Размещено на http://www.allbest.ru/

Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

УДК 666. 914.5:663.543:002.68

05.23.05 - будівельні матеріали та вироби

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Модифіковані сухі будівельні суміші для зовнішнього облицювання, армовані поліпропіленовими волокнами

Алі М.Н. Салах

Дніпропетровськ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Дерев'янко Віктор Миколайович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України, професор кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Нетеса Микола Іванович, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Міністерства транспорту України, завідуючий кафедрою будівельного виробництва та геодезії;

- кандидат технічних наук, доцент Попов Олег Олександрович, Одеська державна академія будівництва та архітектури, Міністерства транспорту України, завідуючий кафедрою основ та фундаментів

Захист відбудеться 12 червня 2008 року о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.085.01 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а, к. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

Автореферат розісланий 12 травня 2008 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Баташева К.В.

Анотації

Алі М.Н. Салах. Модифіковані сухі будівельні суміші для зовнішнього облицювання, армовані поліпропіленовими волокнами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. Дніпропетровськ, 2008 р.

Дисертація присвячена питанням розробки й дослідження модифікованих сухих будівельних сумішей армованих поліпропіленовими волокнами, визначено вплив дисперсних поліпропіленових волокон на структуру та фізико-механічні властивості облицювальних зовнішніх розчинів. будівельний облицювальний поліпропіленовий

Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджена можливість підвищення механічних характеристик розчинів на основі цементів з пониженою активністю за рахунок армування дискретними поліпропіленовими волокнами.

У роботі досліджено вплив параметрів поліпропіленових волокон на структурні властивості сумішей для зовнішніх покриттів. визначена структура дисперсно-армованих покриттів та її вплив на спеціальні властивості.

Вивчено вплив модифікаторів на структуроутворення та спеціальні властивості розроблених складів покриттів. проведено оптимізацію складів модифікованих сухих будівельних сумішей.

Доведено ефективність впливу дискретного армування на властивості розчинів для зовнішнього облицювання.

Розроблено склади сухих будівельних сумішей для зовнішньої обробки на основі портландцементів різної активності з вмістом поліпропіленових волокон і модифікованих РПП - Mowilith, що дозволяє усунути сітку тріщин у покритті товщиною більше 25 мм, нанесеного за один прохід при твердінні в повітряно-сухих умовах, а також призводить до зниження усадки й досягненні адгезіонної міцності - Rзч ? 0,88 МПа.

Результати роботи реалізовані у виробництві модифікованих сухих будівельних сумішей.

Ключові слова: суха будівельна суміш, добавка, міцність, армування, модифікація.

Али М.Н. Салах. модифицированные сухие строительные смеси для наружной отделки, армированные полипропиленовыми волокнами. - 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, 2008 г.

Диссертация посвящена вопросам разработки и исследования модифицированных сухих строительных смесей армированных полипропиленовыми волокнами. Определено влияние дисперсных полипропиленовых волокон на структуру и физико-механические свойства облицовочных внешних растворов.

Теоретически обоснованно и экспериментально подтверждена возможность повышения механических характеристик растворов на основе цементов с пониженной активностью за счет армирования дискретными полипропиленовыми волокнами.

В работе исследовано влияние параметров полипропиленовых волокон на структурные свойства смесей для внешних покрытий. Определенна структура дисперсно-армированных покрытий и ее влияние на специальные свойства.

Изучено влияние модификаторов на структурообразование и специальные свойства разработанных составов покрытий. Проведена оптимизация составов модифицированных сухих строительных смесей.

Доказана эффективность влияния дискретного армирования на свойства растворов для внешней облицовки.

Разработаны составы сухих строительных смесей для наружной отделки на основе портландцементов разной активности с содержанием полипропиленовых волокон и модифицированных РПП-Mowilith, что позволяет устранить сетку трещин в покрытии толщиной большее 25 мм, нанесенного за один проход при твердении в воздушно-сухих условиях, а также приводит к снижению усадки и достижению адгезионной прочности - Rсц ? 0,88 МПа.

Результаты работы реализованы в производстве модифицированных сухих строительных смесей.

Ключевые слова: сухая строительная смесь, добавка, прочность, армирование, модификация.

Ali M.N. Salah. the Modified dry building mixes for exterior finish reinforced by polypropylene fibres. - Manuscript.

Thesis on Competition of a Degree of the Technical Science Candidate on a Speciality 05.23.05 - Building materials and articles. - Pridneprovsk State Academy of Civil engineering and Architecture. Dnepropetrovsk, 2008.

The dissertation is connected with the problem of development and research of the modified dry building mixes reinforced by polypropylene fibres. The influence of disperse polypropylene fibres on structure and physic-mechanical properties of basing exterior mortars determined.

The opportunity of increase of the mechanical characteristics of mortars on the basis of cements with the lowered activity for the account of reinforcement by discrete polypropylene fibres is theoretically proved and experimentally confirmed.

The influence of parameters of polypropylene of fibres on structural properties of mixes for exterior coverings is investigated in the work. The structure of the fibrous coverings and its influence on special properties is determined.

The influence of modifiers on structure formation and special properties of the developed compositions of coverings is investigated. The optimization of compositions of the modified dry building mixes is developed.

The efficiency of influence of discrete reinforcement on properties of mortars for exterior facing is proved.

The compositions of dry building mixes for exterior finish on a basis of Portland cements of different activity with the contents by polypropylene fibres and modified by cellulose ether Tylose SE and RPP-Mowilith are developed, that allows to remove a cracks network in a covering by thickness the greater 25 mm put for one pass at hardening in air-dry conditions, and also results in decrease of shrinkage and achievement of adhesion strength more that 0,88 МPа.

The work results are realized in manufacture of the modified dry building mixes.

Keywords: a dry building mix, additive, strength, reinforcement, modification.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сучасне будівництво базується на нових конструктивно-технологічних системах будівель та конструкційних матеріалах. Крім того, пройшла переоцінка підходів до вибору матеріалів, які використовуються для облицювальних робіт, критеріями для яких стали якісні показники та довговічність. Оскільки, трудомісткість облицювальних робіт досягає до 40% трудових витрат при будівництві будівель та споруд, задача будівельної науки полягає в розробці не тільки нових матеріалів, а і передових технологій, направлених на зниження трудомісткості операцій облицювальних робіт. Всім цим вимогам відповідають сухі будівельні суміші модифіковані (СБСМ), без яких неможливо представити як нове будівництво, так і реконструкцію або ремонт різних споруд.

Сухі будівельні суміші для зовнішніх робіт, наприклад, штукатурні, на основі портландцементу мають деякі недоліки, що впливають на якість затверділого розчину. По-перше, з часом знижується активність цементу, тріщиностійкість, міцнісні характеристики, особливо міцність на розтяг при згині. Збільшується усадка при твердінні, що викликає формування сітки тріщин та потребує додаткових витрат на їх усунення.

Особливо тяжкі умови експлуатації облицювальних зовнішніх розчинів, зміна температур, вологості, дія агресивних газів приводять до появи тріщин та відшарування покриттів, тим самим значно скорочують терміни експлуатації.

Аналіз останніх публікацій показує, що в Україні недостатньо розвинене виробництво сухих будівельних сумішей армованих дискретними волокнами, внаслідок чого доводиться використовувати імпортні, які досить дорогі, а це не дозволяє зробити вітчизняну продукцію конкурентоспроможною. Тому дослідження та розробка нових сухих будівельних сумішей, модифікованих дискретними волокнами вітчизняного виробництва є досить актуальними.

Особливо актуальним є й те, що при армуванні дискретними волокнами змінюються не тільки механічні властивості розчинів, а й реологічні властивості сумішей та структура розчинів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація пов'язана з науково-дослідною роботою кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій Придніпровської державної академії будівництва та архітектури "Розробка нових ефективних матеріалів та виробів на основі вторинних продуктів різних галузей народного господарства" за державним реєстраційним номером 0104 U 000238 термін виконання 2004р.; "Розробка енергозберігаючих технологій будівельних матеріалів та виробів на основі вторинних матеріальних ресурсів" за державним реєстраційним номером 0106 U 002023 термін виконання 2006р.

Метою дослідження є визначення впливу дисперсних поліпропіленових волокон на структуру та фізико-механічні властивості облицювальних зовнішніх розчинів.

Для досягнення поставленої мети в роботі були поставлені наступні задачі:

- провести дослідження основних властивостей покриттів на цементах різних марок;

- визначити вплив параметрів поліпропіленових волокон на структуру та фізико-механічні властивості цементного каменю;

- розробити оптимальні склади СБС для зовнішнього облицювання;

- вивчити структуру дисперсно-армованих покриттів та її вплив на спеціальні властивості;

- з метою управління технологічними властивостями провести модифікацію дисперсно-армованих СБС для зовнішніх покриттів;

- провести дослідження експлуатаційних властивостей та дослідно-промислові випробування розроблених складів покриттів.

Об'єкт дослідження - процеси твердіння, структуроутворення дисперсно-армованих розчинів та вплив дискретних волокон і модифікаторів на їх фізико-механічні властивості.

Предмет дослідження - дискретно-армовані модифіковані сухі будівельні суміші для зовнішнього облицювання на основі портландцементів різної активності.

Методи дослідження. у роботі експериментальні дослідження виконано згідно нормативних документів: ДСТУ БВ.2.7.-23-95 "Будівельні матеріали. Розчини будівельні. Загальні технічні умови"; ДСТУ Б.В.2.7 - 23-95 - визначення границі міцності при стиску; ГОСТ 5802 - 86 - контроль якості розчинних сумішей; ГОСТ 28574-92 - визначення міцності зчеплення з основою; ГОСТ 12736 4-78, ГОСТ 9.401 - визначення водопоглинання при капілярному підсосі та атмосферостійкості.

Для визначення складу вхідних матеріалів та новоутворень використовували рентгенофазовий, диференціально-термічний, електроно-мікроскопічний методи аналізу за допомогою ДРОН -2, деріватографа системи А. Едрей, Ф. Паулі і Н. Пауліка, 1000-1500 Д, електронного мікроскопа "Dgeol -25JS". Для розшифровки результатів рентгенографічного та диференціально-термічного аналізів використали літературні дані.

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в такому:

- теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджена можливість підвищення фізико - механічних характеристик розчинів зовнішніх покриттів на основі цементів з пониженою активністю за рахунок армування дискретними поліпропіленовими волокнами;

- встановлено вплив параметрів поліпропіленових волокон на структурні властивості сумішей для зовнішніх покриттів та фізико-механічні властивості розчинів, найбільш ефективна довжина поліпропіленових волокон діаметром 15-17 мкм в композиціях цементно-пісчаних розчинів знаходиться в границях 5-7 мм і залежить від розміру пустот в заповнювачі та коефіцієнта розсуву зерен, вміст волокон складає не більш 0,12 % від маси в'яжучого;

- визначена структура дисперсно-армованих покриттів та її вплив на спеціальні властивості;

- з метою керування технологічними властивостями проведена модифікація розроблених складів сухих будівельних сумішей для зовнішнього облицювання на основі портландцементів різної активності.

Практичне значення одержаних результатів:

- розроблено склади сухих будівельних сумішей, армованих дискретними поліпропіленовими волокнами та модифікованих суперпластифікаторами і спеціальними добавками;

- запропоновано технологію виготовлення розроблених СБСМ;

- результати дисертаційних досліджень використані при виробництві дослідно-промислової партії сухих будівельних сумішей модифікованих, економічний ефект від застосування яких у виробництві становить 11 грн/м 2.

Особистий внесок здобувача полягає у вивченні стану проблеми виробництва дискретно-армованих сухих будівельних сумішей для зовнішнього облицювання, розробці складів і вивченню властивостей сухих будівельних сумішей модифікованих, дослідно-промисловій перевірці.

Здобувачем отримані:

- результати впливу дискретного армування поліпропіленовими волокнами на міцність розчинів на основі портландцементів які знизили активність під час зберігання;

- комплекс моделей для розрахунку параметрів дискретних волокон в залежності від активності портландцементу;

- вивчено вплив модифікаторів на структуроутворення та спеціальні властивості розроблених складів покриттів;

- проведено оптимізацію складів сухих будівельних сумішей модифікованих;

- вивчено фазовий склад новоутворень портландцементів різної активності та його вплив на властивості затверділих розчинів;

- доведено ефективність впливу дискретного армування на властивості розчинів для зовнішнього облицювання.

Апробація результатів роботи. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на Міжнародній науково-технічній конференції "Хімія і сучасні технології" м. Дніпропетровськ, 2005 р.; Міжнародному семінарі "Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве" м. Дніпропетровськ, 2005 р.; Міжнародному семінару по моделюванню та оптимізації композитів, м. Одеса, 2007 р.; Регіональній науково-практичній конференції "Качество жилой среды" м. Дніпропетровськ, 2007 р.; на розширених засіданнях кафедри технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій, і на наукових семінарах для викладачів, співробітників, аспірантів і студентів ПДАБА, 2005-2007 рр.

Публікації. Основні наукові положення дисертації опубліковані в 10 друкованих роботах, 5 з яких в збірниках і журналах, рекомендованих ВАК України, 5 в матеріалах доповідей конференцій і міжнародних семінарів.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатка. Загальний обсяг становить 165 сторінок. Крім основного тексту, викладеного на 135 сторінках, дисертація містить 36 рисунки, 26 таблиць, список літературних джерел з 83 найменувань на 6 сторінках і двох додатків на 9 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі розкрита актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі роботи, наведено найбільш важливі положення, які лягли в основу наукових досліджень і практичних розробок, показано новизну роботи, визначено практичну цінність результатів.

Перший розділ присвячено аналітичному огляду науково-технічної літератури по розробці будівельних сумішей. Проаналізовано ринок сухих будівельних сумішей (СБС) та досвід іноземних виробників.

Значні відставання у розробці та виробництві СБС на кінець XX століття змусило Держбуд України затвердити в 1996 році міжгалузеву науково-технічну програму "Розробка та впровадження в будівництво сухих сумішей в 1996 - 2000 роках". Це значною мірою вплинуло на активізацію науково-дослідних робіт, по розробці обладнання та створення, як вітчизняних виробництв, так і виробництв з участю іноземних фірм.

В розділі проведено детальний аналіз виробників СБС на Україні та в країнах СНГ. Особливо слід відмітити значний вплив компанії "Хенкель Баутехнік (Україна)" м. Вишгород, фірми "Полірем" - м. Київ, "Будмайстер", "Сім гномів", "Дивоцвіт" - Дніпропетровська область та інші.

Проведений аналіз сировинних компонентів для виробництва СБС показав на недостатньо широку гамму спеціальних сумішей та значне використання імпортних добавок для регулювання їх властивостей. Особливо недостатня кількість науково-дослідних робіт по розробці та впровадженню СБС з використанням армування дискретними волокнами органічного та мінерального походження серед яких можна відмітити роботи в цьому напрямку вчених Одеської державної академії будівництва та архітектури, київського національного університету будівництва і архітектури.

Огляд основних теоретичних положень дисперсно-армованих матеріалів, показав, що до теперішнього часу не має положень про визначення основних параметрів волокнистих компонентів та повних теоретичних пояснень по їх руйнуванню.

Для покриттів на основі мінеральних в'яжучих, характерним є те, що значно впливають на якість та термін міжремонтного періоду, активність цементів, що значно змінюється в залежності від умов і терміну зберігання та фізико-хімічні процеси, які проходять в періоди їх нанесення та тверднення. Покриття на основі портландцементів, що використовуються для зовнішніх робіт потребують проведення додаткових технологічних операцій по усуненню сітки мілких тріщин, підвищенню водонепроникності. Крім того, в результаті деформаційних змін в перший період тверднення в покриттях виникають напруження, що негативно впливають на властивості самого покриття, контактного шару та адгезійну міцність.

На основі огляду науково-технічної літератури та попередніх досліджень в лабораторії облицювальних та теплоізоляційних матеріалів ПДАБА запропонована робоча гіпотеза, яка полягає в тому, що шляхом дисперсного армування органічними волокнами сумішей на основі портландцементів різної активності можна усунути втрати міцності розчинів, зменшити деформаційні явища при твердненні та експлуатації покриттів і знизити концентрацію внутрішніх напружень в контактному шарі. Крім того, регулювання процесів структуроутворення в системі волокно - матриця, підвищення технічних характеристик покриттів провести із застосуванням комплексних добавок-модифікаторів.

Значний вклад в дослідження по розробці теоретичних аспектів та оптимізації складів СБСМ на основі вітчизняної сировини та їх модифікації внесли Р.Ф. Рунова, П.В. Кривенко, О.В. Ушеров - Маршак, В.А.. Вознесенський, Л.Й. Дворкін, Е.К. Карапузов та інші.

У другому розділі наведено основні характеристики сировини та методи досліджень. для вирішення проблеми згідно з метою та поставленими задачами в роботі була розроблена блок-схема і методологія досліджень.

На основі блок-схеми були запропоновані методики досліджень, сутність яких, полягає в доцільності дисперсного армування покриттів на основі високо та низько марочних цементів. Для цього були проведені дослідження властивостей неармованих розчинів, вплив параметрів волокон на їх структурні та фізико-механічні властивості цементного каменю, модифікування за рахунок введення РПП.

Планування експериментів проводилось за допомогою симплекс - решітчатого методу та ПФе - 2n. Експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей композицій виконували за стандартними та загальновідомими методиками.

У роботі використовувалися наступні матеріали:

- цементи заводів Криворізького, Камянець - Подільського, ВАТ "Дніпроцемент", Краматорського цементно-шиферного комбінату, ВАТ "строма цемент" (м. Амросіївка) - виготовленні згідно з ДСТУ БВ.2.7-76-96, ДСТУ БВ.2.7-85-99. Мінералогічний склад цементів: СзS от 56-50%; C2S от 25-18%; СзА от 8-6%; C4AF от 14-12%;

- як дрібний заповнювач у дослідженнях застосовували дніпровський річковий пісок, що задовольняє ДСТУ БВ.2.7.-32 - 95 ", Мкр=1-2;

- поліпропіленові волокна ОАО "Харьковполимернить" та ОАО "Стандарт" (м. Дніпропетровськ), довжиною від 2 до 30 мм, діаметром 5-50 мкм, щільністю 900-1000 кг/ м 3, модулем пружності Е=5…70 Мпа, відносним видовженням при розтягу - 8%;

- РПП - Mowilith і розріджувач для СБС Melment F-10, виробництва SKW, Німеччина (хімічна основа - меламінофорос - альдегід). Витрата для композицій на основі цементів 0,05-2,5% від маси в'яжучого, рН = 8.

Визначення границі міцності при стиску; контроль якості розчинних сумішей; визначення міцності щеплення з основою, водопоглинання при капілярному підсосі та атмосферостійкості проводилось згідно з нормативних документів: ДСТУ БВ.2.7.-23-95; ДСТУ Б.В.2.7 - 23-95; ГОСТ 5802 - 86, ГОСТ 28574-92, ГОСТ 12736. 4-78, ГОСТ 9.401.

Склад вхідних матеріалів та новоутворень визначали за допомогою рентгенографічного, диференціально-термічного, електроно-мікроскопічного методів аналізу та наступного обладнання: ДРОН -2, деріватографа системи А. Едрей, Ф. Паулі і Н. Пауліка, 1000-1500Д, электроного мікроскопа "Dgeol -25JS". Для розшифровки результатів рентгенографічного та диференціально-термічного аналізу використали літературні дані.

Третій розділ присвячено теоретичним та експериментальним дослідженням формуванню структури дисперсно-армованих покриттів для зовнішнього опорядження споруд.

На процес формування структури впливають властивості сировинних компонентів, їх склад та технологія виготовлення. В зв'язку з цим в розділі спочатку розглянуто основні вимоги до покриттів на основі СБС для зовнішнього облицювання споруд: міцність, морозостійкість, адгезійна міцність, водопоглинення, паропроникність, стійкість до дії тепловологісних факторів.

До складу більшості СБС, призначених для зовнішнього облицювання входять цементи, виготовленні на основі клінкерів різного хіміко-мінералогічного складу. СБС дуже чутливі до зміни виду цемента, вмісту активних мінеральних та органічних добавок, гранулометричного складу.

На міцність в початкові терміни впливає трьохкальцієвий алюмінат, вміст якого складає 3-6%, а в високо марочних цементах може досягати 9%.

Нестабільними є цементи виготовлені із клінкерів з високим вмістом лугів (до 1,2%). Цей показник в ДСТУ не регламентується, але виробники СБС повинні це враховувати.

Важливим фактором, що забезпечує міцність в ранні терміни тужавлення сумішей є тонкість помелу та гранулометричний склад цементів. Рядові цементи України характеризуються питомою поверхністю 250-300 м/кг, а цементи марок от 500 и вище мають S=500-350 м/кг, вміст частинок розміром менше 2 мкм повинен складати більш ніж 10%.

В роботі проведено аналіз цементів, до складу яких входять різні мінеральні добавки по своїй природі, активності та кількості. Як показали результати досліджень для забезпечення стабільності властивостей СБС краще використовувати бездобавочні цементи.

Для вивчення впливу волокон на структуру покриттів використали цементи різної активності та раціональні склади розчинів (табл. 1).

Покриття на високомарочних цементах при однаковому співвідношенні цемента до піску мають структуру в якісному вигляді два гідросилікати кальцію CSH (I) и CSH які формують високу міцність (49 Мпа та 50,6 Мпа).

Таблиця 1Структурно-механічні показники зразків

№ обр. п/п	Співвідношення компонентів	Структура зразків	Витрати поліпропіленового волокна	R	R
8Р	ЦМ 700 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH(I) CSH Ca(OH)		7,98	49,0
6Р	ЦМ 700 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH(I) CSH Ca(OH)	0,1%	8,94	50,6
2Р	ЦМ 400 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH(I) CSH Ca(OH)		5,55	20,0
9Р	ЦМ 400 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH(I) CSH Ca(OH)	0,1%	6,26	33,2
5Р	ЦМ 400 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH(I) CSH Ca(OH)		6,41	26,9
4Р	ЦМ 500 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH Ca(OH)		7,74	46,3
7Р	ЦМ 400 Ц:П=1:2 В/Ц=0,4	CSH Ca(OH)		7,87	32,5

Як видно із таблиці 1, для СБС немає необхідності використовувати цементи високих марок. Цементи М 400 створюють структуру цементного каменю з міцнісними характеристиками, що відповідають вимогам нормативних документів. Тому з технічної та економічної сторони використання таких цементів є доцільним.

додавання ПП - волокон приводе до підвищення міцності зразків. Для визначення їх оптимальної кількості, впливу на структуру, технологічні та спеціальні властивості проведенні наступні дослідження.

Структуру штукатурних сумішей можна представити як двохфазну систему, що складається із рідкої фази, цементного тіста, та твердої фази - піску. Додавання дискретних волокон до складу сумішей може переводити систему в трьохфазну, в залежності від довжини волокон. При довжині волокон 1,5-2 мм заповнювача розчина суміш веде себе як двохфазна. При більшій довжині система наближається по властивостям до бетонної суміші, тобто переходе в трьохфазну.

Структура розчинної суміші представляє в плані решітку з розташованими в ній зернами заповнювача. Частина волокон працює на розтягування, а частина перешкоджає зміщенню частинок, посилюючи зв'язність системи. Також значний вплив мають на властивості сумішей кількісний склад та діаметр волокон 1 - l = 30 мм; 2 - l = 6 мм

Крім того, змінюється механізм руйнування. Результати досліджень на основі проведених повнофакторних експериментів по плану ПФе - 2n дозволили визначити залежність довжини та кількісного вмісту волокон від активності портландцементів.

Вплив активності цементів на кількісний вміст волокон показує, що при зниженні активності доцільно збільшення вмісту волокон.

Аналіз результатів досліджень показує, що найбільш ефективна довжина волокон діаметром 15-17 мкм в композиціях цементно піщаних розчинів знаходиться в границі 5-7 мм, а кількісний вміст волокон складає не більше 0,2%.

В четвертому розділі приведені результати теоретичних та експериментальних досліджень по модифікації розроблених дисперсно-армованих сумішей на основі портландцементів різної активності для зовнішніх покриттів. Мета проведення таких досліджень полягає в покращенні властивостей сумішей та затверділих розчинів, в складі яких використано армуючий компонент поліпропіленові волокна.

Наявність волокон знижує пластичність суміші і це потребує підвищення водо-цементного відношення, що негативно впливає на властивості як самої суміші, так і розчинів.

В розділі приведено результати досліджень впливу пластифікаторів на основі продуктів конденсації сульфітованого нафталіну з формальдегідом (СНФ) та пластифікаторів на основі меламін сульфокислоти з формальдегідом (СМФ) на пластичність сумішей і міцність та спеціальні властивості розчинів для зовнішнього облицювання.

Найбільш високі показники пластичності досягнуті при додаванні суперпластифікатора Melment F10 (основа - меламіноформальдегід виробництва фірми SKW, Німеччина), в кількості 1-1,5% від маси цементу.

Важливим фактором, впливаючим на якість затверділих розчинів є водоутримуюча властивість сумішей, міцнісні характеристики як самого розчину так і характеристики зчеплення, усадка та інші. Проведені дослідження різних добавок дозволили зробити вибір ефіра метилцелюлози Tylose SE фірми Wolf Walsrod, Німеччина. Введення в склад композиції Tylose до 0,5% дозволяє також значно підвищити адгезійну міцність.

Як установлено дослідженнями, значний вплив на міцність зчеплення покриття з основою та водопоглинення чинить вміст піску фракції менше 0,16 мм.

При твердненні сумішей на основі портландцементів за рахунок усадки виникають тріщини та знижується адгезійна міцність. Додавання оптимальної кількості поліпропіленових волокон дозволяє знизити усадку та збільшити міцність зчеплення.

Армування підвищує тріщиностійкість, що є дуже важливим для облицювальних покриттів, так як дозволяє на 80-90% не проводити трудомістку операцію "затирання".

Зовнішні покриття в умовах експлуатації піддаються односторонній дії зволожування - висихання та нагрівання - охолодження. Внаслідок цього виникають напруження згину, розтягу та стиску, що і спричиняє розтріскування покриття. В ході досліджень установлено, що армування підвищує названі міцнісні характеристики.

Крім того, армування змінює характер руйнування. Роль дискретних волокон полягає в тому, що вони приймають частину навантаження, перешкоджають розвитку дислокацій та тріщин, зміщенню структурних блоків.

Теоретичні та експериментальні дослідження дозволили створити на основі різних марок, а також портландцементів, втративших значну частину активності СБСМ за рахунок армування дискретними поліпропіленовими волокнами. А за рахунок модифікування суперпластифікаторами Melment та Helflax німецької фірми "SKW Polymer" значно покращили спеціальні властивості розроблених покриттів.

В розділі 5 наведено результати дослідно-промислових випробувань дисперсно-армованих сумішей.

В ході виконання випробувань була розроблена технологічна схема виготовлення сумішей, що містять переривні волокна. Процес дозування та змішування волокон впливає на якість сумішей та затверділих розчинів. І тому в технологічній схемі передбачено операції по підготовці волокон та використання змішувачів, що дозволяють одержати якісні суміші.

СБСМ армовані поліпропіленовими волокнами та модифіковані суперпластифікаторами і розріджувачем доставлялись на будівельний майданчик для зовнішнього опорядження будівлі адміністративного корпусу заводу "Прогресс", доводилась до повної готовності. Потім в залежності від рухомості суміші та призначення шару, механізованим або ручним способом, штукатурним розчином було проведено облицювання 400 м ² фасаду будівлі адміністративного корпусу.

Основні фізико-механічні властивості визначались на зразках розчинної суміші та зразках, виготовлених із затверділих розчинів (табл.2, 3).

Таблиця 2 Властивості розчинних сумішей

Актив- ність	Витрата матеріалів	ОКсм	Термін придатності, год.	Водоутримуюча здатність, %
	Цемент,%	Пісок %	До маси цементу
			ППВ,%	Тилоза,%	Melment,%	Mowilith,%	В/Ц
20	33,3	66,7	0,14	0,3	1	5	0,4	7,8	1,5	98

Таблиця 3 Фізико-механічні властивості розчинів

Істинна густина, кг/м 3	Середня густина, кг/м 3	Пористість По, %	Коефіціент водонепроникності, К	Паронепроникність, мг/мм*Па	Адгезійна міцність Rзч, МПа	Межа міцності при вигині R виг, МПа	Межа міцності при стиску R ст, МПа	Морозостійкість, цикли
2520	1930	34,0	0,236	0,023	0,88	7,29	20,6	76

Техніко-економічна ефективність розрахована на основі порівняння вартості розроблених сумішей та звичайних сумішей на основі портландцементів із врахуванням вартості технологічних операцій по виконанню облицювальних робіт.

Економічний ефект виконання штукатурних робіт цегляної поверхні обємом 400 м ² при використанні розробленої сухої будівельної суміші модифікованої в порівнянні із звичайним розчином становить 11 грн/м ².

Висновки

1. Теоретичними та експериментальними дослідженнями доведено, що зовнішні покриття на основі високих та низьких марок цементів, що частково втратили активність при однаковому співвідношенні цементу до піску мають у структурі, у якісному вираженні, два гідросилікати кальцію CSH (I) і C S H, які і формують високу міцність (49-50,6 Мпа). Тому з технічної й економічної сторони застосування цементів з низькою активністю є доцільним.

2. При тривалому зберіганні знижується активність цементів, що призводить або до перевитрати цементів, або до необхідності їхньої заміни при виробництві СБС. Тому необхідно приймати додаткові заходи по зміцненню структури цементного каменю, і як показали дослідження, одним з таких напрямків може бути додавання до складу сумішей дискретних поліпропіленових волокон. Установлено, що найбільш ефективна довжина поліпропіленових волокон діаметром до 15-17 мкм у композиціях цементно-піcчаних розчинів перебуває в межах 5-7 мм і залежить від розмірів порожнеч у заповнювачі й коефіцієнта розсунення зерен. Вміст волокон у розчинах, при якому міцність при стиску підвищується на 15-30 %, а при вигині 40-70 % не перевищує 0,2 % від маси в'яжучого. Армування є більш ефективним для композицій, у яких застосовувалося в'яжуче низької марки. Це свідчить про те, що дисперсним армуванням можна частково усунути зниження активності цементних в'яжучих у результаті їхнього зберігання. Так, приріст міцності за рахунок армування розчинів з активністю в'яжучого 20 МПа становить 50 - 60 %, тоді як міцність розчинів, у яких застосовувався портландцемент із активністю 49 МПа зросла всього лише на 25-30 %.

3. На підставі результатів проведених теоретичних й експериментальних досліджень встановлено, що найбільш високі пластифікуючі властивості досягаються за рахунок введення суперпластифікатора Melment F10, хімічна основа якого меламіноформальдегід виробництва фірми SKW (Німеччина) у кількості до 1% (рекомендоване дозування для композиції на основі цементу - 0,2...2,5%).

4. Додавання Tylose SE часток F6 - гранул ?100мкм виробництва фірми Wolff Walsrode від 0,3% підвищує значення водоутримуючої здатності до 98% при перемішуванні композиції при t = 20?С із швидкістю обертів шпинделя мішалки - 20 об/хв.

5. Визначено вплив гранулометричного вмісту дрібного заповнювача, зокрема дрібної фракції (Мкр = 1,46), у композиції СБС редиспергуючого порошку для досягнення значення Rзч= 0,50 МПа (вимоги ДСТУ) при водопоглинанні W= 0,57кг/м 2.

6. Встановлено, що ефект зміцнення волокнами зводиться до утворення в матеріалі блоків армованих волокнами, а руйнування композиції, відбувається або внаслідок руйнування окремих компонентів композиції, або внаслідок розшаровування по поверхні між арматурою й матрицею. Роль дискретних волокон полягає в тому, що вони, сприймаючи частину навантаження, перешкоджають зсуву блоків і розвитку тріщин. Так при випробовуваннях на вигин зразків 4Ч4Ч16 см з фіброю лише знизу утворюються тріщина, зверху зразки деформуються без порушення суцільності, тоді як зразки без пропіленових волокон розламувалися навпіл.

7. З отриманих результатів видно, що коефіцієнт водопроникності оптимального вмісту менше 0,2 призводить до більш низького значення морозостійкості (< 50 циклів), адгезіонної міцності (Rзч < 0,5 МПа) і межі міцності при вигині (Rзг < 0,7 МПа) у порівнянні зі стандартними.

8. На кінетику процесів гідратації й структуроутворення впливає ступінь поліконденсації компонентів Melmenth, тому що він на стадії взаємодії цементу з водою руйнує присутні в складі конгломерати й сприяє збільшенню частини дрібних фракцій. При цьому наступаюча перебудова дрібних часток у великі блоки прискорюється, а вода, що раніше була сконцентрована в агрегатах, звільняється й забезпечує додаткову рухливість в'яжучим часткам.

9. У результаті досліджень було визначено два РПП, що надають затверділим розчинам малу водопроникність, що дуже важливо для використання їх в умовах підвищеної вологості. Максимальну гідрофобність мали зразки з добавками Winnapas RI554Z й Mowilith Pulwer LDM 2080Р. Введення в розчин суміші до 5% РПП робить Rзч більше стабільним, підвищує гідрофобність зовнішнього покриття, і як результат - підвищує його морозостійкість, хоча з економічної сторони трохи підвищує вартість СБС. Додавання Mowilith збільшує всі характеристики по міцності, що впливають на тріщиностійкість покриттів.

10. Розроблено склади сухих будівельних сумішей для зовнішньої обробки на основі портландцементів різної активності з вмістом поліпропіленових волокон у кількості 0,1-0,2% від маси цементу, довжиною 5-7 мм і модифікованих ефіром целюлози, Tylose SE часток F6 - гранул ?100мкм і РПП-Mowilith Pulwer LDM 2080Р, що дозволяє усунути сітку тріщин у покритті товщиною більше 20 мм, нанесеного за один прохід при твердінні в повітряно-сухих умовах, а також призводить до зниження усадки й досягненні адгезіонної міцності - Rзч? 0,88 МПа. Крім того, після нанесення накривки більше 90% поверхні не вимагає виконання технологічної операції по усуненню мережі дрібних тріщин (затирання). Економічний ефект виконання штукатурних робіт при використанні разробленої сухої будівельної суміші модифікованої в порівнянні зі звичайною цементно-піщаною сумішшю становить 11 грн/м 2. Загальний економічний ефект при обробці фасадної поверхні 400 м 2 склав 1437,83 грн.

Основні положення дисертації викладено в працях

1. Макроструктура матрицы-фактор влияния на параметры армирующих волокон / Деревянко В.Н. Али М.Н. Салах, М.И. Шибко, [та інш.] // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури Випуск 20 - Одесса: "Місто майстрів" - 2005. - С. 92 - 101.

Досліджено вплив макроструктури матриці на параметри армуючих компонентів.

2. Сухие строительные смеси для устройства полов / Скидан Л.В., Мороз В.Ю., Али М.Н. Салах, [та інш.] // Тези доповідей П Міжнародної науково-технічної конференцій "Хімія і сучасні технології" - Дніпропетровськ - 2005 - С. 217.

Виконано критичний аналіз існуючих способів укладання стягувань для полів та наведена технологія використання сухих будівельних сумішей для цієї мети.

3. Деревянко В.Н. Сухие строительные смеси на рынках СНГ и Украины / В.Н. Деревянко, Али М.Н. Салах. // Сборник научных трудов "Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве." Выпуск 2 - Днепропетровск ПГАСА - 2005. - С. 164 - 172.

Проведено аналіз стану сухих будівельних сумішей на ринках СНД та України.

4. Деревянко В.Н. /Сырьевые компоненты, применяемые в сухих строительных смесях для наружных отделочных работ / В.Н. Деревянко, Али М.Н. Салах, // Сборник научных трудов "Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве." Выпуск 2 - Днепропетровск ПГАСА - 2005. - С. 172 - 177.

Запропоновано та проаналізовано сировинні компоненти для виготовлення сухих будівельних сумішей.

5. Али М.Н. Салах, Влияние полипропиленовых волокон на свойства дисперсно-армированных смесей / Али М.Н. Салах, Чумак А.Г. // Журнал Новини Науки Придніпров'я Днепропетровск - №1, 2006.

Викладені результати досліджень впливу поліпропіленових волокон на властивості дисперсно-армованих сумішей.

6. Смешанные вяжущие для устройства полов / В.Н. Деревянко, Скидан Л.В., Али М.Н. Салах, [та інш.] // Материалы к 46 международному семинару по моделированию и оптимизации композитов - МОК 46 "Моделирование в компьютерном материаловедении" - Одесса: Астропринт" - 2007. - С. 142 - 144.

Участь у лабораторних дослідженнях властивостей сухих будівельних сумішей на основі змішаного в'яжучого.

7. Деревянко В.Н. Сухие строительные смеси на основе гипсоцементношлакового вяжущего / В.Н. Деревянко, Али М.Н. Салах, Скидан Л.В. // Сборник научных трудов 6 региональной научно-практической конференции "Качество жилой среды", Выпуск 40 - Днепропетровск: ПГАСА -2007.

Участь у лабораторних дослідженнях властивостей сухих будівельних сумішей на основі гіпсоцементношлакового в'яжучого.

8. Армирование - способ повышения прочности наружных отделочных растворов / Деревянко В.Н., Али М.Н. Салах, Полтавцев А.П. [та інш.] // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури -Дніпропетровськ: ПДАБА - 2007. №3 - С. 11 - 15.

Досліджено вплив параметрів армуючих компонентів на міцність оздоблювальних розчинів.

9. Скидан Л.В. Влияние дисперсного армирования на прочность матрицы / Л.В. Скидан, Али М.Н. Салах, Потийко Л.А. // III Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених - Дніпропетровськ: ПДАБА - 22 - 24 травня 2007 року.

Запропоновані заходи по ефективному використанню дисперсного армування в технології композитів та його вплив на міцність матеріалу.

10. Влияние технологического процесса приготовления формовочной массы смешанным методом, свойства фибробетона / Деревянко В.Н., Али М.Н. Салах, Шибко М.И. [та інш.] // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури - Дніпропетровськ: ПДАБА - 2007. №6 - С. 7 - 16.

Участь у лабораторних дослідженнях впливу технологічного процесу виготовлення шлікерної маси змішаним методом на властивості фібробетону.

Размещено на Allbest.ru