МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ
Министерство образования и науки Российской Федерации
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
В.Н. Соков
КОНСТРУИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ
ПАРО-, ТЕПЛО- И ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ
ПОЛИСТИРОЛБЕТОНОВ
Москва 2015
Стр.2
УДК 691
ББК 38.3
С59
СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Рецензенты:
доктор технических наук А.И. Панченко,
главный специалист НИЦ ОПП АО «МОСИНЖПРОЕКТ»;
доктор технических наук С.И. Иващенко,
профессор кафедры общей химии НИУ МГСУ
Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом НИУ МГСУ
Соков, В.Н.
С59 Конструирование комплексных паро-, тепло- и гидроизоляционных
полистиролбетонов : монография / В.Н. Соков ; М-во образования
и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос.
строит. ун-т. Москва : НИУ МГСУ, 2015. 200 с. (Библиотека научных
разработок и проектов НИУ МГСУ).
ISBN 978-5-7264-1121-7
Представлены новые научно обоснованные технологии конструирования
изоляционных материалов повышенного качества, многофункционального
назначения, с одновременной интенсификацией
процессов. Даны рекомендации по аппаратурному оформлению разработанных
технологий и по организации производства, нормативные
документы, регламентирующие свойства комплексных материалов,
а также технико-экономическое обоснование производства.
Рассмотрены теоретические представления и изучены физико-химические
закономерности формирования структуры изоляционных
материалов при комплексном воздействии на формуемые массы энергией
электрогидротеплосилового поля.
Для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских
организаций, предприятий строительной индустрии,
а также для преподавателей, докторантов, аспирантов, магистрантов
и студентов бакалавриата строительных вузов.
БУДК 629БК 38.3
ISBN 978-5-7264-1121-7
© НИУ МГСУ, 2015
Стр.3
Введение
Строительство — одна из самых материалоемких отраслей народного
хозяйства. Затраты на материалы, расходуемые непосредственно на возведение
зданий и сооружений, составляют более половины общей стоимости
строительно-монтажных работ и около одной трети капитальных
вложений в народное хозяйство.
Особое внимание уделяется проблеме снижения веса строительных
конструкций, поскольку уменьшение этого показателя на потребительскую
единицу конструкции позволяет уменьшить затраты на их перевозку,
снизить трудоемкость и стоимость всего строительства.
Объем применения в строительстве легких бетонов на пористых заполнителях
должен возрасти почти в 2 раза, а их удельный вес в общем
объеме бетонных и железобетонных конструкций увеличится соответственно
до 27 %.
Характерной особенностью и тенденцией в развитии этих бетонов является
постепенное снижение доли низкомарочных бетонов, расширение
сырьевой базы для производства пористых заполнителей, повышение
коэффициента конструктивного качества легкого бетона.
Однако следует отметить, что в общем выпуске легкого бетона конструктивно-теплоизоляционный
бетон пока составляет лишь около
30 %, а остальная часть — утеплитель низких марок. Поэтому актуальной
задачей является повышение качества теплоизоляционного бетона.
Крупным резервом повышения эффективности производства строительных
материалов и дополнительным источником обеспечения строительства
эффективными материалами и конструкциями является
комплексное использование народных ресурсов и отходов промышленности.
В настоящее время отмечается широкое использование отходов
черной и цветной металлургии, тепловой энергетики, горнодобывающих
и углеобогатительных предприятий, химии и сельского хозяйства.
Однако степень использования отходов для производства строительных
материалов все еще невелика и требуется повысить внимание к возможности
использования до сих пор не утилизированных отходов.
Наиболее полное использование скрытых в материале возможностей
позволит в перспективе применить новые, еще более эффективные долговечные
строительные материалы разнообразного назначения с заранее
заданными свойствами и нужной структуры.
3
Стр.4
Оглавление
Введение ............................................................................................................ 3
Раздел I. ПОВЫШЕНИЕ ВОДОСТОЙКОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО БЕТОНА ВВЕДЕНИЕМ
РЕАГЕНТОВ, НАПРАВЛЕННО ДЕЙСТВУЮЩИХ
НА СВОЙСТВА СМЕСИ И ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ......................... 5
Глава 1. Теплоизоляционные бетоны. Пути повышения водостойкости,
минимальной влагоемкости и понижения миграции влаги
в процессе эксплуатации ..................................................................... 5
1.1. Обзор современного состояния и применения эффективной
теплоизоляции на пористых заполнителях ........................................ 5
1.2. Выбор способа создания водостойкой теплоизоляции
на пористых заполнителях .................................................................. 7
Глава 2. Методы проведения исследований и характеристики сырьевых
материалов ........................................................................................... 24
2.1. Методы исследования, приборы и оборудование .............................. 24
2.1.1. Методы исследования добавки низкомолекулярного
полиэтилена (НМПЭ)............................................................... 24
2.1.2. Методы исследования цементного камня и бетона ................. 26
2.1.3. Математические методы обработки результатов
эксперимента ............................................................................ 30
2.2. Характеристика сырьевых материалов ............................................... 31
Глава 3. Исследование кинетики влияния низкомолекулярного
полиэтилена на свойства цементной матрицы .................................. 33
3.1. Теоретические предпосылки повышения водостойкости
и долговечности полистиролбетона гидрофобнопластифицирующими
добавками на основе
неутилизированных отходов химической промышленности ............ 33
3.2. Выбор способа приготовления эмульсии из НМПЭ .......................... 37
3.3. Свойство эмульсии НМПЭ ................................................................. 42
3.4. Влияние эмульсии НМПЭ на свойства цементного камня ............... 46
3.4.1. Влияние эмульсии НМПЭ на реологические
характеристики цементного теста ............................................ 48
3.4.2. Влияние эмульсии НМПЭ на гидратацию и твердение
цемента ...................................................................................... 51
Стр.197
Глава 4. Некоторые особенности технологии изготовления
теплоизоляционных стиропорбетонных плит повышенной
водостойкости ..................................................................................... 64
4.1. Приготовление минерально-пенополистирольной смеси ................ 67
4.1.1. Подготовка сырьевых компонентов .......................................... 67
4.1.2. Подбор состава стиропорбетона и дозировка
его компонентов ....................................................................... 68
4.1.3. Перемешивание минерально-пенополистирольной смеси ..... 72
4.2. Выбор метода укладки и уплотнения полистиролбетонной массы ..... 74
4.3. Тепловлажностная обработка изделий ............................................... 80
4.4. Влияние НМПЭ на структуру цементного камня и физикомеханические
свойства стиропорбетона ............................................ 81
4.5. Статистическая обработка экспериментальных данных ................... 92
Глава 5. Эффективность применения комплексного паро-, теплои
гидроизоляционного вибропрессованного полистиролбетона ...... 96
5.1. Выпуск и установка опытной партии экспериментальных плит ....... 96
5.2. Обоснование эффективности применения разработанных
пенополистиролбетонных плит в качестве утеплителя кровли......... 97
Раздел II. ФОРМИРОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО
ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА
БИТУМОПЕРЛИТОВОГО ТЕПЛО-, ПАРО-,
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА .....................................100
Глава 6. Анализ современного состояния производства
битумоперлитовых материалов многофункционального
назначения ...........................................................................................100
6.1. Значение и область применения перлитосодержащих
материалов и изделий ..........................................................................100
6.2. Зарубежный и отечественный опыт производства
битумоперлитовых изделий ................................................................102
6.3. Обоснование выбора способа получения битумоперлита .................108
Глава 7. Методы проведения исследования .....................................................110
7.1. Изучение свойств исходных компонентов .........................................110
7.2. Исследование физико-механических свойств битумоперлита .........112
7.3. Методы исследований структурных и реологических
характеристик битумоперлитовых смесей .........................................112
7.4. Описание установки и методик изучения электропрогрева .............114
7.5. Исследование микроструктуры материала .........................................117
7.6. Метод математического планирования эксперимента ......................118
Стр.198
Глава 8. Теоретические предпосылки создания битумоперлитовых
материалов многофункционального назначения путем
интенсификации физико-химических процессов
структурообразования исходных масс комплексным
воздействием давления, температуры и электрического поля ..........120
8.1. Битумоперлитовые смеси и факторы, обусловливающие
их свойства ...........................................................................................121
8.1.1. Битумные эмульсии ...................................................................122
8.1.2. Формирование структуры битумоперлитовой смеси ...............125
8.2. Закономерности формирования структуры изделий
в процессе формования, совмещенного с тепловой обработкой ......135
8.2.1. Тепло- и массоперенос на различных этапах
структурообразования битумоперлита .....................................135
8.2.2. Изучение влияния параметров теплосилового
воздействия на закономерности массопереноса
и формирование структуры изделий ........................................138
8.2.3. Массоперенос и формирование структуры изделий
при контактном обогреве .........................................................141
8.2.4. Выдержка отформованного изделия и закономерности
формирования структуры .........................................................152
8.3. Структурообразование материала при конвективной сушке ............153
Глава 9. Исследования структуры и физико-технических свойств
разработанного материала ..................................................................155
9.1. Исследование микроструктуры битумоперлита .................................155
9.2. Изучение механических и теплофизических свойств
самоуплотненного битумоперлита .....................................................158
9.3. Изучение возможности применения химических добавок
в технологии самоуплотненного битумоперлита ...............................159
Глава 10. Разработка технологии самоуплотненного битумоперлита.
Результаты производственных испытаний и техникоэкономическое
обоснование новой технологии ................................161
10.1. Математическое моделирование процессов и системный
анализ технологии битумоперлитовых материалов ...........................161
10.1.1. Приготовление битумной эмульсии ........................................166
10.1.2. Приготовление битумоперлитовой смеси ...............................168
10.1.3. Формование, совмещенное с тепловой обработкой ...............171
10.1.4. Конвективная сушка ................................................................175
Стр.199
10.2. Методы выбора основных технологических параметров
и прогнозирования свойств битумоперлитовых изделий ..................178
10.3. Производственная проверка исследований......................................186
10.4. Разработка технологической линии по производству
самоуплотненного битумоперлита [43] ..............................................187
10.5. Технико-экономическое обоснование разработанной
технологии самоуплотненного битумоперлита .................................188
10.6. Рекомендации по применению битумоперлитовых изделий ..........189
Общие выводы ..................................................................................................190
Библиографический список .............................................................................192
Стр.200