Швидкотвердiючий стiновий матерiал iз органiчних целюлозовмiсних вiдходiв промисловостi

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приднiпровська державна академiя будiвництва та архiтектури

Автореферат

дисертацi на здобуття наукового ступеня

кандидата технiчних наук

05.23.05 - Будiвельнi матерiали та вироби

Швидкотвердiючий стiновий матерiал iз органiчних целюлозовмiсних вiдходiв промисловостi

Судакова Оксана Iванiвна

Днiпропетровськ 1999

Дисертацiю рукопис.

Робота виконана в Приднiпровськiй державнiй академi будiвництва та архiтектури Міністерства освіти України.

Науковий керiвник - кандидат технiчних наук, доцент Iльченко Микола Григорович, Приднiпровська державна академiя будiвництва та архiтектури, доцент кафедри будiвельних матерiалiв

Офiцiйнi опоненти:

Доктор технiчних наук, професор Савiн Лев Сергiйович, Приднiпровська державна академiя будiвництва та архiтектури, завiдувач кафедри екологi;

Кандидат технiчних наук, старший науковий співробітник Бiгун Олександр Iванович, Днiпропетровський державний аграрний унiверситет, доцент кафедри експлуатацi гiдромелiоративних систем технологi будiвництва.

Провiдна установа: Одеська державна академія будівництва та архітектури, кафедра виробництва будівельних виробів та конструкцій, Міністерство освіти України, м. Одеса.

Захист вiдбудеться “4”березня 1999р. о 13.00 годинi на засiданнi спецiалiзовано вчено ради Д.08.085.01 Приднiпровсько державно академi будiвництва та архiтектури за адресою: 320600, м. Днiпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а, ауд.202.

З дисертацiю можна ознайомитись у бiблiотецi Приднiпровсько державно академi будiвництва та архiтектури за адресою: 320600, м. Днiпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

Автореферат розiсланий “4”лютого1999р.

Вчений секретар спецiалiзовано вчено ради Баташева К.В.

1. Загальна характеристика роботи

швидкотвердiючий матеріал целюлозовмiсний відходи

Актуальність теми. Значним резервом підвищення ефективності будівництва є зниження матеріаломісткості, енерго-, трудовитрат і широке впровадження відходів промисловості при виробництві будівельних матеріалів.

Особливо актуальним є використання дешевих і доступних відходів виробництва, зокрема відходів деревини і сільськогосподарського виробництва, які забезпечують, крім екологічного, значний економічний ефект при одночасному розширенні сировинної бази.

Ефективним будівельним матеріалом на основі даних відходів є арболіт. Відомі різні склади арболіту на мінеральних в'яжучих речовинах, органічних целюлозовмісних заповнювачах, хімічних добавках. У всіх відомих сумішах є суттєві недоліки: повільне набирання міцності, невисокі її значення і можливість експлуатації арболіту тільки в повітряно-сухих умовах. Тому дослідження і розробка нового стінового матеріалу на основі арболіту з поліпшеними фізико-механічними властивостями є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації відповідає державній дослідній роботі, що виконується кафедрою будівельних матеріалів Придніпровської державної академії будівництва та архітектури: “Розробка нових ефективних будівельних матеріалів та виробів, використання відходів різних галузей народного господарства, інтенсифікація технологічних процесів”.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - одержання швидкотвердіючого конструкційно-теплоізоляційного стінового матеріалу з поліпшеними фізико-механічними властивостями на основі композиційного гіпсоцементного в'яжучого і з використанням як заповнювача органічних целюлозовмісних відходів промисловості. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

показати можливість виготовлення арболіту на основі композиційного гіпсоцементного в'яжучого без хімічних добавок;

дослідити властивості подрібненої соняшникової лузги;

встановити оптимальний склад заповнювача швидкотвердіючого стінового матеріалу;

запропонувати розрахунково-експериментальний метод підбору складу арболіту;

дослідити і встановити оптимальні умови для одержання швидкотвердіючого стінового матеріалу;

дослідити структуру і фізико-механічні властивості стінового матеріалу на композиційному гіпсоцементному вяжучому;

розробити технологічну схему швидкотвердіючого стінового матеріалу з органічних целюлозовмісних відходів промисловості;

визначити техніко-економічну ефективність впровадження даного стінового матеріалу.

Наукова новизна одержаних результатів:

доведена можливість застосування композиційного гіпсоцементного вяжучого для швидкотвердіючого арболіту;

показана ефективність застосування подрібненої лузги соняшнику як заповнювача для арболіту;

створено стіновий матеріал на основі арболіту з поліпшеними фізико-механічними властивостями, в тому числі гідрофобізуючими;

запропоновано розрахунково-експериментальний метод підбору складу арболіту;

розроблено оптимальний склад і умови виробництва нового стінового матеріалу.

Практичне значення одержаних результатів.

Одержано новий ефективний і дешевий стіновий матеріал з відходів промисловості.

Утилізація відходу олієдобувних підприємств соняшникової лузги.

Дослідно-промислове впровадження результатів досліджень здійснювалось на експериментальному нпбо “Арболіт“. За розробленою технологією випущено 1000 штук стінових блоків розміром 200х200х400 мм. Річний економічний ефект від впровадження стінових блоків становитиме 931,5 тис.грн.

Особистий внесок здобувача полягає:

в застосуванні композиційного гіпсоцементного вяжучого для арболіту;

в результатах досліджень фізико-хімічних властивостей подрібненої лузги соняшнику;

в розрахунково-експериментальному методі підбору складу арболіту;

в скороченні терміну швидкості тверднення арболіту до розпалубочної міцності з 24 годин до 20 хвилин;

в підвищенні водостійкості арболіту на 40%, міцності на 60%;

в розробленні технологічних схем виробництва стінових блоків на композиційному гіпсоцементному вяжучому і подрібнених органічних целюлозовмісних відходах.

Апробація результатів дисертації. основні положення дисертації доповідались на міжнародній науково-технічній конференції “Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будинки і споруди“, Рівне, 1996р.; на міжнародній науково-технічній конференції “Науково-технічний прогрес в сільському будівництві”, Харків, 1996р; на першій міжнародній конференції “Наука і освіта - 98”, Дніпропетровськ, 1998р.

Публікації. основні положення роботи викладені в 7 роботах, в тому числі одержано патент України за № 17818 “Арболітова суміш для стінових матеріалів“.

Структура і обсяг дисертації. дисертаційна робота складається з вступу, пяти розділів, висновків, додатків, переліку використаних джерел з 134 назв. Робота викладена на 189 сторінках машинописного тексту, включає 30 малюнків і 37 таблиць.

2. Основний зміст роботи

висока вартість традиційних будівельних матеріалів викликає необхідність виробництва нових прогресивних матеріалів на основі відходів виробництва, які забезпечують зниження витрат при будівництві, економію сировинних і паливно-енергетичних ресурсів, що виготовляються за нескладною екологічно чистою технологією.

Одним з найбільш ефективних будівельних матеріалів на основі відходів виробництва є арболіт. Відомі різні склади арболіту на мінеральних вяжучих речовинах, органічних целюлозовмісних заповнювачах, хімічних добавках. У всіх відомих сумішах є суттєві недоліки: повільне набирання міцності, невисокі її значення і можливість експлуатації арболіту тільки в повітряно-сухих умовах. Тому дослідження і розробка нового стінового матеріалу на основі арболіту з поліпшеними фізико-механічними властивостями є актуальним.

Арболіт вже понад 60 років застосовується в будівництві. Будівництво з нього ведеться зараз від Заполяря до Антарктиди. В різних країнах він виробляється за різною технологією і має свої фірмові назви: “ дюризол “ в Швейцарії, “ вундстроун “ в США, “ пилинобетон “ в Чехословаччині, “ чентарі-боад “ в Японії, “ верцаліт “ і “ дюрипанель “ в Німеччині, “велокс“ в Австрії і т.д. Для його виготовлення використовують різні целюлозовмісні заповнювачі, мінеральні вяжучі і хімічні добавки. Цьому присвячені праці видатних вчених: Бужевича Г.А., Клименка М.І., Якуніна М.К., Бухаркіна В.І., Свиридова С.Г., Наназашвілі І.Х., Медведової Є.І., Хасдана С.М., Разумовського В.Г., Бєлінського Ю.С., Пономаренка Б.М., Арсенцева В.А., Крутова П.І., Мінаса А.І., Склизкова І.І., Савіна В.І., Хаффокера Є.Д., Йоханссона Л., Рамачадрана В.С., Брунаіера С., Кантро Д., Тейлора Х.Ф.У. та ін.

Аналіз існуючих арболітових сумішей дозволив встановити, що запропоновані суміші не є досить ефективними і вимагають подальшого вдосконалення.

Основні їх недоліки: повільне набирання міцності через адсорбційне “ отруєння “ зерен вяжучої речовини цукрами й органічними кислотами, що не дозволяє швидку розпалубку форм; невисокі значення міцності при стиску у віці 28 діб (2-4 МПа); можливість експлуатації виробів з арболіту тільки в повітряно-сухих умовах.

Нами було висунуте припущення про можливість застосування як вяжучого матеріалу композиції з гіпсу і цементу. Можливість їх спільної роботи в арболіті повинна забезпечуватись наявністю в розчині органічних кислот, які не дозволять утворюватись високоосновній формі гідросульфоалюмінатів кальцію, що руйнують структуру затверділого каменю. Гіпсове вяжуче повинне дозволити швидке тужавлення і тверднення суміші, високу адгезію до деревного заповнювача; цемент - постійне набирання міцності і поліпшені гідравлічні властивості.

Як заповнювач запропоновано використати соняшникову лузгу, попередньо подрібнену для поліпшення її гранулометричного і хімічного складу.

Все це дозволяє висунути робочу гіпотезу, що комплексне гіпсоцементне вяжуче в поєднанні з органічними целюлозовмісними заповнювачами суттєво поліпшить фізико-механічні властивості арболіту; дозволить максимально спростити технологічний процес, поліпшити фізико-механічні властивості арболіту, скоротити витрати матеріально-технічних ресурсів, забезпечити сприятливі умови праці.

подано основні характеристики використаних матеріалів і методи досліджень.

В Україні найбільший інтерес для виробництва арболіту являє целюлозовмісний відхід олійницьких підприємств.

Найбільш багатотоннажним відходом масложирової промисловості є лузга соняшнику, яка до останнього часу не знайшла практичного застосування принаймні в тому обсязі, який щорічно нагромаджується на маслопереробних підприємствах. Тільки на Дніпропетровському маслоекстракційному заводі щодоби утворюється 90 т соняшникової лузги, яка вивозиться на звалище.

Було запропоновано використовувати соняшникову лузгу як заповнювач для виготовлення стінового матеріалу, але в подрібненому вигляді.

Соняшникову лузгу подрібнювали на дезинтеграторі при різних тривалостях і одержували 5 різних складів.

В процесі досліджень встановлено, що при механічному подрібненні лузги відбувається зміна її хімічного складу. Найбільший вплив на властивості арболіту мають водорозчинні редукуючі речовини.

В міру збільшення дисперсності часток соняшникової лузги вміст легкогідролізованих полісахаридів зростає, досягаючи максимуму при розмірі частинок 0,16 мм. Розмел соняшникової лузги до розміру частинок більше 0,63 мм практично мало змінює хімічний склад її і не веде до росту вмісту в подрібненій лузгі легкогідролізованих полісахаридів. Розмел соняшникової лузги до розміру частинок менше 0,16 мм також веде до зменшення вмісту легкогідролізованих полісахаридів у луззі.

Дані цих досліджень показують доцільність подрібнення лузги, але до певних розмірів (0,63 мм), після яких велика кількість легкогідролізованих полісахаридів, що виділяються при замішуванні водою, різко збільшує адсорбційне отруєння зерен вяжучого, що знижує фізико-механічні властивості арболіту. Це підтверджують результати випробування на міцність при стиску зразків арболіту, виготовлених із лузги різних фракцій.

У всіх фракціях подрібненої лузги також визначались пентозани, які дають можливість судити про склад легкогідролізованих полісахаридів. Слід зробити висновок, що в інтервалі розміру частинок від 0,63 до 2,5мм і в неподрібненій луззі вміст пентозан практично не змінюється. Проте у фракціях лузги з розміром частинок менше 0,63 мм іде різке збільшення вмісту пентозан.

Також досліджувався вплив механічної деструкції на стан лігніну в подрібненій соняшниковій луззі.

Механічна деструкція соняшникової лузги, крім зміни вуглецевої її частини, призводить до зміни і лігніну, що міститься в луззі. При цьому частина лігніну переходить в низькомолекулярний стан і добре видаляється звичайними розчинниками без додавання кислого каталізатора.

На підставі дослідів слід зробити висновок, що із збільшенням ступеня розмелу лузги деструкція лігніну зростає, що є небажаним фактором для арболіту, бо твердість і важкорозчинність лігніну збільшує міцність, твердість і довговічність арболіту.

Як уже вказувалось вище, в робочій гіпотезі як вяжучу речовину для виготовлення стінового матеріалу з органічних целюлозовмісних відходів запропоновано використати композиційне гіпсоцементне вяжуче.

Здавалось заманливим використати композиційне гіпсоцементне вяжуче, враховуючи швидке набирання міцності гіпсу і його високу адгезію до поверхні органічного целюлозовмісного заповнювача, постійне набирання міцності і гідравлічні властивості цементного вяжучого.

Та як відомо, суміші гіпсових вяжучих речовин з портландцементом при твердненні характеризуються нестійкістю. При замішуванні водою вони спочатку інтенсивно твердіють, але через 1-3 місяці, а іноді і пізніше виникають деформації, які обумовлюють звичайно не тільки спад міцності, а й навіть руйнування системи в результаті утворення етрингіту.

Гіпсоцементні системи досліджувались під керівництвом А.В. Волженського. Було встановлено, що коли до суміші гіпсових вяжучих речовин з портландцементом вводити належну кількість кислих активних мінеральних (пуцоланових) добавок, то досягається повна їх стабільність і ріст міцності при тривалому твердненні в повітряному чи водному середовищі без руйнівних деформацій.

В результаті досліджень було встановлено, що замішана водою деревна тирса дає кисле середовище з рН 5-6. Якщо арболіт виготовляти послідовно, змішуючи деревну тирсу, гіпс, цемент, потім додати води і знову перемішати, то кисле середовище, яке дає деревна тирса, відіграє роль кислої гідравлічної добавки. Тому передбачалось, що при твердненні арболіту на композиційному гіпсоцементному вяжучому утворюється моносульфатна форма гідросульфоалюмінату кальцію, при якій не виникають небезпечні напруги.

Для перевірки догадки формували зразки-балочки 40х40х160 мм з арболітової суміші легкоукладальністю 1305 мм на струшуючому столику при різному співвідношенні гіпсу до цементу (кількість гіпсу варіювали від 200 до 500 кг/м³, цементу від 100 до 500 кг/м³). Зразки випробовували на міцність при стиску в віці 1 і 28 діб, а деякі у віці 2-х років.

З результатів випробувань видно, що композиційне вяжуче забезпечило можливість швидкої розпалубки зразків через 10-20 хв після формування, а при більших (500 кг/м³) витратах гіпсу навіть через 4-9 хв. Міцність при стиску зростала до місячного віку в 1,5-2,5 рази в порівнянні із зразками на гіпсовому вяжучому. Але той факт, що не спостерігали спаду міцності у 2-річному віці, свідчить про наявність у твердіючій гіпсоцементній композиції низькоосновної форми гідросульфоалюмінатів кальцію.

В дисертаційній роботі розроблений підбір складу арболіту розрахунково-експериментальним методом.

Розрахунок складу арболіту полягає у встановленні співвідношення між складовими (гіпсом, цементом, органічним целюлозовмісним заповнювачем і водою), яке забезпечує одержання арболіту із заданими властивостями як у свіжоприготовленому стані, так і після затвердіння суміші в заданих умовах.

Склад арболіту пропонується розраховувати в такому порядку.

Визначається витрата композиційного вяжучого на 1м³ деревного заповнювача.

Витрата цементу і гіпсу підбиралася з урахуванням одержання конструкційного арболіту класів В2,0; В2,5; В3,5; (М25, М35, М50) згідно з ГОСТ 19222-94.

2. Визначається орієнтовна витрата води на 1м³ деревного заповнювача.

Витрата води повинна визначатися, виходячи з кількості води, необхідної для гідратації вяжучих матеріалів, змочування зерен вяжучого і заповнювача, а також забезпечення необхідної для формування арболітової суміші легкоукладальності.

Витрату води пропонується визначати за емпіричною формулою:

В = А (Ц + Г + З),

де В витрата води в л на 1м³ заповнювача;

Ц, Г і З відповідно витрата цементу, гіпсу і деревного

заповнювача в кг/м³;

А коефіцієнт, що враховує характеристику заповнювача і

легкоукладальність арболітової суміші.

Приготування лабораторного замісу.

Лабораторний заміс призначається для здійснення 3 завдань:

перевірки і корегування легкоукладальності арболітової суміші;

визначення фактичної щільності арболітової суміші;

виготовлення дослідних зразків.

Обєм лабораторного замісу 12 л. Тривалість перемішування 4 хвилини.

Легкоукладальність бетонної суміші перевіряється згідно з ГОСТ 19222-94.

Легкоукладальність арболітової суміші відрізняється від легкоукладальності бетонної суміші іншим коефіцієнтом тертя між частинками суміші, іншими залежностями між напругою зсуву і дотичною напругою.

Для арболітової суміші на дрібному деревному заповнювачі найбільш достовірною характеристикою міри легкоукладальності є розпливання конуса на струшуючому столику.

При легкоукладальності суміші меншої, ніж розрахункова, добавляють вяжуче і воду частками по 5% до одержання розрахункової легкоукладальності. При одержанні легкоукладальності більшої, ніж розрахункова, добавляють заповнювач також по 5%.

Фактична щільність арболітової суміші визначається в мірному циліндрі обємом 3 л. По фактичній щільності розраховуємо фактичну витрату матеріалів за формулами:

Ц = Ц, кг/м³,

де Ц фактична витрата цементу, кг/м³;

Ц^р розрахункова витрата цементу, кг/м³;

фактична щільність суміші, кг/м³;

сума матеріалів на заміс, кг/м³;

І, відповідно, для визначення фактичної витрати гіпсу, деревного заповнювача і води:

Г = Г ; З = З ; В = В .

Проводили дослідження оптимальних умов для одержання швидкотвердіючого стінового матеріалу: оптимізація моменту формування; оптимізація процесу перемішування арболітової суміші; оптимізація режиму тверднення.

При замішуванні водою гіпсоцементного вяжучого в розчині одночасно знаходяться у високих концентраціях і луги, і півгідрат гіпсу. Тому паралельно відбувається багато одночасно протікаючих процесів:

утворення двоводного гіпсу;

одержання гідросульфоалюмінатів і гідросульфоферитів кальцію;

утворення силікатів кальцію.

Управляючи цими процесами, можна одержати найбільшу міцність арболіту. Очевидно, що найбільш доцільним було б одержати спочатку гідросульфоалюмінати високоосновної форми, які стимулювали б швидке зростання міцності, а потім забезпечити умови, при яких низькоосновні форми гідросульфоалюмінатів не переходили у високоосновні і не руйнували структуру. Звязування частини вапна в гідросульфоалюмінати повинне прискорити розчинність вихідних клінкерних мінералів і збільшити швидкість гідратації. Достатня кількість гіпсу повинна забезпечити умови, при яких не утворюється метастабільна форма гідроалюмінатів.

Застосувавши теорію Мчедлова-Петросяна про узгодженість докладання дій до процесів, що протікають у твердіючій суміші з процесами структуроутворення композиційного гіпсоцементного вяжучого, слід чекати зміни фізико-механічних властивостей стінового матеріалу в залежності від моменту початку формування.

Результати дослідження підтверджують, що після замішування водою композиційного гіпсоцементного вяжучого в початковий період утворюється коагуляційна структура. Формування в цей період приводить до невисоких значень міцності затверділого каменю, оскільки після формування відбуваються ще процеси формування структури, що супроводжуються зміною обєму, які викликають внутрішні напруги, що знижують міцність.

Формування в період активного формування кристалізаційної структури також не забезпечує високих значень міцності, бо при цьому руйнуються вже утворені контакти. Та якщо формування проводити в перехідний період між коагуляційною і кристалізаційною структурою, то затверділий камінь має найбільш міцні показники. В цей період, з одного боку, є багато пластичних елементів, які сприяють кращому ущільненню і формуванню більш спокійної структури каменю за рахунок релаксації виникаючих напруг. Інтенсивно утворюються гідросульфоалюмінати високоосновної форми, “ армуючі “ тверднучий камінь. З іншого боку, формування активізує інтенсивний ріст кристалів за рахунок зсуву реакції тверднення С₃S вправо і за рахунок активації в період початку їх бурхливого росту (що свідчить найбільша міцність у 28-добовому віці). Оптимізація моменту початку формування дозволяє одержати найбільш щільну структуру і найбільшу міцність швидкотвердіючого стінового матеріалу.

Як відомо з літературних джерел, на властивості арболітової суміші і затверділого арболіту має вплив порядок змішування компонентів суміші. Тим більше, що кожний з компонентів активно впливає на інші. І якщо у звичайній бетонній суміші заповнювач інертний по відношенню до вяжучого, то в арболітовій суміші деревний заповнювач при замішуванні водою відразу ж виділяє в середовище органічні кислоти і цукри, які дуже суттєво впливають на процеси тужавлення і тверднення вяжучих матеріалів. В першу чергу змінюється розчинність вихідних матеріалів і умови формування новоутворень. Серед них суттєве значення має можливість утворення високоосновної форми гідросульфоалюмінатів кальцію в початковий період тужавлення і забезпечення умов для неможливості переходу низькоосновної форми гідросульфоалюмінатів кальцію у високоосновну при подальшому твердненні.

Найбільш реальними для практики є три можливих варіанти перемішування матеріалів:

Перший варіант. Спочатку змішуються тверді компоненти суміші (цемент + гіпс + деревний заповнювач), потім до суміші добавляється вода замішування.

Другий варіант. Гіпсоцементне вяжуче змішується з водою, а потім гіпсоцементне тісто перемішується з деревним заповнювачем.

Третій варіант. Спочатку цемент змішується з водою, після цього додається гіпс, потім заповнювач.

Експериментальні дослідження показали, що найбільша міцность одержана у арболіта, приготованого за третьім варіантом.

На фізико-механічні властивості арболіту впливає тривалість перемішування. Результати досліджень показали, що найбільшої міцності зразки досягли після попереднього тривалого змішування цементу з водою. Але найбільш технологічно доцільно перемішувати 1 хвилину цемент з гіпсом, потім 2 хвилини разом з водою і, вводячи деревний заповнювач, ще перемішати 1 хвилину.

В композиційному гіпсоцементному вяжучому поєднуються два види вяжучих речовин: повітряна вяжуча речовина гіпс будівельний і гідравлічна портландцемент. Для виробів з будівельного гіпсу найбільш сприятливі умови тверднення сушіння димовими газами або нагрітим повітрям при температурі 60^оС. Для виробів з портландцементу бажано тверднення при відносній вологості середовища близько 100% і температурі 20-50^оС (або у водному середовищі), які забезпечують достатні умови для більш глибокої гідратації зерен цементу. Тверднення будівельного гіпсу у вологих умовах призводить до його розмякшення і зниження міцності. Тверднення портландцементу при температурі 110-130^оС призводить до збезводнювання виробів і припинення гідратації цементу. Враховуючи суперечність вимог до тверднення цих вяжучих, було допущено, що для композиційного гіпсоцементного вяжучого повинен підійти режим тверднення, який грунтується на компромісному вирішенні для двох видів вяжучої речовини.

Для перевірки припущення відформовані зразки зберігали на відкритому повітрі при температурі 205^оС; в сушильній шафі при температурі 505^оС,1105^оС; у вологих умовах (при відносній вологості 100%) при температурі 205^оС; у воді при температурі 20^оС; піддавали тепловологісній обробці при температурі 80^оС по режиму 2 + 4 + 3 години після 4-годинного видержування.

Найбільші міцності одержано при твердненні зразків на повітрі. Слід гадати, що повітряне тверднення створило необхідні умови для набирання міцності будівельного гіпсу і, разом з тим, повільне збезводнювання зразків забезпечило достатню кількість вологи для гідратації зерен портландцементу в початковий період його тверднення. Грунтуючись на цих даних, можна рекомендувати повітряне тверднення стінового матеріалу на композиційному гіпсоцементному вяжучому.

Були досліджені фізико-механічні властивості швидкотвердіючого стінового матеріалу, зокрема міцність, середня щільність, теплопровідність, водостійкість, морозостійкість. Пропонований матеріал має фізико-механічні характеристики, наведені в таблиці.

Таблиця 1 Фізико-механічні характеристики арболіта

Характеристика	Показники характеристик
	на тирсі	на лузгі
Розмір виробів, мм	400200200	400200200
Середня щільність, кг/м3	780	620
Міцність при стиску, МПа, в віці 28 діб	5,9	8,1
Теплопровідність, , Вт/мК	0,307	0,207
Водостійкість, коефіцієнт розм`якшення, Крозм,%	0,58	0.65
Морозостійкість, кількість циклів	25	25

Представлені технологічні схеми одержання швидкотвердіючого стінового матеріалу з деревної тирси і подрібненої соняшникової лузги. Наведені схеми технологічних процесів виробництва арболітових виробів відображають лише основні технологічні операції. З них видно, наскільки спростився технологічний процес виробництва арболіту: немає необхідності в підготовці органічного целюлозовмісного заповнювача, тобто обробки заповнювача хімічними добавками; немає необхідності в термообробці відформованих виробів.

Собівартість 1м³ арболіту знижена на 70.

Загальні висновки

Одержано конструкційно-теплоізоляційний стіновий матеріал на композиційному гіпсоцементному вяжучому і органічних целюлозовмісних відходах промисловості.

Композиційне вяжуче дозволило забезпечити високу швидкість тверднення суміші, що дає можливість розпалублювати вироби через 15-20 хвилин і забезпечує достатні гідравлічні властивості будівельного матеріалу, що підтверджено патентом України.

Запропоновано і досліджено новий вид заповнювача подрібнена соняшникова лузга, яка поліпшує властивості арболіту, що дозволяє утилізувати багатотоннажні відходи масложирової промисловості, поліпшує екологію.

Запропоновано розрахунково-експериментальний метод підбору складу арболіту.

Оптимізовано склад арболіту, при якому можна одержати задану міцність матеріалу при найменших витратах компонентів суміші.

Досліджено і встановлено оптимальні умови для одержання швидкотвердіючого стінового матеріалу.

Вивчено фізико-механічні властивості нового матеріалу, які мають показники в 1,5-2 рази вищі традиційного арболіту.

Розроблено технологічні схеми виробництва стінових блоків арболіту на композиційному вяжучому і органічних целюлозовмісних відходах промисловості, перевага яких є спрощення технологічного процесу виробництва арболіту в порівнянні з традиційним.

Проведена оцінка і показана техніко-економічна ефективність виробництва стінових блоків з арболіту досліджуваних складів.

Проведено дослідно-промислове впровадження результатів досліджень на Дніпропетровському НПБО “ Арболіт “.

11. Розроблено технічні умови на виготовлення арболітових блоків з композиційного в'яжучого матеріалу і органічних целюлозовмісних відходах промисловості.

Основнi результати дослiджень опублiкованi в наступних роботах

1. Ильченко Н.Г., Судакова О.И. Об эффективном использовании отходов сельскохозяйственного производства для приготовления стеновых материалов // Придніпровський науковий вісник. - 1996. - №7. - С. 40 (Автором розроблена наукова концепцiя використання композицiйного гiпсоцементного вяжучого для виготовлення арболiту).

2. Судакова О.I. Швидкотвердiючий арболiт // Придніпровський науковий вісник. - 1996. - №7. - С. 41

3. Судакова О.И. Влияние вида вяжущего на сроки твердения и прочность арболита // Придніпровський науковий вісник. - 1997. - №11. - С. 45-47

4. Ильченко Н.Г., Судакова О.И. Арболит на отходах сельскохозяйственной промышленности // Придніпровський науковий вісник. - 1997.- №11. - С. 47-48 (Автором розроблена технологiя виготовлення арболiту iз органiчних целюлозовмiсних вiдходiв промисловостi).

5. Судакова О.И. Новый заполнитель для арболита - измельченная лузга подсолнечника // Всник ПДАБА. - 1998. - № 1. - С.42-44.

6. Судакова О.И. Экологически чистый стеновой материал по безотходной технологии // Придніпровський науковий вісник. - 1998. - №55(120). - С.49-51

7. Патент 17818. Україна, С 04 В 144/00. Арболітова суміш для стінних матеріалів /

Анотація

М.Г. Ільченко, О.І. Судакова (Україна). - №95125180; Заяв. 07.12.95; Опубл. 31.10.97, Бюл. №5. - 2 с. (Автором установлено оптимальне спiввiдношення мiж компонентами арболiтово сумiшi).

Судакова О.I. Швидкотвердiючий стiновий матерiал iз органiчних целюлозовмiсних вiдходiв промисловостi. - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата технiчних наук за спецiальнiстю 05.23.05 - будiвельнi матерiали та вироби. - Приднiпровська державна академiя будiвництва та архiтектури, Днiпропетровськ, 1998.

Дисертацiя присвячена питанню одержання ефективного швидкотвердiючого конструкцiйно-теплоiзоляцiйного стiнового матерiалу на основi арболiту з полiпшеними фiзико-механiчними властивостями. Новий матерiал виробляться на основi композицiйного гiпсоцементного вяжучого органiчних целюлозовмiсних вiдходiв промисловостi. Запропонований новий метод пiдбору складу арболiту. Розроблено оптимальнi склади умови виготовлення швидкотвердiючого стiнового матерiалу (швидкiсть твердiння до розпалубно мiцностi скорочена з 24 годин до 20 хвилин, збiльшена водостiйкiсть на 40%, збiльшена мiцнiсть на 60%). Собiвартiсть продукцi знижена на 70%.

Ключовi слова: швидкотвердiючий стiновий матерiал, арболiт, композицiйне гiпсоцементне вяжуче, органiчнi целюлозовмiснi вiдходи промисловостi.

Annotation

Sudakova O.I. Fast-curing wall material made from industrial organic cellulosecontaining wastes. - Manuscript.

Thesis for a candidate degree on speciality 05.23.05 “Building Materials and Articles”. Prydniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipropetrovsk, 1998.

The dissertation is devoted to the problem of obtaining of effective fast-curing constructive-heatisolation wall material on a base of arbolite with improved physical and mechanical properties. This new material is made on a base of composite gypsum-cement binder and organic cellulosecontaining wastes of industry. The new method of composition of arbolite selection is proposed. The optimal composition and production instructions for fast-curing wall material are worked out: the speed of cure until the required strength is reduced from 24 hours to 20 minutes, the water-resistance is increased by 40%, the strength is increased by 60%. The production cost is reduced by 70%.

Кey words: fast-curing wall material, arbolite, gypsum-cement binder composition, industrial organic cellulosecontaining wastes.

Аннотация

Судакова О.И. Быстротвердеющий стеновой материал из органических целлюлозосодержащих отходов промышленности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 1998.

Диссертация посвящена вопросу получения эффективного быстротвердеющего конструкционно-теплоизоляционного стенового материала на основе арболита с улучшенными физико-механическими свойствами. Новый материал изготавливается на основе композиционного гипсоцементного вяжущего и органических целлюлозосодержащих отходов промышленности. Композиционное гипсоцементное вяжущее, взятое в соотношении 4:1 и при определенном порядке смешанное с органическим целлюлозосодержащим заполнителем и водой, дает возможность быстрой распалубки изделий (через 15-20 минут) и достаточно высокого набора прочности материала. Предложен и исследован новый вид заполнителя - измельченная подсолнечная лузга. Заполнитель из органических целлюлозосодержащих отходов предпочтительно использовать определенных фракций: древесные опилки - 10х0,16 мм, измельченную подсолнечную лузгу - 5х0,16 мм, разделенных на крупную и мелкую фракции в оптимальных соотношениях.

Предложен расчетно-экспериментальный метод подбора состава арболита, учитывающий особенности композиционного вяжущего и свойства древесного заполнителя. Марку арболита принимают по проекту, удобоукладываемость арболитовой смеси - также по проекту или назначают с учетом условий формования и характера формуемого изделия. Предлагается состав арболита рассчитывать в следующем порядке. Вначале определяется расход композиционного вяжущего на 1 м³ древесного заполнителя. Затем определяется ориентировочный расход воды. После приготовления лабораторного замеса, предназначенного для осуществления 3 задач: проверки и корректировки удобоукладываемости арболитовой смеси, определения фактической плотности арболитовой смеси, изготовления опытных образцов, уточняется фактический расход материалов на 1 м³ арболитовой смеси.

Исследованы и установлены оптимальные условия для получения быстротвердеющего стенового материала. Формование целесообразно проводить в переходной период между формированием коагуляционной и кристаллизационной структурой гипсоцементного камня. Оптимизирован процесс перемешивания арболитовой смеси. Наиболее технологически целесообразно перемешивать 1 минуту цемент с гипсом, затем 2 минуты совместно с водой и, вводя древесный заполнитель, еще перемешивать 1 минуту. Наибольшие показатели прочности материала получаются при твердении образцов арболита в воздушно-сухих условиях.

Изучены физико-механические свойства нового материала, которые имеют показатели в 1,5-2 раза выше традиционного арболита. Прочность в 28-ми суточном возрасте - 5,6-7,1 МПа. Средняя плотность быстротвердеющего стенового материала: из измельченной подсолнечной лузги - 620-760 кг/м³, из древесных опилок - 710-890 кг/м³. Коэффициент теплопроводности - 0,209-0,307 Вт/(мК). Применение в качестве заполнителя измельченной подсолнечной лузги увеличило водостойкость арболита (К_разм= 0,65), а добавление водоэмульсионной акриловой краски (0,002 от массы вяжущего) в арболит на древесных опилках увеличило его водостойкость на 40 (К_разм = 0,58). Морозостойкость - 25 циклов.

Разработаны технологические схемы производства стеновых блоков арболита, преимущество которых заключается в упрощении технологического процесса производства арболита по сравнению с традиционным. Себестоимость продукции снижена на 70%.

Ключевые слова: быстротвердеющий стеновой материал, арболит, композиционное гипсоцементное вяжущее, органические целлюлозосодержащие отходы промышленности.

Размещено на Allbest.ru

...