительстве малоэтажного дома в поселке Новосадовый. Внедрение технологии проводится при финансировании в рамках программы «СТАРТ» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

10. Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы, при производстве ячеистого бетона с механохимической поризацией, разработаны: рекомендации, СТО, технологический регламент, бизнес-план на вновь создаваемое предприятие. На составы пеногазобетона поданы две заявки на патент РФ.

1. Производство ячеистобетонных изделий: теория и практика Текст. / Н.П. Сажнсв [и др.]. Минск: изд-во «Стринко», 1999.

2. Меркин А.П. Ячеистые бетоны: научные и практические предпосылки дальнейшего развития Текст. / А.П. Меркин // Строительные материалы.- 1995.-№2.-С. 11-15.

3. Современные пенобетоны Текст. / Под ред. П.Г. Комохова. — СПб: Наука, 1997.

4. Всё о пенобетоне Текст. / А.А. Портик [и др.]. — СПб: Наука, 2004 -16 с.

5. Теплозащита стен зданий, позволяющая более чем в два раза сократить теплопотери, становится сверхактуальной Текст. // Строительство. 2005. — №4.

6. Третьяков Ю.Д. Проблемы развития нанотехнологий в России и за рубежом / Ю.Д. Третьяков // Строительные материалы 2006. - №12 — С. 17-20.

7. Sobolev К. Т. EIow Nanotechnology Can Change the Concrete World / M. Ferrada-Gutierrez. 11 Part 1. AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN -2005. №10 -C. 14-17.

8. Андриевский P.А. Наноструктурные материалы: учеб. пособие / P. А. Андриевский, А. В. Рагуля. М.: Академия, 2005. - 178 с. - (Высшее профессиональное образование. Естественные науки).

9. П.Ремпель А. А. Нанотехнологии, свойства и применение наноструктурированных материалов / А.А. Ремпель // Успехи химии. -2007. Т. 76, №5. - С. 474 - 500.

10. Middendorf, В. Исследования и технология цемента и материалов на его основе на наноуровне /В. Middendorf, N.B.Singh // Строительные материалы. 2007. -№1. - С. 50 - 51.

11. Гридчин A.M., Лесовик B.C., Строкова В.В. Консорциум как инструментарий развития направления наносистемы в строительном материаловедении. / A.M. Гридчин, B.C. Лесовик, В.В. Строкова // Строит, материалы. № 8. 2007. С. 9-11.

12. Коновалов В.М. Энергетические затраты при производстве ячеистых бетонов Текст. / В.М. Коновалов // Строительные материалы. 2003. - № 6. - С. 6-8.

13. Grauber С.A. Structural lightweight concrete in precast construction — properties, dimensiong, application Text. / C.A. Grauber, T. Faust // BFT INTERNATIONAL. 2007.-№2.-P.l 12-114.

14. Curbach M. Multiaxial strength of high-perfomance lightweight concrete application potential in precoist constructions Text. / M. Curbach, S. Scheerer // BFT INTERNATIONAL. - 2007.-№2.-P.l 16-117

15. Kearsley E.P. The effect of fibre reinforcing on the properties of foamed concrete Text. / E.P. Kearsley, H.F. Mostert // Role of Concrete in Sustainable

16. Development: proceeding of International congress, Dundee, Scotland, 2003.--P.557-566.

17. Schrenk J. Rendering of light weight concrete subsurfaces. New aspect -new of practice Text. / J. Schrenk // BFT INTERNATIONAL. 2006.-№2.-P.140-141.

18. Тарасов А. С. Индустриальное производство пенобетонных изделий Текст. / А. С.Тарасов, В. С. Лесовик, А. С. Коломацкий // ПОРОБЕТОН-2005: Сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф. / БГТУ им. В.Г. Шухова. -Белгород, 2005. С. 128-143.

19. Попов Н.А. Производственные факторы прочности лёгких бетонов Текст. / Н.А. Попов. М.-Л.: Госстройиздат, 1933. - 104 с.

20. Махамбетова У.К. Современные пенобетоны Текст. / У.К. Махамбетова, Т.К. Солтамбеков, З.А. Естемесов; под ред. П.Г.Комохова. -СПб.: Петерб.гос.ун-т путей сообщ., 1997. -157 с.

21. О методах приготовления пенобетоиной смеси для производства изделий и монолитной теплоизоляции Текст. / В.И. Большаков и др. // Строительные материалы и изделия. 2001. - № 5, 6. - С. 35-37.

22. Горяйнов К.Э. Технология теплоизоляционных материалов и изделий Текст. / К.Э. Горяйнов, С.К. Горяйнова. -М.: Стройиздат, 1982. 376 с.

23. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов Текст. / Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, А.А. Устенко. М.: Стройиздат, 1980. - 399 с.

24. Мартыненко В.А. Теоретические и структурные свойства ячеистого бетона Текст. / В.А. Мартыненко // 36ipmiK наук, праць ПДАБА i Варшавського техн. ушвер. "Threoretical Foundations of Civil Engineering" (Dniepropietrovsk-Warsaw). 2003. - C. 177-186.

25. Довжиг В.Г. Факторы, влияющие на прочность и плотность полистиролбетона Текст. / В.Г. Довжиг // Бетон и железобетон. — 1997. -№3.-С. 41-43.

26. Сахаров Г.П. Ограждающие конструкции зданий и проблема энергосбережения Текст. / Г.П. Сахаров, В.П. Стрельбицкий, В.А. Воронин // Жилищное строительство. 1999. - № 6.

27. Граник Ю.Г. Применение ячеистого бетона в строительстве Российской Федерации Текст. / Ю.Г. Граник // Строительный рынок. -2006.- №9, 10.

28. Сахаров Г.П. Потенциальные возможности неавтоклавных поробетонов в повышении эффективности энергосберегающих конструкций Текст. / Г.П. Сахаров, Р.А. Курнышев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2005. № 5. - С. 30-32.

29. Сахаров Г.П. Тенденции развития технологии и улучшения свойств поробетона Текст. / Г.П. Сахаров, В.П. Стрельбицкий // Промышленное и гражданское строительство. 2001. - № 9.

30. Ухова Т.А. Неавтоклавный поробетон для однослойных ограждающих конструкций Текст. / Т.А. Ухова // Бетон и железобетон. — 1997.-№ 1.- С. 41-43.

31. Пинскер В.А. Некоторые вопросы физики ячеистого бетона Текст. / В.А. Пинскер // Жилые дома из ячеистого бетона. 1963. - С. 123-145.

32. КривШ{кий М.Я. Ячеистые бетоны: технология, свойства и конструкции Текст. / М.Я. Кривицкий, Н.И. Левин, В.В. Макаричев. — М.: Стройиздат, 1972. 136 с.

33. Производство ячеистобетонных изделий: теория и практика Текст. / Н.П. Сажнев [и др] Минск: Стринко, 1999. - 284 с.

34. Брюшков А. А. Газо- и пенобетоны Текст. / А. А. Брюшков // ОНТИ. -1930.

35. Мартыненко В.А. Запорожский ячеистый бетон Текст. / В.А. Мартыненко, А.Н. Ворона Днепропетровск: Пороги, 2003. - 95 с.

36. Сахаров Г.П. Поробетон в решении проблем ресурсоэнергоснабжения Текст. / Г.П. Сахаров, В.П. Стрельбицкий // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2003. -№ 10.-С. 48-49.

37. Сахаров Г.П. Поробетон в решении проблем ресурсоэнергосбережения Текст. Ч. 2 / Г.П. Сахаров, В.П. Стрельбицкий // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2003. — № 11.-С. 42-43.

38. Сахаров Г.П. Эффективный утеплитель из неавтоклавного поробетон а для ограждающих конструкций зданий Текст. / Г.П. Сахаров, Р.А. Куриышев // Бетон и железобетон. — 2004. — № 1. С. 2-5.

39. Румят^ев Б.М. Пенобетон, проблемы развития Текст. / Б.М. Румянцев, Д.С. Критарасов // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2002. - № 1С. 14-15.

40. Ухова Т. А. Новые виды ячеистых бетонов. Технология. Применение Текст. / Т.А. Ухова // Бетон на рубеже 3-го тысячелетия: 1-я Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона. В 3 книгах. Кн. 3, Москва. М.: «Готика», 2001. - С. 1382-1386.

41. Баранов КМ. Новые эффективные строительные материалы для создания конкурентных производств Текст. / И.М. Баранов // Строительные материалы. 2001. - №2. - С. 69-71.

42. Graf О. (Red.) Gasbeton, Shaumbeton, Leichtkalkbeton. Text. / Sammelb. d. Art.: Verl. K.Wittwer, Stuttgart, 1949.

43. Ахундов A.A. Состояние и перспективы развития производства пенобетона Текст. / А.А. Ахундов, Ю.В. Гудков // Вестник БГТУ им ВТ. Шухова. «Пенобетон». 2003. - №4. - С. 33-39.

44. Взгляд на энергосбережение сквозь стены Текст. / О.М. Лобов, A.M. Ананьев, Ю.Я. Кувшинов и др. / Строительный эксперт. -2004. № 5 (168).

45. Сахаров Г.П. Неавтоклавный энергоэффективный поробетон естественного твердения Текст. / Г.П. Сахаров, Е.П. Скориков // Известия вузов. Строительство. 2005. - № 7. - С. 49—54.

46. Вылегжанин В.П. Российские нормы по применению пенобетонов в жилищно-гражданском строительстве Текст. / В.П. Вылегжание, В.А.

47. Пинскер // Материалы Междунар. Науч.-прокт. Конф. «Пенобетон-2007». -СПб.: Тип. ПГУПС. 2007. - С. 80-86.

48. Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия Текст. / А.В. Волженский, А.В. Ферронская. М., 1974

49. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства) Текст.: учебник для вузов / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, B.C. Колокольников. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1979. - 476 с.

50. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение Текст.: учеб. пособие для строит, спец. вузов. — М.: Высш. шк., 2002. 701 с.

51. Kearsley E.P. And WAINWRIGHT P.J. Porosity and permeability of foamed concrcte Text. / E.P. Kearsley // Cement and Concrete Research. -2001.-V. 31.-P. 805-812.

52. Меркин А.П. Непрочное чудо. Книга о пене Текст. / А.П. Меркин, П.Р. Таубе. М.: Изд-во Химия, 1983.

53. Кауфман Б.Н. Пенобетон. Подбор состава и основные свойства Текст. / Б.Н. Кауфман. М.: [б. и.], 1938. - 120 с.

54. Меркин А.П. Научные и практические основы улучшения структуры и свойств-поризованных бетонов Текст.: дис. . д-ра техн. наук / Меркин А.П. М., 1971.

55. Формирование макроструктуры ячеистых бетонов Текст. / А.П. Меркин и др. // Строительные материалы. — 1963. — № 12. С. 16-17.

56. Моргун JI.B. Анализ влияния свойств жидкой фазы на кинетическую устойчивость пеносмесей Текст. / JI.B. Моргун // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: материалы 3-й междунар. науч.-практич. конф. — Ростов-на-Дону, 2004. Т. 1. - С. 89-94.

57. Ахундов А.А. Формирование структуры и повышение прочности пенобетона Текст. / А.А. Ахундов, В.В. Панкеев // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2004. №5. - С. 58-59.

58. Феклистов В.Н. К оценке формирования пенобетонной структуры различной плотности Текст. / В.Н. Феклистов // Строительные материалы. -2002.-№10.-С. 16.

59. Сидоренко Ю.В. К вопросу о теоретических основах структурообразования пенобетонов с учетом влияния гидродинамических и поверхностных процессов Текст. / Ю.В. Сидоренко, Е.В. Стрелкин //

60. Матер1али II МЬкнар. науково-практич. конф. «Науковий потенщал свггу— 2005». Т. 10.- Дншропетровьск: Наука i осв1та, 2005.- С. 21-26.

61. Активация сырьевых смесей дает хороший результат при производстве неавтоклавного пенобетона Электронный ресурс. // Журнал «Популярное бетоноведение» 2007. — Режим доступа: http://www.allBeton.ru

62. Кудряшов И.Т. Производство ячеистых бетонов на основе пены и на основе газообразования Текст. / И.Т. Кудряшов // Бюллетень строительной техники. 1956. — № 9.

63. Проблемы получения качественного пенобетона Электронный ресурс. // Портал «БЕТОН. РУ» 2005. - Режим доступа: http://www.penobet.ru

64. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения Текст. / В.К. Тихомиров. -М.: Химия, 1983.

65. Трапезников А.А. Некоторые свойства плёнок и пен и вопросы их устойчивости Текст. / А.А. Трапезников // Пены, получение и применение: материалы Всесоюзной научно-техн. конф. М., 1974. - Ч. 1. - С. 6-37.

66. Пат. 2223221 по заявке на изобретение № 2003103784 от 11.02.2003 г. Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода/ Берш А.В., Иванов Ю.Л., Мазалов Ю.А., Жуков Н.Н., и др.//2004.

67. Пат. 2278077 по заявке на изобретение № 2005121562 от 11.07.2005 г. Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода/ Мазалов Ю.А., Берш А.В., Иванов Ю.Л., Трубачев О.А., Глухов А.В.//20.06.2006.

68. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий Текст.: учеб. для ВУЗов / Ю.П. Горлов. М.: Высш.шк., 1989.-384с.

69. Роль межпоровых перегородок как структурообразующего элемента порогипсобетона Текст. / Р.Б. Ергешев, А.А. Родионова, В.А. Югай, А.В. Канн, В.А. Глаголев, К.И. Сатпаева // Строительные материалы. 2006. -№ 1.-С. 30-31.

70. Григорьев Д. П. Онтогения минералов Текст. Львов: Изд-во Львовск. ун-та. - 1961.

71. Юшкин Н.П. Теория микроблочного роста кристаллов в природных гетерогенных растворах — Л.: Сыктывкар, 1971. 52 с.

72. Kearsley E.P. Ash content for optimum strength of foamed concrete Text. / E.P. Kearsley, P.J. Wainwright 11 Cement and concrete research. 2002. -V. 32.-P. 241-246.

73. Горлов Ю.П. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы Текст. / Ю.П. Горлов, Н.Ф. Еремин, Б.Н. Седунов. М.: Стройиздат, 1976. - 192 с.

74. Шлегелъ И. Ф. Вопросы формообразования пенобетонных блоков Текст. / И.Ф. Шлегель, Г.Я. Шаевич, Н.И. Шкуркин // Строительные материалы. 2007. - №4. - с. 36-38.

75. Баранов А.Т. Основы формирования структуры ячеистых бетонов автоклавного твердения Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Баранов А.Т. — М., НИИЖБ, 1981.-47 с.

76. Кауфман Б.Н. Производство и применение пенобетона Текст. / Б.Н. Кауфман. М.: Изд-во СтройЦНИЛ, 1940. - 128 с.

77. Руководство по технологии изготовления ячеистых бетонов объёмной массой 250 300 кг/м3 Текст. - М.: НИИЖБ, 1977. - 35 с.

78. Short A. Leightweight Concrete. Appl. Sci. Publ., 3-rd ed. Text. / Short A., Kinniburgh W. London, 1978. - 464 p.

79. Маянц M.M. Исследование особенностей физико-химических процессов гидратации портландцемента в условиях тепловлажностной обработки при температуре до 100 0 С Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / Маянц M.M. М.: НИИЦемент, 1965. - 18 с.

80. Баженов Ю.М. Технология бетона Текст. / Ю.М. Баженов. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2003. — 499 с.

81. Баженов П.И. Технология автоклавных материалов Текст. / П.И. Боженов. Л.: Стройиздат, 1978. - 368 с.

82. Величко Е.Г. Рецептурно-технологические проблемы пенобетона Текст. / Е.Г. Величко, А.Г. Комар // Строительные материалы. 2004. - № З.-С. 26-29

83. Ружынский С. Всё о пенобетоне Текст. / С. Ружинский, А. Портик, А. Савиных. -2-е. изд. СПб.: ООО «Стройбетон», 2006. - 627 с.

84. ГОСТ 25485—89. Бетоны ячеистые. Технические условия. Введ. 1989-03-30. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 11 с.

85. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. Введ. 1991-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1993.- 17 с.

86. ГОСТ 12730.1-78 Методы определения плотности. Введ. 1980-0101. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 6 с.

87. ГОСТ 12852.6 77 Бетоны ячеистые. Методы определения сорбционной влажности. - Введ. 1978-01-07. — М.: Изд-во стандартов, 1978.-4 с.

88. ГОСТ 12852.5-77 Бетон ячеистый. Методы определения коэффициента паропроницаемости. Введ. 1977-9-11. - М.: Изд-во стандартов, 1977. - 5 с.

89. ГОСТ 7076 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. — Введ. 2000-01-04. М.: Изд-во стандартов, 2000. - 13 с.

90. ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Введ. 1996-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1996.- 11 с.

91. Stark J. A. Neue Ansatze zur Zementhydration, Teil 1. Text. / Stark J., Moser В., Eckart A. // Zement, Kalk, Gips International. 2001. — №1.- P.52-60.

92. Stark J. Quantifizierung der Zementidratation bei Verwendung eines alkalifrein Erstarrunngsbeschleunigers Text. / Stark J. Xu Q. // Zement, Kalk, Gips International. 2005. - № 10. - P. 68-79.

93. Bellmann F. Neue Erkenntnisse bei der Prufung des Sulfatwiderstands von Morteln Text. / Bellmann F., Stark J. // Zement, Kalk, Gips International. 2006. - №6. - P. 68-76.

94. Михеенков М.А. Сравнительная характеристика синтетических и органических пенообразователей Электронный ресурс. / М.А. Михеенков // Электронный журнал ВесьБетон. 2008. - Режим доступа: http://www.allbeton.rU/article/276/l 5 .html

95. Шахова Л.Д. Пенообразователи для ячеистых бетонов Текст. / Л.Д. Шахова, В.В. Балясников. Белгород: Изд-во СП, 2002. - 147 с.

96. Гаджилы Р. А. Поверхностно активные вещества в строительстве Текст. / Р.А. Гаджилы, А.П. Меркин. Баку: Азербайджанское государственное изд-во, 1981. - 132 с.

97. Будников Е.П. Применение белковых стабилизаторов в строительстве Текст. / Е.П. Будников, А.А. Пеганов, В.В. Чернов // Сообщения института строительной техники Академии Архитектуры СССР. 1944.-№ 14.

98. Измайлова В.Н. Поверхностные явления в белковых системах Текст. / В.Н. Измайлова. М.: Изд-во Химия, 1988.

99. Гегузин Я.Е. Пузыри. Библиотечка «Квант» Текст. / Я.Е. Гегузин. М.: Наука, 1985. - Вып. 46. - 176с.

100. Definition der verschiedenen Schwindarten, Ursachen, Grobe der Verformunder und baupractische Bedeutung Text. // Grube Horst. Beton. -2003.-№ 12-P. 598-603.

101. Chou H.H. Emergence of self-relicaing, structures in a cellular automata space Text. / H.H. Chou, J.A. Reggia // Physica D110. 1997. - P. 252-276.

102. Вавржин Ф. Химические добавки в строительстве Текст. / Ф. Вавржин, Р. Крчма. М.: Госстройиздат, 1984.

103. Мелихов И.В. Физикохимия наносистем; успехи и проблемы Текст. / И.В. Мелихов // Вестник Российской академии наук. Т. 72. - № 10.-2002.

104. Физико-химия ультрадисперсных систем: сб. науч. тр. 4 Всерос. конф. М: Изд-во МИФИ, 1999. - 354 с.

105. Херлбарт К. Минералогия по системе Дэна Текст. / К. Херлбарт, К. Клейн. М.: Недра, 1982. - 728 с.

106. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред Текст. / Р.И. Нигматулин. -М.: Наука, 1987

107. Зыков А.В. Комплексное решение проблем производства пенобетона Текст. / А.В. Зыков // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. - 39. - С. 42-43.

108. Взаимосвязь структуры пены, технологии и свойств получаемого пенобетона Текст. / Т.Е. Кобидзе, В.Ф. Коровяков, А.Ю. Киселев, С.В. Лисов // Строительные материалы. — 2005. — №1. — С. 26-29.

109. Моргун JI.B. О жидкокристаллической природе агрегативной устойчивости пенобетонных смесей Текст. / Л.В.Моргун // Строительные материалы. 2006. - №6. - С. 22-23.

110. Коломацкий С. А. Теплоизоляционный пенобетон на высоко дисперсных цементах Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук / Коломацкий С.А.; БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород, 2001. — 16 с.

111. Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона (Госстрой СССР). М.: Стройиздат, 1981. - 47 с.

112. Несветаев Г.В. Расчет состава ячеистых бетонов Электронный ресурс. / Г.В. Несветаев // Весь бетон. 2008. — Режим доступа: http://www.allBeton.ru

113. Дзабиева Л. Б. Совершенствование методики расчета состава ячеистого бетона Электронный ресурс. / Л.Б. Дзабиева, А.Э. Змачинский // Весь бетон. 2008. - Режим доступа: http://www.allBeton.ru

114. Гридчин A.M. Эксплуатация материалов в экстримальных условиях Текст. / A.M. Гридимчин [и др.]. Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, М.: АСВ, 2008. - 594 с.

115. Голованов В.И. Обеспечение огнестойкости несущих строительных конструкций Текст. / В.И. Голованов // Пожарная безопасность. 2002. - № 3. - С. 48-57.

116. Кобидзе Т.Е. Теоретические и практические основы получения пенобетона пониженной плотности Электронный ресурс. / Т.Е. Кобидзе, В.Ф. Коровяков // Рутгер. Инновационные технологии в строительстве. — 2008. — Режим доступа: http://www.rutger.ru

117. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий Текст. Взамен СНиП II-3-79*.; введ. 2003-10-01. - М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП. -1992.-26 с.

118. Ухова Т.А. Энергосберегающий бетон. Производство и применение ячеистого неавтоклавного бетона Текст. / Т.А. Ухова // Строительная инженерия. — 2005. — №4. — С.34—36.

119. Удачкин КБ. Теплосберегающие стеновые материалы на основе неавтоклавных ячеистых бетонов Текст. / И.Б. Удачкин // Пенобетон-2003. №4. - С. 14-25.

120. Bikerman J.J. (in collab. with J. W. Perry, R. B. Bonth). Foams. N.-Y., Reinhold, 1953.-347 p.

121. Ростов О. Технологии и применение ячеистых бетонов Текст. / О. Ростов // Технологии бетонов. 2006. - № 4. - С. 74-75.

122. Стасенко М. Ю. Современные строительные материалы и изделия Текст. / М. Ю. Стасенко // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. -№ 3. - С. 12-13.

123. Ухова Т. А. Перспективы развития производства и применения ячеистых бетонов Текст. / Т. А. Ухова // Строительные материалы. — 2005. — №1.-18-20.

124. Верещагин О. Н. История строительства из ячеистых бетонов и пенобетона Текст. / О. Н. Верещагин // Строительная альтернатива. — 2002. — № 1.-С. 15-16.

125. Горяйнов К. Э. Технология производства полимерных и теплоизоляционных изделий: учеб. для вузов Текст. / К. Э. Горяйнов, В. В. Коровникова. М.: «Высшая школа», 1975. - 296 е., ил.

126. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов Текст. / В. Д. Глуховский, Р. Ф. Рунова, Л. А. Шейнич, А. Г. Гелевера. К.: Вища школа. Головное изд-во, 1986. - 303 с.

127. Бутельский С. И. Об опыте производства ячеистого бетона Текст. / С. И. Бутельский, И. Д. Жбадинский, Н. А. Свирипа // Строительные материалы. 2005. - № 1. - С. 36-37.

128. Завадский В. Ф. Технология получения пеногазобетона Текст.

129. В. Ф. Завадский, П. П. Дерябин, А. Ф. Косач // Строительные материалы. -2003.-№6.-С. 2-3.

130. Завадский В. Ф. Производство стеновых материалов: учеб. пособие Текст. / Завадский В. Ф. Косач А. Ф. НГАСУ, 2001.- 168 с.

131. Гридчин А. М. Строительное материаловедение. Бетоноведение: лабораторный практикум Текст. / А. М. Гридчин, М. М. Косухин, Р. В. Лесовик. Белгород: Изд-во БГТУ, 2005. — 366 с.

132. Завадский В. С. Автоклавные газобетоны их свойства, производство, применение Текст. / В. С. Завадский. -М.: Стройиздат, 1957. 156 с.