Эффективные строительные материалы на основе торфа с улучшенными теплотехническими свойствами (стр. 1 )

На правах рукописи

__________________

ВИТАЛОВА НИНА МИХАЙЛОВНА

ЭФФЕКТИВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

НА ОСНОВЕ ТОРФА С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иваново 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» (ИГАСУ) на кафедре «Производство строительных материалов и изделий».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Гуюмджян Перч Погосович

ФГБОУ ВПО «Ивановский государст-

венный архитектурно-строительный

университет»

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Владимирский государ - ственный университет»

кандидат технических наук, доцент

ФГБОУ ВПО «Костромская государст-

венная сельскохозяйственная академия»

Ведущая организация ФГБОУВПО «Ярославский государ-

ственный технический университет»

(ЯрГТУ)

Защита состоится « 17 » февраля 2012 г. в 13.00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 212.060.01 при ГОУВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» 0 (www igasu. ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан «___»___________2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к. т.н., доцент

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема производства строительных материалов с улучшенными физико-механическими и теплофизическими свойствами с использованием в качестве сырьевых компонентов некондиционных веществ и отходов промышленности была и остается объектом исследований видных ученых как нашей страны, так и зарубежных. Большинство материалов, применяемых в качестве теплоизоляции, производятся на основе полимеров. Полимерные теплоизоляционные материалы обладают рядом недостатков: невысокая долговечность при эксплуатации, невысокая адгезионная способность, они выделяют токсичные вещества при разложении и горении, а также имеют невысокую прочность при изгибе и при сжатии.

При создании строительных материалов многофункционального назначения мало внимания уделяется их экологической безопасности. Однако, этот показатель является одним из важнейших при возведении зданий жилищного назначения. Учет экологической безопасности строительных материалов на стадиях их производства и эксплуатации, должен быть определяющим фактором. Наиболее предпочтительным сырьевым компонентом для производства экологически безопасных строительных материалов с высокими теплофизическими характеристиками является торф. Строительные материалы из торфа обладают рядом положительных свойств и могут с успехом применяться в строительстве. Непереработанный торф, торфяная крошка, а также торфяные гранулы используются в качестве заполнителя для получения легких бетонов. При изготовлении стенового материала для малоэтажного строительства – саманный камень, кирпич, теплоизоляционные перегородки – в качестве заполнителя также используется торф. Торф применяется для изготовления вяжущих веществ в качестве активного наполнителя. Сотрудниками Томского государственного архитектурно-строительного университета разработан торфодревесный теплоизоляционный строительный материал на основе активированного низинного торфа с пенообразующими и армирующими добавками. Но наиболее распространенным способом применения торфа в нашей стране является изготовление торфяных теплоизоляционных изделий в виде плит, скорлуп и сегментов, используемых для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре от -60 до +100 о С, а также в строительных конструкциях зданий-холодильников. Теплоизоляционные материалы на основе торфа применялись и применяются при строительстве жилых, общественных и промышленных зданий в городской и сельской местностях. Это плиты торфяные теплоизоляционные по ГОСТ 4861-74 (отменен), а также очень популярные в нашей стране торфодревесные блоки «Геокар». Анализ свойств торфа и строительных изделий на его основе показал перспективность применения этого природного материала в качестве сырья для производства. Расширение области применения торфа в качестве основного компонента при производстве строительно-теплоизоляционных материалов многофункционального назначения определило актуальность дальнейших исследований в данной области.

Потребности массового жилищного строительства в эффективных утеплителях необходимо удовлетворять продукцией отечественных производителей. Госстроем России в рамках Федеральной целевой программы «Жилище» 2002-2012 определена следующая потребность в эффективных теплоизоляционных материалах для строительства: при объемах нового строительства 80 млн. м2 жилой площади в год и реконструкции 20 млн. м2 понадобится около 18 млн. м3 теплоизоляционных материалов.

Тематика исследования данной работы соответствует перечню приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации от 01.01.2001 г. раздел «Рациональное природоиспользование». Реализация этого направления позволит повысить уровень и качество жизни населения за счет увеличения уровня экологической безопасности, восстановления и рационального использования ресурсов.

Цель работы. Разработка эффективных строительных материалов на основе торфа с улучшенными теплотехническими характеристиками, позволяющими применять их при возведении зданий жилого назначения.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- создание композиционного материала на основе торфа с высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками путем введения вяжущих веществ и заполнителей, обеспечивающих получение легких теплоизоляционных изделий плотностью не выше 500 кг/м3 и прочностью при сжатии не менее 5 МПа, а также конструкционно-теплоизоляционных изделий плотностью не выше 900 кг/м3 и прочностью при сжатии не менее 10 МПа с коэффициентом теплопроводности не более 0,08 Вт / м · К и классом горючести не ниже Г2;

- исследование свойств строительных теплоизоляционных материалов на основе торфа, подбор состава и технологических параметров получения мелких и штучных изделий, с применением природных вяжущих веществ и заполнителей;

- изучение физико-механических характеристик полученных строительных материалов и изделий: средняя плотность, прочность при сжатии и при изгибе, теплопроводность, морозостойкость и водопоглощение;

- исследование влияния добавок, повышающих физико-технические свойства изделий из торфа. Повышение температуры воспламенения путем введения шунгита в состав композита;

- разработка технологической схемы и технических условий производства теплоизоляционных строительных материалов и изделий из торфа для возведения зданий жилого назначения;

- расчет экономической эффективности при выпуске продукции;

- внедрение результатов теоретических и экспериментальных исследований в производство и выпуск опытной партии строительных материалов из торфа.

Научная новизна

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания строительных материалов и изделий из торфа;

- исследовано влияние технических параметров компонентов и технологии изготовления на физико-механические свойства готовых изделий на основе торфа с целью их прогнозирования;

- научно обоснована целесообразность использования вяжущих – гипса и цемента и заполнителя - шунгита для получения композиционных материалов на основе торфа с высокими строительно-эксплуатационными свойствами – прочностью, морозостойкостью, водопоглощением, огнестойкостью;

- исследована структура разработанных композиционных материалов на основе торфа с целью прогнозирования физико-технических показателей (прочность, морозостойкость, водопоглощение).

Практическая ценность

- разработан высокоэффективный экологически безопасный и трудносгораемый теплоизоляционный строительный материал на основе торфа, обладающий плотностью не более 500 кг/м3, прочностью при сжатии не менее 5 МПа, который может быть использован в качестве утеплителя при возведении зданий жилого и сельскохозяйственного назначений, а также конструкционно-теплоизоляционный материал плотностью не выше 900 кг/м3, прочностью при сжатии не менее 10 МПа, коэффициентом теплопроводности до 0,08 Вт / м ∙ К, классом горючести Г 2, маркой по морозостойкости F15 и низким водопоглощением (коэффициент размягчения 0,5), который может быть использован в качестве стенового ограждения малоэтажных зданий;

- предложены составы композиций для производства строительных изделий конструкционно-теплоизоляционного назначения из торфа с использованием в качестве вяжущих веществ гипса и цемента, а в качестве заполнителя – шунгита, который позволяет повысить огнестойкость материалов;

- разработана технология производства торфяных штучных теплоизоляционных материалов с подбором необходимого оборудования для их выпуска, которая внедрена на существующей производственной базе – Торф» и позволяет получать материал с заранее заданными свойствами.

Реализация результатов

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также техническое задание и технологическая схема с подбором необходимого оборудования внедрены в производство на - Торф» а также в «Ивановопроект» и Проектный институт по градостроительству, промышленности и изысканиям №6», диссертант награждена дипломом IV Ивановского инновационного салона «Инновации – 2007».

На защиту выносятся

- результаты теоретических и экспериментальных исследований структурной модификации строительных материалов многофункционального назначения на основе торфа с использованием вяжущих веществ и заполнителей;