59

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«Ижевский государственный технический университет»

К защите

Руководитель направления д.т.н., проф. Яковлев Г.И.

«___»_________200__г.

Мустакимова Наталия Николаевна

Разработка полистиролбетона на основе фторангидритового вяжущего

270100 «Строительство»

270100-99 «Строительные материалы, в том числе наноматериалы»

Диссертация на соискание академической степени

магистра

Магистрант

Мустакимова Наталия Николаевна

Научный руководитель

д.т.н., проф. Яковлев Г.И.

Руководитель программы

д.х.н., проф. Кодолов В.И.

Ижевск 2009

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….4

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГКИХ КОМПОЗИТОВ НА ФТОРАНГИДРИТОВОМ ВЯЖУЩЕМ………………………………7

1.1 Поризованные изделия на основе сульфатов кальция……………………...7

1.2 Технология получения и область применения фторангидрита…………10

1.3 Полистиролбетон – эффективный теплоизоляционный материал современного строительства……………………………………………………20

1.4 Армирующие волокнистые добавки в составе разрабатываемого композита………………………………………………………………………...23

1.4.1 Льняная костра, как эффективный органический армирующий и теплоизолирующий компонент полистиролбетона …………………………..23

1.4.2 Базальтовое волокно – минеральный армирующий компонент в структуре полистиролбетона …………………………………………………..26

Глава 2. Материалы и методы исследования………………….27

2.1 Характеристики исходных компонентов…………………………………..27

2.1.1 Характеристики и минералогический состав фторангидрита……28

2.1.2 Основные характеристики пенополистирола……………………..31

2.1.3 Основные характеристики целлюлозосодержащего заполнителя………………………………………………………………………32

2.1.4 Основные характеристики базальтового волокна………………...33

2.2 Подготовка сырья для приготовления полистиролбетона………………..34

2.3 Физико-механические методы исследования полистиролбетона………..35

2.4 Комплекс методов физико-химических исследований структуры ангидритового композита……………………………………………………….35

2.4.1 Рентгенофазовый анализ ангидритового вяжущего……………...35

2.4.2 Исследование микроструктуры разрабатываемого композита…..37

Глава 3. Исследование физико-технических свойств и структуры полистиролбетона…………………………………..…...38

3.1 Исследование структуры полученного полистиролбетона……………….38

3.2 Физико-механические свойства полученного полистиролбетона………..43

Глава 4. Технология производства изделий на основе фторангидритовых композиций……………………………………45

4.1 Технологическая схема производства……………………………………...46

Основные выводы…………………………………………………………………50

Список публикаций………………………………………………………………...51

Список использованных источников……………………………………………...52

Введение

Актуальность работы.

Значительным резервом повышения эффективности строительства является снижение материалоемкости и использование вторичных ресурсов при производстве строительных материалов и конструкций. Современный уровень строительства предъявляет высокие требования к строительным материалам в части повышения теплозащиты, долговечности, экономичности и эстетичности.

В настоящее время общемировые тенденции развития строительного материаловедения направлены на разработку энерго- и ресурсосберегающих технологий при производстве строительных материалов с максимальным использованием техногенных отходов. При производстве плавиковой кислоты образуется огромное количество отходов фторангидрита (сульфат кальция), который идет в отвалы и тем самым нарушают экологическую среду местонахождения этих отвалов. Данный отход производства имеет свойства гипсового вяжущего, поэтому возможно широкое применение фторангидрита в качестве вяжущего при производстве строительных материалов.

Применение фторангидрита в качестве сырья для приготовления бетонов позволяет уменьшить стоимость в несколько раз за счёт отсутствия дорогостоящего цемента в составе материала и упростить технологию производства.

Применяемые для теплоизоляции плиты из пенополистирола обеспечивают необходимые теплофизические свойства, но имеют недостатки: низкая прочность, горючесть и др. Эти недостатки можно снизить или устранить, используя пенополистирол в виде вспученных гранул в качестве заполнителя в легких бетонах [1, 2] и бесцементную матрицу.

Цель и задачи.

Целью настоящей работы является разработка теплоизоляционного пенополистиролбетона на основе ангидритового вяжущего и исследование его физико-технических свойств.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• применение техногенного материала (фторангидрита) в качестве альтернативы портландцементу;

• использование армирующей добавки в виде льняной костры (отход переработки льна);

• дополнительная поризация вяжущей ангидритовой матрицы;

• разработка теплоизоляционного композиционного материала на основе полистиролбетона с ангидритовой вяжущей матрицей.

Научная новизна.

• Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность использования ангидритового вяжущего для создания полистиролбетона, позволяющая получить материалы с пониженной себестоимостью и улучшить экологическую обстановку в местах расположения отвалов.

• Установлено влияние льняной костры и базальтового волокна на физико-технические свойства полистиролбетона, которые являются армирующими компонентами сырья.

• Выявлены закономерности изменения свойств и структурообразования ангидритовых композиций при введении пластифицирующей и воздухововлекающей добавки в виде смолы древесной омыленной.

На защиту выносятся:

• Состав полистиролбетона на бесклинкерном вяжущем;

• Закономерности влияния пластифицирующей и воздухововлекающей добавки на структурообразование ангидритовой вяжущей матрицы;

• Результаты влияния льняной костры на физико-технические свойства полистиролбетона на основе ангидритового вяжущего.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на 7 международной конференции «Environmental engineering», г. Вильнюс, Литва, 2008 г.; на 60 Республиканской научной конференции г. Казань, 2008 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ (1 статья в журнале входящем в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ).