CC BY
27
нию, когда происходит самоорганизация структуры на другом уровне — соотношение между глиняной и каолиновой составляющими и суммарной величиной полифракционных частиц при этом получается практически равным.
Естественно, что каждый оптималь-
и
ныи состав различных глин имеет свое соотношение и, соответственно, свое водосодержание. Как отмечалось выше, это связано с различными величинами поверхностной энергии у глиняных и каолиновых частиц, образующих гид-ратные оболочки неодинаковой толщины. Поэтому при замене в производственных шликерных массах одного вида каолина или глины на другой необходимо помимо традиционных расчетов учитывать происходящие в них структурные изменения с точки зрения си-
9
нергетики.
Таким образом, нами установлены закономерности влияния тонкомолотых частиц кварцевого песка и пегматита на формирование микроструктура
шликерных масс. Найдены количественные Зависимости физико-механических свойств исследуемых составов от микроструктурных показателей — вида, количества и дисперсности наполнителей, дающие возможность производить корректировку и оптимизацию составов шликеров. Предложен способ, позволяющий определять оптимальное содержание тонкомолотых частиц кварцевого песка и пегматита различных фракций в глиняных и каолиновых суспензиях по изменению удельного электросопротивления исследуемых - масс. Разработаны аналитические методы расчета топологических величин для эффективного прогнозирования и определения свойств керамических композитов в зависимости от их структурообразующих факторов. В целом разработаны основы расчетно-эксперимен-тального метода корректировки и оптимизации составов фарфорофаянсовых шликеров с точки зрения синергетики композитных материалов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Безбородой М. А. Д. И. Виноградов — создатель русского фарфора. М.: Изд-ио АН СССР, 1950. 511 с.
2. Бобрышев А. Н., Козомазов В. Н., Авдеев Р. И., Соломатов В. И. Синергетика дисперсно наполненных композитов. М.: ЦК'Г, 1999. 252 с.
3. Дудеров Ю. Г. Дудеров И. Г. Расчеты по технологии керамики. М.: Стройиздат, 1973. 60 с.
4. Масленникова Г. Н., Бученкова А. Ф.
Сырьевые материалы и расчеты масс высоко-вольтового фарфора. М.: Ипформолектро, 1970. 48 с.
5. Соломатов Б. И. Элементы общей теории композитных строительных материалов // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. 1980. № 8. С. 62 — 70.
6. Соломатов В. И., Николин Б. А. К вопросу об электропроводности фарфорофаянсовых масс // Изв. вузов. Стр-во. 1998.№ 7. С. 11 — 12.
Поступила 21.12.98.
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
ЭФФЕКТИВНЫЕ ПЕНОБЕТОНЫ НА ОСНОВЕ БИОПЕНЫ В. И. СОЛОМАТОВ, доктор технических наук, В. Д. ЧЕРКАСОВ, доктор технических наук, В. И. БУЗУЛУКОВ, кандидат химических наук, Е. В. КИСЕЛЕВ, аспирант
Постоянное удорожание энергоносителей выдвинуло в разряд актуальных проблему энергосбережения. ' Новые
требования к повышению теплоизоляционных свойств строительных материалов вызывают необходимость расши-
© В. И. Соломатов, В. Д. Черкасов, В. И. Бузулуков, Е. В. Киселев, 1999
рения их ассортимента. Естественно, в этих условиях речь может идти только о неавтоклавной схеме производства, так как автоклавирование трудно обосновывается сегодня даже для больших предприятий.
Мировая практика показала высокую технологическую и экономическую эффективность ячеистых бетонов, характеризующихся хорошими теплозащитными свойствами, прочностью, а также морозостойкостью. Масса наружных стен из него в 1,5 — 3 раза, а энергоемкость в 2 — 3 раза меньше легкобетонных и кирпичных.
Ячеистые бетоны подразделяются на пенобетоны, газобетоны и пеногазобе-тоны. Наиболее перспективными являются первые из них. Это вызвано тем, что технология их получения более рациональна, надежна и позволяет направленно регулировать объем и характер порйстой структуры [1 ].
Важнейшим компонентом в производстве ячеистых бетонов является пенообразователь. Наша промышленность не выпускает дешевых, высокоэффективных, стабильных стандартных пенообразователей. Применение природных органических пенообразователей сдерживалось^ ограниченной сырьевой базой. Синтетические же пенообразователи имеют невысокую жизнеспособность, нестабильны и оказывают на вяжущее корродирующее действие. По нашему мнению, перспективными могут быть пенообразователи на основе продуктов микробного синтеза, содержащие от 50 до 95 % органических
веществ, в состав которых входят ли-пиды, углеводы, белки, аминокислоты и др. Неорганическая часть включает соединения Са, N3, Ре, и др.
12 |.
Полученный нами пенообразователь из продуктов микробного синтеза пред-ставл яет собой поверхностно-активное вещество с преобладанием раствора не-ионогенных ПАВ. Он характеризуется высокой кратностью и стабильностью, не вызывает нежелательных изменений в пенобетоне. По свойствам он не уступает сегодняшнему лидеру —
пенообразователю немецкой фирмы „Неопор". Кратность пены из этого пенообразователя составляет более 12, а стойкость — более 240 мин.
Пену готовили из водного раствора пенообразователя. Оптимальная концентрация раствора для ее получения — 0,6 — 2,4 %. Для приготовления пены и формовочной массы (пено-массы) использовали скоростной смеситель с вертикальным валом и насадкой на него.
Пенобетонная смесь высокоподвижная и литая с осадкой конуса 24 — 28 см. При определении подвижности на стандартном конусе она оседала в форме грибоподобной лепешки. При высокой подвижности расслоение смеси отсутствует. Отработку составов и технологических параметров биопенобетона производили на образцах размером 10 х 10 х 10 см. Его прочность определяли на образцах, которые твердели в нормальных условиях в течение 3, 7, 28, 90 суток. Поверхность образцов гладкая, без каверн и шероховатостей.
В составах теплоизоляционных пе-нобетонов соотношение В/Т обычно равно 0,65 — 0,7. В них остается боль-
" шое количество свободной воды, которая испаряется в начальные сроки твердения, в результате скорость этого процесса замедляется и образуется пенобетон невысокой прочности. В составе пенобетона можно значительно снизить В/Т без существенного изменения подвижности смеси. При этом прочность бетона возрастает. Уменьшение В/Т до 0,45 позволяет найти оптимальное соотношение между показателями средней плотности и прочности и, сохраняя коэффициент конструктивного качества бетона, приготовить пенобетон с плотностью, обеспечивающей более низкую теплопроводность изделия.
Особый интерес представляют пе-нобетоны. низкой плотности (менее 400 кг/м3), но они обладают небольшой прочностью на сжатие. Чтобы устранить этот недостаток, были подобраны модифицирующие добавки. В качестве таковых были выбраны отходы
производства ферросилиция — тонкомолотые порошки, способные упрочнить цементный камень, а также водорастворимые полимеры — латексы (хлоропреновый и бутадиенстироль-ный). Проведенные исследования показали, что оптимальное содержание латекса в смеси составляет 15 %, а отходов производства ферросилиция — 10 — 15 %. При этом прочность пе-нобетонов на сжатие увеличивается в 3 раза, что позволяет расширить область их применения.
В ячеистых бетонах низкой плотно-сти происходит большая осадка пено-массы. С целью устранения этого нежелательного явлений проведена оптимизация количества наполнителя в смеси (рис. 1). Нами установлено, что наименьшая осадка пеномассы происходит при содержании карбонатного наполнителя в количестве 30 % от общей массы вяжущего. При этом наблюдается незначительное снижение прочности (рис. 2).
3,5
2,5
3
2
и
* 2,5
х х
ь
03 X
о. с
л
I-
о о
X
У
о а
2
1,5
1
0,5
0
10
20
30
40
Количество наполнителя,%
Р и с. 2. Влияние количества наполнителя на
прочность бетона
на сроки схватывания (рис. 3) и прочность (рис. 4). При увеличении его содержания с 1 до 3 % срок схватывания
заметно снижается (с 7 до 2,5 ч), дальнейшее наращивание его объема практически не влияет на этот показатель, но приводит к значительному снижению прочности материала.
1,5
12
(О О
О
1
0,5
Рис. 1. Влияние количества наполнителя на
осадку бетона
В качестве ускорителя твердения было выбрано жидкое стекло с его содержанием в растворе 2,5 — 3 % от массы цемента. Исследования выявили существенное влияние жидкого стекла
ю
к
X
X
га
ш 2
Гв
X О
X
ж
о
а.
О
8
2
0
2
3
5
Количество жидкого стекла,%
Р и с. Влияние жидкого стекла па сроки
схватывания пеномассы
10 20 30
Количество наполнителя,%
14
12
я 11
и "С ж «к 10
<а X 8
о
X л
и» с ё 6
О «р
X Т о л 4
ыи с
2
0
о
1
2
3
4
Количество жидкого стекла.%
5
Рис. 4. Влияние жидкого стекла на прочность пенобетона при сжатии
Пенобетоны с низкой плотностью
могут применяться в качестве теплоизоляционного вкладыша в многослойных стенах, а упрочненные пенобетоны низкой плотности — для теплоизоляции в кровлях и других конструкциях. Возможен выпуск сверхлегких теплоизоляционных автоклавных пенобето-нов плотностью до 80 кг/м3 Из него можно изготовить пенобетонных изделий общим объемом 80 — 90 м3. Таким образом, проведенные исследования показали возможность и экономическую целесообразность применения пенообразователя на основе биопены для изготовления пенобетонов различной плотности. Разработанный пенообразователь позволяет получать пенобетоны плотностью 200 — 800 кг/м3. Пенобетон экологически чист, пожаробезопасен, легко поддается механической обработке. Все его характеристики соответствуют ГОСТ 25485—89.
♦ ч -
4
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
I. Меркин А. П. Ячеистые бетоны: научные 2. Тихомиров В. К. Пены. Теория и практика
и практические предпосылки дальнейшего разви- их получения и разрушения. М.: Химия, 1991.
тия // Строит, материалы. 1995. № 2. С. 16 — 18. 264 с.
/
Поступила 06-09.99.
4
########################■################# ХРОНИКА. РЕЦЕНЗИИ. ОБЗОРЫ
***************************************** *********
МОРДОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Мордовское отделение Академии естествознания (АЕ) образовано постановлением учредительного собрания, состоявшегося 16 ноября 1996 года. Как самостоятельная научная организация оно зарегистрировано Министерством юстиции Республики Мордовия 9 декабря 1997 года. Отделение имеет свой
Устав и программу работы. Основной целью его создания было объединение
творческих сил в области естественных,
■
гуманитарных и технических наук для решения актуальных проблем производства, образования, здравоохранения и других сфер общественной жизни. Среди приоритетных направлений, свя-
