Эффективные теплоизоляционные сухие смеси для отделки стен зданий из газобетона

Михаил Фролов

Эффективные теплоизоляционные сухие смеси для отделки стен зданий из газобетона

Актуальность работы. Ужесточение требований к энергоэффективности вновь возводимых зданий вызвало увеличение объемов использования при строительстве газобетонных блоков марок D300-D600, позволяющих возводить однослойные наружные стены с высокими теплозащитными свойствами. В связи с этим возрос спрос на специализированные материалы для отделки газобетонных стен, к которым в первую очередь необходимо отнести модифицированные сухие строительные смеси Для отделки газобетона в настоящее время широко используют отделочные составы, средняя плотность которых варьируется в пределах 1200-1400 кг/м3. При отделке газобетонных блоков марок D300-D600 такими составами возникает несоответствие теплофизических и деформационных характеристик отделочного слоя и газобетона, что приводит к значительным внутренним напряжениям и интенсивному увлажнению в месте контакта штукатурного покрытия и газобетона, в результате чего нарушается сцепление отделочного покрытия с газобетоном и происходит отслоение штукатурных слоев от стены. Целью диссертационной работы является разработка рецептуры и технологии производства теплоизоляционной ССС для отделки газобетона марок D300-D600, покрытия на основе которой будут обладать пониженной плотностью, низкой теплопроводностью, высокой паропроницаемостью, хорошей способностью противостоять атмосферным воздействиям, высокой адгезией к газобетону и деформативными свойствами, близкими к деформативным свойствам газобетона. Научная новизна работы. Обоснована возможность эффективного использования в известковых теплоизоляционных сухих строительных смесях для отделки газобетона марок D300-D600 модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция и наполнителя – микросфер зольных алюмосиликатных. Выявлено, что использование в качестве наполнителя микросфер и модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция способствует повышению трещиностойкости покрытий за счет снижения усадочных деформаций в процессе твердения, увеличения предельной растяжимости и когезионной прочности отделочного покрытия, более равномерного распределения влагосодержания по сечению покрытий в процессе увлажнения, повышению водостойкости за счет формирования структуры композита с закрытой пористостью. Установлен синергетический эффект влияния модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, обладающей высокой пуццоланической активностью, на структурообразование известковых отделочных составов, проявляющийся в снижении содержания свободной извести до 28,6 %, повышении прочности при сжатии в 2,87 раза, ускорении набора пластической прочности, увеличении коэффициента размягчения в 2,2 раза. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность снижения плотности, теплопроводности, повышения паропроницаемости покрытий на основе известковых теплоизоляционных ССС для наружной отделки газобетона марок D300-D600 за счет использования в качестве наполнителя зольных алюмосиликатных микросфер, модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, проявляющей синергетическое влияние на процессы структурообразования известкового композита. Разработан состав теплоизоляционной ССС, предназначенный для отделки газобетона и содержащий известь-пушонку, зольные микросферы алюмосиликатные, белый цемент, добавку на основе смеси гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, размолотые отходы производства газобетона, пластификатор Melflux 2651 F, редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031 H, гидрофобизатор олеат натрия. Отделочное покрытие на основе разработанной ССС характеризуется следующими показателями: средняя плотность покрытия ρ=650 кг/м3, коэффициент теплопроводности λ=0,137 Вт/(м∙°C), адгезионная прочность Rадг=0,71 МПа, коэффициент паропроницаемости μ=0,15 мг/(м•ч•Па), коэффициент размягчения Кразм=0,82, прочность при сжатии Rсж=4,1 МПа. Разработаны технологическая схема производства известковой теплоизоляционной ССС и проект стандарта организации СТО «Теплоизоляционные известково-цементные сухие строительные смеси для отделки газобетона. Технические условия». Новизна разработок подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение от 6.02.2018 г. № 2643874 «Сухая теплоизоляционная смесь для отделки газобетона». По теме диссертационного исследования опубликовано 25 научных работ, в том числе 17 работ в российских рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК, две статьи в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и систем цитирования Web of Science.

Строительство. Архитектура

Диссертации

Вуз: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

ID: 5f31a487cd3d3e0001b69a7d

UUID: 5fa1ad40-bd70-0138-164d-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 114

12.28

Михаил Фролов

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 3,7 МБ

Поделиться работой

Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» На правах рукописи Фролов Михаил Владимирович ЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СУХИЕ СМЕСИ ДЛЯ ОТДЕЛКИ СТЕН ЗДАНИЙ ИЗ ГАЗОБЕТОНА Направление 08.06.01 – Техника и технология строительства» Направленность «Строительные материалы и изделия» Научно-квалификационная работа (диссертация) Научный руководитель: д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Управление качеством и технология строительного производства» Логанина Валентина Ивановна Пенза 2018

Оглавление Оглавление .................................................................................................................... 2 Введение ....................................................................................................................... 5 Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования .................................................. 12 1.1 Анализ существующих тенденций развития рынка сухих строительных смесей и газобетона ................................................................................................................ 12 1.2 Особенности эксплуатации отделочных покрытий для газобетона .................. 16 1.3 Анализ влияния высокопористых наполнителей на свойства штукатурных составов ...................................................................................................................... 23 1.4 Обоснование возможности регулирования свойств теплоизоляционных известковых покрытий за счет использования модифицирующих добавок ........... 27 1.5 Цели и задачи исследования ................................................................................ 29 Глава 2. Характеристика материалов и методика проведения исследований ......... 31 2.1 Характеристика материалов ............................................................................. 31 2.2 Методика оценки физико-механических свойств сухих строительных смесей и покрытий на их основе .............................................................................................. 42 2.3 Методика оценки реологических и технологических свойств отделочных составов ...................................................................................................................... 46 2.4 Методика оценки гидрофизических свойств покрытий на основе разрабатываемой сухой строительной смеси............................................................ 49 2.5 Методика оценки пуццоланической активности материалов ............................ 51 2.6 Методы оценки кинетики тепломассопереноса в отделочном покрытии ......... 54 2.7. Прочие методы исследований ............................................................................. 55 2.8 Статистическая обработка результатов испытаний ............................................ 58 Глава 3. Обоснование выбора компонентов при создании теплоизоляционных сухих строительных смесей....................................................................................... 60 3.1 Анализ влияния наполнителей на механизм передачи тепла в исследуемых растворных композитах ............................................................................................. 60 3.2 Оценка влияния наполнителей на кинетику влагопереноса в исследуемых растворных композитах ............................................................................................. 68 2

3.3 Определение активности наполнителей.............................................................. 72 3.3 Анализ распределения микросфер в структуре растворного композита ........... 75 Выводы по главе 3 ...................................................................................................... 82 Глава 4. Разработка рецептуры теплоизоляционной сухой строительной смеси ... 84 4.1 Физико-химические свойства добавки на основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция ............................................................................................ 84 4.2 Оценка влияния добавки на основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция на свойства известковых композитов .......................................................... 92 4.3 Исследование возможности применения отходов производства газобетона в рецептуре разрабатываемой теплоизоляционной ССС ............................................ 97 4.4 Реологические и технологические свойства разрабатываемой теплоизоляционной сухой строительной смеси ..................................................... 100 Выводы по главе 4 .................................................................................................... 104 Глава 5. Эксплуатационная стойкость отделочного слоя на основе теплоизоляционной сухой строительной смеси ..................................................... 106 5.1 Исследования влияния наполнителей на гидрофизические свойства теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов.................. 106 5.2 Оценка влияния наполнителей на трещиностойкость теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов .................................................... 111 5.3 Оценка влияния разрабатываемых теплоизоляционных отделочных составов на изменение влажностного режима газобетонной ограждающей конструкции . 116 5.4 Прочность сцепления с газобетоном теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов ...................................................................................... 121 5.5 Исследование морозостойкости теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов ...................................................................................... 123 5.6 Технико-экономические показатели и технологическая схема производства разрабатываемых теплоизоляционных ССС .......................................................... 127 5.7 Оценка экономической эффективности использования разрабатываемых теплоизоляционных ССС ......................................................................................... 142 Выводы по главе 5.................................................................................................... 145 3

Заключение ............................................................................................................... 148 Список литературы .................................................................................................. 152 Приложение А. Акт опытно-производственного апробирования теплоизоляционной известково-цементной сухой строительной смеси смеси с применением добавки на основе аморфных алюмосиликатов………..............….168 Приложение Б. Проект СТО. Теплоизоляционные известково-цементные сухие строительные смеси для отделки газобетона. Технические условия…………………….........................................................................………….169 4

Введение Актуальность темы исследования. Ужесточение требований к энергоэффективности вновь возводимых зданий вызвало увеличение объемов использования при строительстве газобетонных блоков марок D300-600, позволяющих возводить теплозащитными однослойные свойствами. В наружное связи с стены этим с возрос высокими спрос на специализированные материалы для отделки газобетонных стен, к которым в первую очередь необходимо отнести модифицированные сухие строительные смеси. Для отделки газобетона в настоящее время широко используют отделочные составы, средняя плотность которых варьируется в пределах 1200-1400 кг/м3. При отделке газобетонных блоков марок D300-D600 такими составами возникает несоответствие теплофизических и деформационных характеристик отделочного слоя и газобетона, что приводит к значительным внутренним напряжениям и интенсивному увлажнению в месте контакта штукатурного покрытия и газобетона, в результате чего нарушается сцепление отделочного покрытия с газобетоном и происходит отслоение штукатурных слоев от стены. В связи с этим разработка рецептуры эффективной теплоизоляционной сухой строительной смеси пониженной плотности для отделки газобетона марок D300-600, позволяющей уменьшить количество конденсирующейся влаги в граничном слое между газобетоном и отделочным покрытием и улучшить теплозащитные качества ограждающей конструкции, является актуальной научнотехнической задачей, решение которой позволит повысить срок службы отделочного покрытия. Диссертационная работа качеством и технология государственного образования выполнена строительного бюджетного «Пензенский строительства» в рамках на базе кафедры «Управление производства» образовательного государственный федерального учреждения университет высшего архитектуры и программы «У.М.Н.И.К.» по теме «Разработка 5

теплоизоляционной сухой строительной смеси, наполненной стеклянными микросферами, для отделки газобетона» при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Договор № 11336ГУ1/2017 от 21 апреля 2017 г., срок выполнения 2017-2019 г.), и стипендии Правительства РФ на 2016/2017 год (Приказ Министерства образования и науки РФ № 143 от 24 февраля 2016 г.). Степень разработанности темы исследования. Вопросам разработки теплоизоляционных сухих строительных смесей посвящены многочисленные работы российских и зарубежных ученых Загороднюк Л.Х, Трофимова Б.Я., Баженова Ю.М., Лесовика В.С., Крамаренко А.В., Низиной Т.А., Нациевского С.Ю., Пустовгар А.П., Ерофеева В.Т., Čáchová M., Vejmelková E, Palomar I., Shoukrya H., Chen J. P и др. Для снижения средней плотности отделочных покрытий в их состав вводят различные высокопористые наполнители. В работах Королева Е.В., Орешкина Д.В., Величко Е.Г., Семенова В.С. обоснована возможность эффективного высокопористого наполнителя использования для микросфер цементных в растворов. качестве Низкая паропроницаемость цементных отделочных составов с микросферами по сравнению с газобетоном марок D300-D600 ограничивает возможность их использования в качестве наружной отделки для стен из газобетона. Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка рецептуры и технологии производства теплоизоляционной сухой строительной смеси для отделки газобетона марок D300-600, покрытия на основе которой будут обладать пониженной плотности, низкой теплопроводностью, высокой паропроницаемостью, хорошей способностью противостоять атмосферным воздействиям, высокой адгезией к газобетону и деформативными свойства, близкими к деформативным свойствам газобетона. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: – обосновать выбор вяжущего и наполнителя в теплоизоляционных сухих строительных смесей для отделки газобетона марок D300-600; 6

– оценить влияние наполнителей на механизм передачи тепла и кинетику влагопереноса в покрытиях на основе теплоизоляционных сухих строительных смесей; – обосновать целесообразность применения добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция в рецептуре теплоизоляционных известковых сухих строительных смесей для отделки газобетона; – выявить закономерности структурообразования известкового композита в присутствии добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция; – разработать рецептуру теплоизоляционной известковой сухой строительной смеси для отделки газобетона с применением в качестве наполнителя микросфер, с использованием добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, и установить технологические и эксплуатационные свойства покрытия на ее основе; – подготовить нормативно-техническую документацию для внедрения рецептуры разработанной известковой теплоизоляционной сухой строительной смеси для отделки газобетона в промышленное производство. Научная новизна работы. Обоснована возможность эффективного использования известкового вяжущего и зольных алюмосиликатных микросфер в теплоизоляционных сухих строительных смесях для отделки газобетона марок D300-600. Установлено, что применение в качестве вяжущего извести в теплоизоляционной сухой строительной смеси позволяет повысить паропроницаемость отделочного состава и улучшить теплозащитные качества получаемых покрытий за счет снижения содержания вяжущего и уменьшения средней плотности покрытия. Выявлено, что использование в качестве наполнителя зольных микросфер алюмосиликатных способствует повышению трещиностойкости покрытий за счет снижения усадочных деформаций в процессе твердения, увеличения предельной растяжимости и когезионной прочности отделочного покрытия. Установлено, что применение зольных микросфер алюмосиликатных в составе теплоизоляционной сухой строительной 7

смеси способствует более равномерному распределению влагосодержания по сечению покрытий в процессе увлажнения по сравнению с другими видами пористых наполнителей. Установлены закономерности изменения реологических, технологических, физико-механических свойств известковых отделочных составов, полученных с использованием в качестве модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, заключающиеся в том, что введение добавки способствует снижению содержания свободной извести с 49,1% до 28,6%, повышению прочности при сжатии в 2,87 раза, ускорению набора пластической прочности спустя 5 часов после затворения в 9,9 раза, увеличению коэффициента размягчения в 2,2 раза. Установлено, что вид применяемого наполнителя в теплоизоляционных сухих строительных смесях не оказывает влияние на способность покрытий отражать тепловое излучение и конвективную составляющую передачи тепла через покрытия. Коэффициент излучения ε покрытий независимо от вида применяемого наполнителя составляет 0,93. Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность снижения плотности, теплопроводности, повышения паропроницаемости покрытий на основе теплоизоляционных сухих строительных смесей для отделки газобетона марок D300-600 за счет использования в качестве наполнителя зольных алюмосиликатных микросфер, в качестве вяжущего извести. Разработан состав теплоизоляционной сухой строительной смеси, предназначенный для отделки газобетона и содержащий известь-пушонку, зольные микросферы алюмосиликатные, белый цемент, добавку на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов, размолотые отходы производства газобетона, пластификатор Melflux 2651F, редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H, гидрофобизатор олеат натрия. Отделочное покрытие на основе разработанной ССС характеризуется следующими показателями: средняя плотность покрытия ρ=650 кг/м3, коэффициент теплопроводности 8 λ=0,137 Вт/(м∙°C), адгезионная

прочность Rадг=0,71 МПа, коэффициент паропроницаемости μ=0,15 мг/(м·ч·Па), коэффициент размягчения Кразм=0,82, прочность при сжатии Rсж=4,1 МПа. Разработаны технологическая схема производства известковой теплоизоляционной сухой строительной смеси и проект стандарта организации СТО «Теплоизоляционные известково-цементные сухие строительные смеси для отделки газобетона. Технические условия». Новизна разработок подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение от 6.02.2018 г. № 2643874 «Сухая теплоизоляционная смесь для отделки газобетона». Методология и методы диссертационного исследования. Методологической основой исследования служат общенаучные методы, которые основаны на обобщении, применении принципа рассмотрения во взаимосвязи, методе системного подхода, эксперименте. Методическую основу диссертационной работы составляют методы качественного и количественного анализа, методы оптической микроскопии, методы рентгенофазового и дифференциального термического анализа, методы статистической обработки получаемых данных, а также физико-химические и физико-механические методы. Положения, выносимые на защиту: – результаты исследований влияния вида используемого в составе теплоизоляционной известковой сухой строительной смеси высокопористого наполнителя на теплоизоляционные, гидрофизические и деформационные свойства отделочного покрытия; – закономерности изменения реологических, технологических, физико- механических свойств известковых отделочных составов, полученных с использованием в качестве добавки смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция; – состав и технология производства строительной смеси для отделки газобетона. 9 теплоизоляционной сухой

Степень достоверности результатов работы. Достоверность научных выводов и результатов работы обеспечивается хорошей сходимостью результатов экспериментальных проведением исследований с производственным апробированием, экспериментов на исследовательском оборудовании, которое прошло метрологическую поверку, статистической обработкой результатов экспериментальных исследований с заданной вероятностью и необходимым количеством повторных испытаний. Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы представлены на международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород, 2017 межрегиональной специализированной выставке г.), XX «Промышленность. Строительство. Коммунальное хозяйство. Энергосбережение.» (г. Пенза, 2017 г.), международном молодежном образовательном форуме «Евразия – 2016» (г. Оренбург, 2016 г.), молодежном форуме ПФО «iВолга 2016» (г. Самара, 2016 г.), молодежном инновационном форуме «Инновационные технологии в информатике, медицине, современных материалах и биотехнологиях» в рамках финала отбора по программе «У.М.Н.И.К.» (г. Пенза, 2016 г.), молодежном форуме ПФО «iВолга 2017» (г. Самара, 2017 г.), Всероссийском молодежном образовательном форуме «Территория смыслов» (г. Владимир, 2017 г.). Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ПТО ООО РСУ «Спецработ». Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 24 научные работы, в том числе 17 работ в российских рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК, две статьи в изданиях, входящих в международные реферативные базы данных и систем цитирования Scopus, одна статья в издании, входящем в международные реферативные базы данных и систем цитирования Web of Science. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 131 наименований, приложения А. 10

Диссертация изложена на 188 страницах машинописного текста и содержит 41 рисунок, 45 таблиц. 11

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования 1.1 Анализ существующих тенденций развития рынка сухих строительных смесей и газобетона В сентябре 2017 года был опубликован «Прогноз социально- экономического развития Российской Федерации на 2018 год и на плановый период 2019 и 2020 годов», подготовленный министерством экономического развития Российской Федерации [79]. Согласно нему, после серьезного снижения доли строительства в структуре валового внутреннего продукта Российской Федерации период в с 2014 г. по 2016 г., в период с 2017 г. по 2020 г. будет наблюдаться её интенсивный рост. По данному прогнозу доля строительства в структуре валового внутреннего продукта Российской Федерации в период с 2017 г. по 2020 увеличится с 5.7% до 6.5%. В связи с этим строительству потребуется большое количество разнообразных эффективных строительных материалов. За последнее несколько лет в Российской Федерации значительно ужесточились требования к тепловой защите наружных ограждающих конструкций вновь возводимых зданий [95,105]. В дальнейшем ожидается еще большее ужесточение требований по энергосбережению. В соответствие с постановлением Правительства РФ от 20.05.2017 № 603 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 25 января 2011 г. N 18» к 1 января 2028 г. требуется снизить энергопотребление на стадии эксплуатации зданий не менее чем на 50% по сравнению с 2009 годом [ 78]. Для выполнения требований к многослойных тепловой защите зданий при проектировании ограждающих конструкциях сейчас активно наружных используются различные эффективные теплоизоляционные материалы, такие как минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан. Рост производства данных теплоизоляционных материалов в период с 2016 по 2017 год составил 11,2% - с 98 932 тыс. м3 до 109 995 тыс. м3 [49]. Одновременно с ростом производства данных материалов, все чаще в строительстве 12 используют материалы,

позволяющие возводить однослойные ограждающие конструкции с высокими теплозащитными свойствами. К таким материалам можно отнести блоки из ячеистого бетона. Рост производства ячеистого бетона в период с 2016 по 2017 год составил 3,3% - с 8068 млн. усл. кирпичей до 8333 тыс. м 3 млн. усл. кирпичей. При этом за аналогичный период времени производство керамического и силикатного кирпича, являющихся аналогами газобетона, но характеризующихся большей теплопроводностью, уменьшилось на 3,3% с 8820 млн. усл. кирпичей до 8527 млн. усл. кирпичей [49]. В конце 2018 года будет запущен новый завод по производству газобетона в Ростовской области. Таким образом, с 2006 года в исключением 2017 года, запускались новые России ежегодно, за производства автоклавного газобетона. На сегодняшний день в России существует 77 заводов по производству автоклавного газобетона. Из них действующими являются 73 завода. Совокупная производственная мощность всех действующих заводов превышает 17,9 млн. м3 [12]. Отметим, что в июне 2014 г. в Пензенской области в р.п. Чаадаевка был открыт завод по производству газобетонных блоков под маркой «РОСБК». На данный момент на заводе ежегодно выпускаются газобетонные блоки в объеме 200 тысяч м3. С конца 2010 года в Саратове функционирует завод ДСК «ГРАС — Саратов», мощность производства автоклавного газобетона которого составляет 450 тысяч м3. Анализ доли различных марок газобетона в общей структуре его производства показал, что наблюдается снижение плотности выпускаемых блоков. Доля газобетонных блоков марок D300 и D400 в общем объемы выпуска выросла с 0,38% и 13,82% в 2016 году до 0,71% и 15,30% в первом полугодии 2017 года. Усреднённый показатель плотности выпускаемых газобетонных блоков снизился с 509 кг/м3 в 2016 году до 505 кг/м3 в первом полугодии 2017 года [12]. В энергосбережению дальнейшем можно в связи ожидать выпускаемых газобетонных блоков. 13 с ужесточением дальнейшее требований снижение по плотности

Значительный рост доли газобетонных конструкций в общем объеме строительства вызвал увеличение спроса на специализированные материалы для его отделки. К таким материалам в первую очередь необходимо отнести современные сухие строительные смеси (ССС). Динамика производства модифицированных ССС в России представлена на рисунке 1.1 [86]. Производство, тыс. тонн, 10500 10000 9500 9000 8500 8000 2014 год 2015 год 2016 год 2017 год 2018 год (прогноз) Рисунок 1.1 – Динамика производства модифицированных ССС в России [86] В 2015 и 2016 годах в России было отмечено незначительное снижение выпуска модифицированных ССС на 2 % и 1% соответственно. Это связано с общеэкономической ситуацией в России, которая оказала негативное влияние как на объемы строительства новых зданий, так и на объемы ремонтных работ. Напряженные экономические условия на строительном рынке привели к тому, что с 2014 года застройщики стали массово отказываться от использования дорогих зарубежных ССС. Если в 2013 году в Россию было импортировано 532 тысячи тонн ССС, то в 2017 году всего 87 тысяч тонн. 14

Среднесрочные прогнозы для рынка ССС более благоприятные. Различные варианты прогнозов потребления ССС представлены на рисунке 1.2 [86]. Потребление, тыс. тонн, 12000 11500 3 11000 10500 2 10000 1 9500 9000 2017 год 2018 год (прогноз) 2019 год (прогноз) Рисунок 1.2 – Прогнозы потребления ССС в России: 1 – пессимистический прогноз; 2 – наиболее вероятный прогноз; 3 – оптимистический прогноз В ближайшие 2 года прогнозируется существенный рост потребления ССС в России. В 2017 году период незначительного снижения выпуска ССС в России закончился и начался уверенный рост выпуска ССС, составивший к концу года 6%. Это связано с тем, что в 2016-2017 году были введены в эксплуатацию несколько крупных заводов по производству ССС: завод «Волма» в Майкопе, производительностью 200 тыс. тонн в год; завод «Петрович» в Санкт-Петербурге, производительностью 120 тыс. тонн в год; завод «Крепс» в Арамиле, производительностью 100 тыс. тонн в год; завод «Седрус» в Ставропольском крае, производительностью 200 тыс. тонн в год; завод «Техносервис» в Калининграде, производительностью 150 тыс. тонн в год; завод «Магма» в Ульяновской области, производительностью 260 тыс. тонн в год; завод «Ремикс» в Санкт-Петербурге, производительностью 250 тыс. тонн в год; завод «Кнауф» в Самарской области [86]. 15

На рынке модифицированных ССС сохраняется умеренная степень концентрации. Доли рынка различных производителей ССС в России по состоянию на 2017 год представлены на рисунке 1.3. прочие, 36.8% Кнауф, 15.9% Юнис, 7.7% Старатели, 3.9% Волма, 6.8% Церезит, 5.8% ВеберВетонит, 3.8% Форман, 1.1% Гипсополиме р, 1.8% Основит, 3.1% Бергауф, 4.8% Крепс, 1.8% Геркулес, 3.5% ЕК, 1.9% Плитонит, 1.5% Рисунок 1.3 – Доли рынка производителей ССС в России [86] Установлено, что на 2017 год лидерами по объемам выпуска и реализации ССС в России являются следующие компании: Кнауф (15,9 %), Юнис (7,7 %) и Волма (6,8 %), Церезит (5,8%). Одновременный рост производства ячеистого бетона и модифицированных ССС в России свидетельствует о востребованности разработки новых специализированных ССС, предназначенных специально для отделки газобетона. 1.2 Особенности эксплуатации отделочных покрытий для газобетона При газобетона, разработке следует современных учитывать, ССС, что предназначенных декоративные функции для отделки получаемых штукатурных покрытий не должны рассматриваются как основные. Наиболее важными являются показатели, характеризующие способность отделочного 16

покрытия обеспечивать защиту газобетонных конструкций от различных климатических воздействий, таких как осадки и температурные колебания. За счет использования отделочных покрытий не должны ухудшатся теплозащитные свойства ограждающей конструкции. Использование современных отделочных составов также должно повышать долговечность строительных конструкций из газобетона. Для этого штукатурное покрытие должно характеризоваться высокой прочность сцепления штукатурного с основанием, высокой трещиностойкостью, устойчивостью к воздействию газовой агрессии и солевой коррозии, стойкостью по отношению к различным грибковым поражениям и др. [5]. При разработке рецептуры ССС, предназначенной для отделки газобетона, необходимо отталкиваться от действующих нормативных документов, содержащих различные требования к отделочным покрытиям для стен из газобетонных блоков. Ниже представлен перечень этих нормативных документов, для удобства присвоим им условные сокращенные обозначения: – ГОСТ-11118-2009. Панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен зданий (ГОСТ-11118-2009)[25]; – Руководство по наружной отделке стен из ячеистобетонных блоков автоклавного твердения 2010. Национальная ассоциация производителей автоклавного газобетона (Руководство по наружной отделке)[85]; – СТО 501-52-01-2007 Проектирование и возведение ограждающих конструкций из ячеистых бетонов Часть 1 (СТО 501-52-01-2007)[96]; – НИИЖБ Госстроя СССР 1987. Рекомендации по отделке ячеистобетонных стен жилых и промышленных зданий (Рекомендации по отделке). В таблицу 1.1 сведены требования к отделочным покрытиям для газобетона из данных нормативных документов. 17

Таблица 1.1 – Требования, предъявляемые к покрытиям стен из газобетона Свойства покрытия Средняя плотность, кг/м3 Нормативный документ ГОСТ-11118- Рекомендации Руководство по СТО 501-52-01- 2009 по отделке наружной отделке 2007 Не нормируется 1200–1400 1300, не более* 1500, не более 1600, не более** Адгезия к газобетону, МПа 0,6, не менее 0,6 не менее 0,15 не менее 0,6 не менее Сопротивление паропроницанию, м2·ч·Па/мг 0,5, не более Не нормируется 0,5 не более* 0,5, не более 0,2 не более** 18 Морозостойкость контактной зоны F35 F35 F35 F35 Водопроницаемость отделочного слоя по 5, не более 5, не более Не нормируется 5, не более R сц250ц  0,75R 0сц Не нормируется Не нормируется R сц250ц  0,75R 0сц Водоудерживающая способность, % Не нормируется Не нормируется 98, не менее Не нормируется Марка прочности на сжатие Не нормируется Не нормируется М15–М75 Не нормируется капиллярному водопоглощению в течения 24 ч слоя бетона толщиной 0,03 м за покрытием, % Стойкость к переменному увлажнению и высушиванию (после 250 циклов) * для толстослойных штукатурок – средняя толщина слоя более 7 мм. ** для тонкослойных штукатурок– средняя толщина слоя менее 7 мм.

Как видно из таблицы 1.1, требования к отделочным покрытиям для газобетона в данных нормативных документах варьируются. Ниже представлены общие требования, предъявляемые к штукатурным покрытиям по газобетону. Деформативные свойства отделочных покрытий должны быть близки деформативным свойствам газобетона. Деформация вызывается действием различных внешних происходить нагревом или охлаждение, отделочных слоев факторов. В результате может увлажнение или высушивание штукатурного покрытия. При этом при продвижении внутрь стены амплитуда данных воздействий затухает и запаздывает по времени. Штукатурное покрытие, характеризующееся более высокой прочностью и более высоким модулем упругости по сравнению с газобетоном, при своей деформации способно вызвать значительные напряжения в слое газобетона, примыкающем к наружной отделке. При этом газобетон к этому времени может еще не получить внешних воздействий достаточной интенсивности. В результате возникающих деформаций может произойти разрушение контактной зоны газобетон – отделочное покрытие. При использовании менее прочного штукатурного состава, характеризующегося меньшим модулем незначительные упругости внутренние по сравнению напряжения, с которые газобетоном, не возникают способны вызвать разрушение контактной зоны газобетон – отделочное покрытие. Из-за этого максимальную прочность при сжатии отделочных покрытий не должна превышать марки М50. Штукатурки, предназначенные для внешней отделки зданий из газобетона, должны характеризоваться сравнительно высокой паропроницаемость. Они не должны препятствовать движению влаги внутри стены. Движение влаги в толще наружной ограждающей конструкции происходит под действием различных механизмов переноса влаги: диффузии и термодиффузии водяного пара; течения смачивающих пленок; течения жидкости в порах; фильтрации жидкой влаги; капиллярного переноса; капиллярного термоосмоса; термокапиллярного течения [55]. Из-за температурного перепада между наружным и внутренним воздухом в зимний период запускаются механизмы, основанные на возникающем при этом 19

градиенте парциальных давлений водяного пара. Происходит сквозная диффузию пара через ограждающую конструкцию из отапливаемого помещения на улицу. Отделочные работы по стенам из газобетона желательно проводить спустя несколько месяцев или на следующий после кладочных работ сезон. Такие требования объясняются тем, что начальная влажность газобетона всегда выше расчетной эксплуатационной автоклавирования составляет дополнительное влажности. Влажность около 15% по увлажнение газобетона объему. после Кроме того, газобетона может происходить во время строительства за счет влаги, поступающей в результате дождей и различных мокрых строительных процессов. При этом особенно интенсивно поток влаги идет через стену в первые два года эксплуатации здания. В этот период происходит удаление начальной влажности из газобетона и одновременно перемещение сквозь стену влаги из-за внутреннего и наружного воздуха. разницы парциальных давлений Но сейчас при строительстве очень часто отделку осуществляют сразу после возведения здания. В таких случаях наружная отделка должна обладать значительно большей паропроницаемостью и препятствовать капиллярному выносу влаги на поверхность стены. В «СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» в разделе 8 «Защита от переувлажнения ограждающих конструкций» указано, что наружные ограждения должны проектироваться с соблюдением двух условий: 1) при расчете за год в ограждающей конструкции должно конденсироваться меньше влаги, чем способно испариться; 2) общее количество конденсирующейся влаги за один сезон не должно превышать нормируемой величины. При невыполнении данных условий происходит интенсивное увлажнение газобетона конденсатом, локализующимся на границе газобетона и наружной отделки. Это приводит к образованию льда в конструкции стены и расходованию ресурса морозостойкости контактной зоны газобетон - отделочное покрытие. В результате этого нарушается сцепление отделочного покрытия с 20

газобетоном и происходит отслоение штукатурных слоев от кладки стены (рисунок 1.4) [37]. Увлажнение газобетона также ухудшает его теплозащитные качества. Рисунок 1.4 – Отрыв штукатурки с высоким сопротивлением паропроницанию от газобетонной кладки [37] Для того, чтобы предотвратить повторное увлажнение газобетона влагой из наружного воздуха, отделочные покрытия для него должны характеризоваться малым водопоглощением. Для этого необходимо выполнять поверхностную или объемную гидрофобизацию отделочного слоя. Также для снижения капиллярного водопоглощения отделочного покрытия в качестве наполнителей в отделочном составе следует использовать материалы, исключающие образование в отделочном слое протяженных капилляров. Штукатурные составы для отделки газобетона также должны характеризоваться высокой водоудерживающей способностью. Это связано с тем, что газобетон способен активно впитывать влагу из штукатурного состава. Часто при выполнении отделочных работ по газобетону допускается следующая ошибка - для предотвращения слишком быстрого высыхания штукатурного состава он затворяется избыточным количеством воды. Из-за этого при высыхании отделочного покрытия на его поверхности может образоваться сеть трещин (рисунок 1.5). 21

Рисунок 1.5 – Трещины на штукатурке, затворенной избытком воды [37] В существующей нормативной документации не предъявляется требований к теплопроводности характеристикой, отделочных отделочных связанной составов. с покрытий для газобетона. теплопроводностью, Согласно нормативной Косвенной является плотность документации, допустимо использовать для отделки газобетона ССС, позволяющие получить покрытия с плотностью не более 1300 кг/м3. Отметим, что в связи с ужесточением требований по энергосбережению сейчас в строительстве все более широко используется конструкционно-теплоизоляционный и теплоизоляционный газобетон марок D300–D600. При проектировании ограждающих конструкций желательно, чтобы каждый последующий слой стены имел меньшую плотность, большую паропроницаемость и меньшую теплопроводность [8,70]. При отделке газобетонных блоков марок D300–D600 штукатурными составами плотностью 1100–1300 кг/м3 данное правило не выполняется. Для исключения значимого перепада между значениями паропроницаемости и теплопроводности газобетона и отделочного покрытия, для отделки следует использовать ССС, позволяющие получить покрытия плотностью 500–700 кг/м3. Также снижение теплопроводности отделочных покрытий позволит повысить температуру в слое газобетона, контактирующем с покрытием. Это уменьшит количество образующегося в холодный период конденсата. Таким образом, снижение 22

теплопроводности отделочного покрытия позволит улучшить теплозащитные качества всей ограждающей конструкции не только за счет увеличения сопротивление теплопередаче слоя покрытия, но и за счет снижения количества выпадающей в стене влаги. Поэтому целесообразно стремится к снижению теплопроводности отделочных покрытий для газобетона, при сохранении других характеристик штукатурных составов в нормируемых пределах. Требования к теплоизоляционным штукатурным растворам приведены в европейском стандарте EN 998-1 «Технические условия на строительные растворы. Часть 1. Штукатурный раствор» [131]. Данный стандарт использован при разработке российского стандарта ГОСТ Р 57336-2016/EN 998-1:2010 [34]. Требования к теплоизоляционным штукатурным растворам представлены в таблице 1.2. Таблица 1.2 – Требования к свойствам теплоизоляционных штукатурных растворов по ГОСТ Р 57336-2016/EN 998-1:2010 Свойства Категории Значения Прочность при сжатии CS I от 0,4 до 2,5 МПа в возрасте 28 суток CS II от 1,5 до 5,0 МПа Капиллярное водопоглощение W1 ≤ 0,4 кг/(м2·ч0,5) T1 ≤ 0,1 Вт/(м·К) T2 ≤ 0,2 Вт/(м·К) Теплопроводность В ходе работы необходимо разработать состав ССС для отделки газобетона, покрытия на основе которого будут иметь марку по теплопроводности Т1 или Т2 по ГОСТ Р 57336-2016/EN 998-1:2010. 1.3 Анализ влияния высокопористых наполнителей на свойства штукатурных составов В данный момент большинство ведущих производителей ССС в России либо уже выпускают составы, предназначенными специально для отделки 23

газобетона, либо ведут разработку таких составов. Часть из этих составов являются также теплоизоляционными. Для уменьшения плотности штукатурки, повышения ее паропроницаемости и улучшения ее теплозащитных свойств в составе ССС для отделки газобетона и в теплоизоляционных штукатурках используются различные высокопористые наполнители: вспученный перлитовый песок, вспученный вермикулитоывй песок, пенополистирольный наполнитель и др. [61,101,109,125]. Вспученный перлитовый песок на данный момент самый часто применяемый как в России, так и за рубежом наполнитель, использующийся при разработке рецептур теплоизоляционных ССС [71,115,120,126]. Вспученный перлит получают из дробленных влагосодержащих пород термической обработкой при температуре около 1000 °C. Данный наполнитель использован в рецептуре ССС немецкой компания Henkel «Ceresit CT 24. Штукатурка для ячеистого бетона», в рецептуре легкой штукатурки для ячеистого бетона фирмы «Атлас» «ATLAS KB-TYNK» [59,116]. Плотность покрытий, полученных с использованием данных штукатурок, варьируется в пределах 1200-1400 кг/м3, что значительно выше плотности газобетонных блоков марок D300–D600. Как следствие, теплопроводность и паропроницаемость данных покрытий значительно отличаются от теплопроводности и паропроницамости газобетона марок D300–D600. Например, коэффициент паропроницаемости покрытий на основе ССС «Ceresit CT 24. Штукатурка для ячеистого бетона» составляет 0,035 мг/м·ч·Па, коэффициент теплопроводности 0,18 Вт/м·К. Вспученный вермикулитовый песок получают в результате высокотемпературной обработки гидратированных слюд. Данный наполнитель обладает схожими свойствами со вспученным перлитовым песком и его также иногда используют при разработке рецептур теплоизоляционных ССС [2,121,130]. Данные наполнители относятся к высокопористым материалам с высокой влагоемкостью, что приводит к увеличению водопотребности получаемых с их использованием отделочных составов. 24 Из-за этого такие составы часто

расслаиваются, у композитов на их основе уменьшается водостойкость и прочность. В качестве высокопористого наполнителя в теплоизоляционных штукатурках также используется пенополистирол [117,118]. Данный наполнитель использован в рецептуре теплоизоляционной штукатурки «ИЗОЛТЕКО», теплоизоляционной штукатурки «ISOPUTZ EXTRA» немецкой компании Knauf, теплоизоляционной австрийской штукатурки «Tirotherm» [47,99,100]. Отличительными особенностями покрытий, получаемых с использованием данных штукатурок, является низкая плотность и теплопроводность. Плотность покрытий на основе штукатурки «ИЗОЛТЕКО» 250 кг/м3, теплопроводность 0,051 Вт/м²·°С, плотность покрытий на основе штукатурки «Tirotherm» 235 кг/м3, теплопроводность 0,063 Вт/м²·°С, теплопроводность покрытий на основе теплоизоляционной «ISOPUTZ EXTRA» 0,090 Вт/м²·°С. При этом прочность при сжатии покрытий на основе представленных составов не превышает 1,2 МПа, что не позволяет рекомендовать их использовать для наружной отделки газобетона. Перспективным является использование в рецептуре теплоизоляционных ССС для отделки газобетона микросфер. Введение в состав ССС микросфер позволит получить покрытия, которые будут характеризоваться плотностью, теплопроводностью и паропроницаемостью, близкой к газобетону марок D300– D600. Микросферы относятся к материалам с закрытой пористостью, благодаря чему при их использовании в качестве наполнителей в теплоизоляционных ССС водопотребность полученных составов растет незначительно. Вследствие этого прочность, морозостойкость и водостойкость полученных при их использовании покрытий должна уменьшается не так значительно, как при использовании в качестве наполнителей вспученного перлитового и вермикулитового песка. В строительстве сейчас широко используются два вида микросфер, отличающихся способом производства. Стеклянные полые микросферы производят из измельченного натриевоборо-силикатного стекла при высокой температуре в газопламенных печах. Зольные микросферы алюмосиликатные (ценосферы) получают из образовавшейся при сжигании угля золы. Микросферы 25

в строительстве используются в качестве наполнителя в кладочных и тампонажных растворах [50,74]. Полученные с их использованием растворы отличаются низкой теплопроводностью, сравнительно высокой прочностью и хорошей способностью противостоять различным атмосферным воздействиям. Низкая паропроницаемость составов, полученных с использованием микросфер, является основным недостатком, ограничивающим их использование в качестве наружной отделки для газобетона. В качестве вяжущего в теплоизоляционных составах на основе микросфер, чаще всего используется цемент. На данный момент не исследована возможность использования в качестве вяжущего в теплоизоляционных составах на основе микросфер извести-пушонки. При этом покрытия на основе ССС, в рецептуре которых в качестве вяжущего используется известь-пушонка, паропроницания, обладают характеризуются хорошей высокими показателями трещиностойкостью, хорошо воспринимают растягивающие усилия [81,108,110,111,127]. Это обуславливает возможность использования извести-пушонки в качестве основного вяжущего в составах для отделки газобетона. В большинстве известковых облегченных и теплоизоляционных ССС в качестве наполнителей используются вспученный вермикулитовый песок и вспученный перлитовый песок [76]. сказано выше, данные наполнители обладают Но как было высокой открытой микропористостью, что приводит к увеличению водопотребности отделочных составов, следствием чего является уменьшение водостойкости и прочности получаемых с их использованием теплоизоляционных покрытий. Использование в качестве наполнителя для известковых теплоизоляционных ССС микросфер позволит повысить водостойкость и прочность получаемых штукатурных покрытий. При этом получаемые покрытия будут характеризоваться более низкой теплопроводностью и значительно более высокой паропроницаемостью по сравнению с покрытиями, полученными с использованием цементных теплоизоляционных ССС, наполненных микросферами. Использование известковых ССС, наполненных микросферами, для наружной отделки стен из газобетонных блоков марок может позволить значительно снизить вероятность 26

образования влаги избытков влаги в ограждающей конструкции, что позволит увеличить срок службы отделочного покрытия и стены в целом. 1.4 Обоснование возможности регулирования свойств теплоизоляционных известковых покрытий за счет использования модифицирующих добавок При разработке теплоизоляционной ССС для отделки газобетона, в которой в качестве основного вяжущего будет использована известь-пушонка, необходимо предварительно выявить основные недостатки существующих известковых составов и разработать меры по их устранению. К основным недостаткам известковых составов в первую очередь следует отнести низкие показатели прочности и водостойкости покрытий на их основе. Также известковые составы отличаются достаточно долгими сроками твердения, что осложняет проведение отделочных работ. Для преодоления данных недостатков в рецептуры известковых ССС вводят различные активные минеральные добавки. Минеральные различных ССС добавки сейчас и позволяют активно значительно используются улучшить в рецептурах эксплуатационные характеристики получаемых покрытий [6,16]. При этом производителями значительной доли модифицирующих добавок, применяемых в рецептуре российских ССС, являются зарубежные фирмы [14]. В качестве активных минеральных широко используются различные добавок в известковых составах материалы природного происхождения и отходы промышленных предприятий, содержащие в составе активный кремнезем в аморфном или мелкодисперсном виде. К минеральным добавкам природного происхождения можно отнести пуццоланы, вулканические туфы, диатомит, глины и др. [1,114,122]. К минеральным добавкам, получаемым из отходов промышленных предприятий, можно отнести топливные золы, гранулированные шлаки, кремнеземные отходы и др. [90,113,124,129]. Рост прочности и водостойкости известковых растворов при использовании активных минеральных добавок, содержащих активный кремнезем, обусловлен появлением в их 27

минералогическом составе гидросиликатов кальция, образующихся в результате взаимодействия активного кремнезема и извести [4,11,12]. Доказана высокая эффективность использования в известковых составах добавок, содержащих характеризуются известью гидросиликаты высокой образуют активностью смесь различных кальция и [64,83]. Такие добавки в результате взаимодействия низкоосновных и с высокоосновных гидросиликатов. Из-за этого повышается скорость твердения и увеличиваются прочность известковых композитов [82]. В качестве модифицирующих добавок в ССС также используются добавки на основе аморфных гидроксида алюминия и оксидов алюминия, отличающиеся высокой дисперсностью и активностью по отношению к щелочам [52]. К таким модифицирующим добавкам относятся немецкая добавка Alumina CTC-20 и отечественная добавка и АмГА [128]. На данный момент проведено достаточно исследований, подтверждающих высокую эффективность использования природных цеолитов и синтетических алюмосиликатов в качестве активных минеральных добавок при производстве ССС [38,58]. В работах [55,56] установлено, что в результате взаимодействия извести с алюмосиликатами повышается водостойкость, ускоряется отверждения и расчет механическая прочность получаемых покрытий. В качестве активной минеральной добавки используется метакаолинит, получаемый из измельченной и обожженной при высокой температуре глины [90]. При использовании метакаолинита повышение прочности и улучшение гидравлических свойств известкового состава происходит за счет образования гидроалюмината кальция [44,112]. Представляет интерес использования в рецептуре известковой теплоизоляционной ССС для отделки газобетона, в качестве и модифицирующей исследование добавки возможности одновременно гидросиликатов алюмосиликатов кальция, в качестве наполнителя – микросфер. Благодаря одновременному использованию микросфер и добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов известковых ССС возможно будет получить 28

покрытия, характеризующиеся достаточной прочностью и водостойкостью, хорошей паропроницаемостью и низкой теплопроводностью. Анализ патентной и научно-технической литературы свидетельствует, что не исследована возможность использования микросфер в рецептурах известковых ССС. Не выявлены закономерности взаимодействия микросфер с известью. Это свидетельствует о целесообразности исследования возможности совместного использования микросфер и добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов в известковых теплоизоляционных ССС для отделки газобетона. 1.5 Цели и задачи исследования В результате проведённого анализа установлено, что в России в последние годы наблюдается рост производства ячеистого бетона. При этом существующие ССС для отделки газобетона позволяют получить покрытия, обладающие плотностью выше 1000 кг/м3, вследствие чего теплопроводность и паропроницаемость таких покрытий значительно отличается от теплопроводности и паропроницаемости газобетона марок D300-600. Из-за этого возникает несоответствие теплофизических и деформационных характеристик отделочного слоя и газобетона, что приводит к значительным внутренним напряжениям и интенсивно увлажнению в месте контакта штукатурного покрытия и газобетона, в результате чего нарушается сцепление отделочного покрытия с газобетоном и происходит отслоение штукатурных слоев от стены. В связи с этим целью настоящей работы является разработка рецептуры и технологии производства теплоизоляционной ССС для отделки газобетона, покрытия на основе которой обладают достаточными эксплуатационными свойствами и не отличаются от теплопроводности и паропроницаемости газобетона марок D300-600. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - обосновать выбор вяжущего и наполнителя в теплоизоляционных сухих строительных смесей для отделки газобетона, покрытия на основе которой 29

обладают достаточными эксплуатационными свойствами и не отличаются от теплопроводности и паропроницаемости газобетона марок D300-600; - оценить влияние наполнителей на механизм передачи тепла и влаги в покрытиях на основе теплоизоляционных сухих строительных смесей; - рассмотреть пространственную модель теплоизоляционного композита оптимальной структуры, состоящего из известкового вяжущего и микросфер и исходя их этого, рассчитать оптимальное содержание микросфер; - обосновать целесообразность применения добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция в рецептуре теплоизоляционных известковых сухих строительных смесей для отделки газобетона; - выявить закономерности структурообразования известкового композита в присутствии добавки гидросиликатов и алюмосиликатов кальция; - разработать рецептуру теплоизоляционной известковой сухой строительной смеси для отделки газобетона с применением в качестве наполнителя микросфер, в качестве модифицирующей добавки гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, и установить технологические и эксплуатационные свойства покрытия на ее основе; - подготовить нормативно-техническую документацию для внедрения рецептуры разработанной известковой теплоизоляционной сухой строительной смеси для отделки газобетона в промышленное производство 30

Глава 2. Характеристика материалов и методика проведения исследований 2.1 Характеристика материалов Для приготовления разрабатываемых в работе сухих строительных смесей использовали следующие компоненты: - вяжущее; - высокопористый наполнитель; - добавку на основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция; - размолотые отходы производства автоклавного газобетона марки D500, соответствующего требованиям ГОСТ 11118− 2009 [25]. - пластифицирующую добавку; - редиспергируемый порошок; - гидрофобизирующую добавку; - водоудерживающую добавку. В качестве вяжущих использовали: - гашеную известь (пушонку) активностью 84 %, полученная на Каменском предприятии «Атмис-сахар» для технологических целей, истинной плотностью 2200 кг/м3, насыпной плотностью 480 кг/м3, с удельной поверхностью 1050 м2/кг. - белый цемент без минеральных добавок, соответствующий требованиям ГОСТ 965-89 [22]. В качестве высокопористых наполнителей использовали 4 различных материала (стеклянные полые микросферы, зольные микросферы алюмосиликатные, вспученный вермикулитовый песок, вспученный перлитовый песок), технические характеристики которых представлены ниже. Стеклянные полые микросферы представляют собой белый порошок, состоящий из замкнутых газонаполненных оболочек практически идеальной сферической формы. На рисунке 2.1 представлен электронно-микроскопический снимок стеклянных полых микросфер. 31

Рисунок 2.1 – Электронно-микроскопический снимок стеклянных полых микросфер В работе использованы стеклянные полые микросферы MC-B, характеризующиеся насыпной плотностью 130 кг/м 3, истинной плотностью 210 кг/м3, зерновой состав 0,01…0,10 мм, с толщиной стенок 1…3 мкм, соответствуют требованиям [103]. Результаты гранулометрического анализа, использованных в работе стеклянных полых микросфер, представлены на рисунке 2.2. 14 100 90 12 10 70 8 60 50 6 40 4 30 Q3(x),% dQ3(x), % 80 20 2 10 0 0 0 10 20 30 40 50 100 200 Размер фраций, мкм Рисунок 2.2 – Гранулометрический состав стеклянных полых микросфер 32

Установлено, что гранулометрический состав стеклянных полых микросфер в основном представлен частицами диаметром от 10 до 30 мкм – 77,5 % от общего числа, количество частиц диаметром до 10 мкм составляет 11,0%, количество частиц диаметром более 30 мкм составляет 11,5%. Зольные микросферы алюмосиликатные представляют собой серый порошок, состоящий из замкнутых газонаполненных оболочек не идеальной сферической формы. На рисунке 2.3 представлен электронно-микроскопический снимок зольных микросфер алюмосиликатных. Рисунок 2.3 – Электронно-микроскопический снимок зольных микросфер алюмосиликатных Зольные микросферы алюмосиликатные использованные в работе, характеризуются насыпной плотность 400 кг/м3, истинной плотностью 600 кг/м3, влажностью по массе от 0,5 до 1,0 %, зерновым составом 0,01…0,40 мм, толщиной стенок 2…4 мкм, соответствуют нормам [102]. Гранулометрический анализ состав зольных микросфер алюмосиликатных представлен на рисунке 2.4. Установлено, что гранулометрический состав зольных микросфер алюмосиликатных в основном представлен частицами диаметром до 50 мкм – 47,0 % от общего числа и частицами диаметром от 50 до 100 мкм – 44,0 %, количество частиц диаметром более 100 мкм составляет 9,0%. 33

14 100 90 12 10 70 8 60 50 6 40 4 30 Q3(x),% dQ3(x), % 80 20 2 10 0 0 0 10 25 50 75 100 150 200 Размер фраций, мкм Рисунок 2.4 – Гранулометрический 300 состав 400 зольных микросфер алюмосиликатных Средний диаметр 1 микросферы dМ1 (м) рассчитывали по формуле: d M1  3 VМ1  6 ;  (2.1) где VМ1,– средний объем 1 микросферы, м3; Средний объем 1 микросферы VМ1 (м3) равен среднему арифметическому значению из средних объемов микросфер различных фракций с учетом процентного содержания каждой фракции в общем количестве микросфер и его рассчитывали по формуле: VМ1  V1  Q1  V2  Q 2  ...  Vn  Q n ; 100 % (2.2) где V1, V2, … , Vn– объем 1 микросферы для каждой из фракций, м 3; Q3(1), – содержание частиц каждой из фракций, %; Результаты расчетов для стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных представлены в таблице 2.1. 34

Таблица 2.1 – Геометрические характеристики микросфер Материал Средний диаметр 1 Средний объем 1 микросферы dМ1, м микросферы VМ1, м3 25,00·10-6 8,177·10-15 76,28·10-6 232,279·10-15 Стеклянные полые микросферы Зольные микросферы алюмосиликатные Используемый в работе вспученный вермикулитовый песок (ГОСТ 12865-67 [26]), характеризуется насыпной плотностью 150 кг/м3, влажностью по массе не более 3 %, зерновым составом 0,14...1,25 мм. Вспученный перлитовый песок марки М-150 (ГОСТ 10832-2009 [24]), характеризуется насыпной плотностью 150 кг/м3, влажностью по массе не более 2 %, зерновым составом 0,14…0,63 мм. Для приготовления добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция применяли следующие компоненты: – жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078 [28]), основные технические показатели представлены в таблице 2.2; – технический (очищенный) сульфат алюминия (ГОСТ 12966 с изм. 1,2 [27]), основные технические показатели представлены в таблице 2.3; - негашеная известь, полученная на Каменском предприятии «Атмис-сахар» для технологических целей [21]; – вода дистиллированная. Таблица 2.2 – Физико-химические показатели жидкого натриевого стекла Наименование показателя Значение показателя Силикатный модуль 2,7–3,3 Плотность при 20 °С, кг/м3 1360–1500 Массовая доля оксида кремния, % 24,8–36,7 Массовая доля оксида натрия, % 8,1–13,3 Массовая доля нерастворимого в воде остатка, % 1,8, не более 35

Таблица 2.3 – Физико-химические показатели сульфата алюминия технического (очищенного) Наименование показателя Значение показателя Неслеживающиеся пластинки, брикеты, куски, неопределенной Внешний вид формы и разного размера массой не более 10 кг белого цвета. Допускаются бледные оттенки серого, голубого или розового цвета Массовая доля оксида алюминия, % 16,0, не менее Массовая доля нерастворимого в воде 0,3, не более остатка, % Массовая доля железа в пересчете на 0,02, не более оксид железа (III), % Массовая доля мышьяка в пересчете на 0,001, не более оксид мышьяка, % В качестве пластифицирующих добавок применяли: – Кратасол ПФМ (ТУ 5745-365-05800142-2011); – Sika ViscoCrete 3180; – С-3 (ТУ 6-36-020429-625); – Melment марки F 15 G; – Melflux марки 2651 F. Добавка Кратасол ПФМ – порошок темно-коричневого, получаемый при многостадийном органическом синтезе. Добавка представляет собой сополимер на основе полиметиленнафталинсульфонатов гидрофобизирующего и воздухововлекающего натрия с компонента. добавлением Основные технические показатели добавки Кратасол ПФМ приведены в таблице 2.4. 36

Таблица 2.4 – Физико-химические показатели Кратасол ПФМ Наименование показателя Значение показателя Внешний вид Порошок темно-коричневого цвета Массовая доля воды, % 8,0, не более Показатель активности водородных 7,0–9,0 ионов 2,5%-ного водного раствора, ед. рН Массовая доля сухих веществ, % 95,0, не менее Содержание хлоридов, % 0,1, не более Суперпластификатор поликарбоксилатных Sika эфирах ViscoCrete 3180 суперпластификатор – это основанный Основные на технические характеристики суперпластификатора Sika ViscoCrete 3180 представлены в таблице 2.5. Таблица 2.5 – Технические характеристики Sika ViscoCrete 3180 Наименование показателя Значение показателя Основа Водные композиции модифицированных поликарбоксилатных эфиров Внешний вид Мутная жидкость светло-коричневого цвета Плотность, кг/м3 1060–1090 Показатель рН 4,0–6,0 Сохраняемость подвижности смеси, ч 3, не менее Пластифицирующий эффект без 125, не менее снижения прочности во все сроки твердения, мм Суперпластификатор С-3 – это порошок светло-коричневого цвета. Химический состав добавки представлен смесью полимерных соединений разной 37

относительной молекулярной массы, нейтрализованных едким натром. Добавку получают при конденсации технических лингосульфонатов и сульфокислот нафталина с формальдегидом. Основные показатели добавки С-3 приведены в таблице 2.6. Таблица 2.6 – Основные показатели суперпластификатора С-3 Наименование показателя Значение показателя Массовая доля активного вещества в 90, не менее пересчете на сухой продукт, % Показатель активности водородных 7,0–9,0 ионов (рН) водного раствора с массовой долей 2,5 % Пластифицирующий эффект без 125, не менее снижения прочности во все сроки твердения, мм Плотность, кг/м3, не менее 500, не менее Добавка Melment марки F 15 G – это основанный на модифицированных меламинформальдегидах легко сыпучий порошок аэрозольной сушки (таблица 2.7). Таблица 2.7 – Основные показатели Melment F 15 G Наименование показателя Значение показателя Внешний вид порошок белого цвета Химическая основа меламинформальдегид Насыпная плотность, кг/м3 550–850 Потери массы при нагревании, % 4,0 pH 20 % раствора при 20 °С 7,0–10,0 Рекомендуемая дозировка (масса 0,2–2,0 добавки % на массу вяжущего) 38

Добавка Melflux марки 2651 F – это основанный на модифицированных поликарбоксилатах легко сыпучий порошок аэрозольной сушки (таблица 2.8). Таблица 2.8 – Основные показатели Melflux 2651 F Наименование показателя Значение показателя Внешний вид порошок желтоватого цвета Химическая основа полиэфиркарбоксилат Насыпная плотность, кг/м3 300–600 Потери массы при нагревании, % 2,0 pH 20 % раствора при 20 °С 6,5–8,5 Рекомендуемая дозировка (масса 0,05–1,5 добавки % на массу вяжущего) В качестве редиспергируемых порошков применялись: – Neolith Р 4400; – Mowilith Pulver DM 1142 P; – VINNAPAS 5044N; – VINNAPAS 8031H; Добавка Neolith P4400 – сополимерный порошок, основанный на винилацетате и версатате винила. Основные показатели добавки приведены в таблице 2.9. Таблица 2.9 – Свойства редиспергируемого порошка Neolith P 4400 Наименование показателя Значение показателя Внешний вид Порошок белого цвета Система стабилизации Поливиниловый спирт Плотность, кг/м3 400–600 Содержание твердых частиц, % 98–100 Добавка Mowilith Pulver DM 1142 P – это порошок состоящий из поливинилового спирта и мономеров этилена, винилацетата. 39

Добавка VINNAPAS 5044N – редиспергируемый в воде дисперсионный порошок сополимера этиленвинилацетата с хорошей устойчивостью к омылению. Основные показатели добавки приведены в таблице 2.10. Таблица 2.10 – Основные показатели добавки VINNAPAS 5044N Наименование показателя Значение показателя Содержание твердого вещества, % 98,5–99,5 Насыпная плотность, кг/м3 400–500 Внешний вид Белый порошок Антикоагулянт-эмульгаторная система Поливиниловый спирт Размер частиц свыше 400 мкм, % 4, не более Свойства пленки Мутная, эластичная Добавка VINNAPAS 8031H –редиспергируемый в воде дисперсионный порошок тройного сополимера этилена, виниллаурата и винилхлорида. Основные показатели добавки приведены в таблице 2.11. Таблица 2.11 – Основные показатели добавки VINNAPAS 8031H Наименование показателя Значение показателя Тип смолы Тройной сополимер этилена, виниллаурата и винилхлорида Антикоагулянт Поливиниловый спирт Содержание твердого вещества, % 98,5–99,5 Внешний вид Белый порошок Насыпная плотность, кг/м3 400–500 Размер частиц свыше 400 мкм, % 4, не более Свойства пленки Мутная, гибкая В качестве гидрофобизирующих добавок применялись: – Zincum-5; – олеат натрия. 40

Добавка Zincum-5 – это гидрофибизирующей порошок на основе стеарата цинка. Основные показатели добавки Zincum-5 приведены в таблице 2.12. Таблица 2.12 – Основные показатели добавки Zincum-5 Наименование показателя Значение показателя Цвет порошка Белый, желтовато-белый Содержание оксида цинка, % 13,8, не менее Массовая доля воды, % 0,5, не более Плотность, кг/м³ 266 Температура плавления, °С 121 Содержание свободных жирных 0,41, не более кислот, % Добавка олеат натрия– это гидрофобизирующей порошок на основе олеата натрия. Основные показатели добавки олеат натрия приведены в таблице 2.13. Таблица 2.13 – Основные показатели добавки олеат натрия Наименование показателя Значение показателя Внешний вид Порошок белого, иногда желтоватого цвета Содержание олеата натрия, % 88–92 Содержание свободного NaOH, % 0,2–0,4 Растворимость при 200С, кг/кг 0,1 рН (10 кг/м3) при 200С 11 В качестве водоудерживающих добавки применяли добавку метилцеллюлозу марки FMC 2094. Добавка Mecellose FMC 2094 обладает свойством удерживать воду в растворе и противодействовать испарению, адсорбированию впитывающим основанием. Обеспечивает загущение раствора и улучшает его адгезионные свойства. Свойства и эффективность добавки Mecellose FMC 2094 при любом её применении определяется характеристиками приведенными в таблице 2.14. 41

Таблица 2.14 – Основные показатели добавки Mecellose FMC 2094 Наименование показателя Значение показателя Содержание активного вещества, % 90, не менее Содержание влаги, % 8, не более Содержание сульфатной золы, % 2, не более Плотность, кг/м3 250-550 Температура разложения, °С 220 В качестве подложек в работе применялся автоклавный газобетон D500, соответствующий требованиям ГОСТ 11118− 2009 [25]. Для затворения сухой строительной смеси применяли воду из хозяйственнопитьевого водопровода. 2.2 Методика оценки физико-механических свойств сухих строительных смесей и покрытий на их основе Истинную плотность исследуемых материалов определяли при помощи прибора Ле-Шателье. Образец материала в виде порошка высушивали в сушильном шкафу при температуре 100-110°С, после чего на технических весах отвешивали навеску порошка массой около 0,070 кг и помещали ее в стакан. Перед испытанием прибор Ле-Шателье наполняли обезвоженным керосином до нижней нулевой отметки, затем протирали тампоном из фильтровальной бумаги свободную от керосина часть прибор. В прибор Ле-Шателье небольшими порциями при помощи ложечки засыпали порошок до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не достигал одного из делений в пределах верхней градуированной части. Затем определяли уровень жидкости в приборе. Объем высыпанного порошка V (м3) определялся по разности отсчетов между конечным и начальным уровнями жидкости. Истинную плотность исследуемого материала ист (кг/м3) вычисляли по формуле: 42

 ист  где m1  m 2 , V (2.3) m1 m1 – первоначальная масса порошка со стаканом, кг; m 2 – масса остатка порошка со стаканом, кг. Для определения насыпной плотности порошков, используемых для проведения исследований, в стандартную воронку насыпали пробу материала массой около 1,5 кг. Затем под воронку помещали предварительно взвешенный мерный сосуд, вместимостью 0,001 м3, который заполнялся исследуемым материалом с небольшим избытком. Затем деревянной линейкой на уровне с краями сосуда срезали излишек порошка. Сосуд с исследуемым материалом взвешивали. Массу порошка находили вычитанием из полученного результата массы сосуда. Насыпную плотность материала нас (кг/м3) вычисляли по формуле: нас  где m , V (2.4) m – масса порошка, кг; V – объем сосуда, м3. Для определения средней плотности образцы исследуемого материала высушивали до постоянной массы при температуре 100-110 °С. Затем образцы материалы взвешивали с погрешностью 0,1 г и определяли их объем, используя в качестве измерительного прибора штангенциркуль. Каждую грань образца измеряли в трех местах. Размер каждой грани (a, b, c) вычисляли как среднее арифметическое значение трех последовательных измерений, проводимых в трех разных местах каждой грани. Среднюю плотность исследуемого материала ср (кг/м3) вычисляли по формуле: ср  m , V (2.5) где m – масса образца, кг; V – объем образца, м3, определяемый по формуле: V  a  b  c, 43 (2.6)

Прочность при сжатии получаемых в результате исследований образцов определяли при помощи испытательной машины типа ИР 5057-50 по ГОСТ 5802-86 [19]. Диапазон измерения усилий у испытательной машины ИР 5057-50 в зависимости от вида использованного силового датчика варьируется от 50 до 50 000 Н с точностью до 1 Н. Скорость перемещения траверсы изменяется при помощи встроенных регуляторов скорости, и может быть установлена в пределах от 0,06 до 6 м/ч. Прочность при сжатии R сж (Па) образцов определяли по формуле: R сж  где P , F (2.7) P – разрушающая сила, Н; F – площадь поперечного сечения образца до испытания, м 2. Удельную прочность при сжатии R уд (м2/с2) образцов покрытий на основе разрабатываемого состава ССС, определяли по формуле R уд  R сж ср (2.8) Для оценки адгезионной прочности покрытия на основе разрабатываемого состава применяли метод отрыва штампа (нормальный отрыв) по ГОСТ 313562007 [32]. Метод основан на определении силы отрыва штампа от поверхности покрытия. Изготавливали образцы: исследуемый отделочный состав. на подложку (газобетон), наносился Спустя 27 суток хранения образцов к отделочному покрытию с помощью эпоксидного клея (ЭДП-ТУ 0751-01848284381-00) приклеивали штампы квадратной формы размером 50х50 мм. Еще через 24 ч хранения образцы устанавливали горизонтально, прикрепляли к штампу динамометр и фиксировали силу, необходимую для отрыва штампа от испытуемого образца. Прочность сцепления отделочного состава с подложкой R адг , (Па) определяли по формуле: R адг  где P – сила отрыва, Н; 44 P , F (2.9)

F – площадь контакта штампа с покрытием, м 2. Усадочные деформации отделочного слоя штукатурного покрытия определяли с помощью оптического компаратора ИЗА-2 и вычисляли по формуле:  l0  li 100 , l0 (2.10) где l 0 – длина образца в начальный период твердения, мм; l i – длина образца в промежуточные периоды твердения, мм. Определение предела прочности при растяжении образцов на основе разрабатываемого отделочного состава проводили на разрывной машине ИР 505750 по ГОСТ 18299-72* [29]. Испытания проводили при температуре воздуха 20°С и относительной влажности воздуха 60 %. Образцы разрабатываемых составов размерами 0,010×0,01×0,05 м закрепляли в зажимах разрывной машины так, чтобы приложенные силы действовали равномерно по всему сечению образца, и ось каждого образца была расположена в направлении растяжения. Скорость деформирования составляла 0,06 м/ч. Образцы разрабатываемых составов, которые в процессе испытания разрушались перед зажимами или за пределами рабочей части (0,02 м), в расчёт не учитывались [29]. По результатам испытания не менее четырех образцов каждого состава проводили расчёт предела прочности при растяжении Rkog, Па, по формуле: R kog  FPi , SOi (2.11) где FP i – растягивающая нагрузка в момент разрыва, Н; SOi – начальная площадь поперечного сечения образца, м2. Модуль упругости вычисляли по диаграмме «напряжение - деформация» по тангенсу угла наклона к оси абсцисс касательной (Z), проведенной к начальному прямолинейному участку диаграммы. Для каждого образца вычисляли модуль упругости Eупр (Па) по формуле: Е упр  Rkogi  100 , i 45 (2.12)

где R kogi – предел прочности при растяжении в момент отрыва касательной от диаграммы «напряжение - деформация», Па; i – относительное удлинение при разрыве, м/м. Коэффициент теплопроводности отделочных покрытий λ (Вт/м∙К) в высушенном состояние определяли на образцах размером 0,1х0,1х0,025 м с использованием прибора ИТП-МГ4 «100». Коэффициент теплопроводности отделочных покрытий для условий эксплуатации А и Б определяли по ГОСТ Р 54855-2011 [33]. Определение расчетных характеристик». Для нахождения значения исследуемых отделочных покрытий для значений теплофизических эксплуатационной влажности условий эксплуатации А образцы помещали в эксикатор, в котором устанавливали относительную влажность 80%. Для нахождения значения отделочных покрытий для эксплуатационной влажности исследуемых условий эксплуатации Б образцы помещали в эксикатор, в котором устанавливали относительную влажность 97%. Образцы насыщали влагой до постоянной массы. 2.3 Методика оценки реологических и технологических свойств отделочных составов Определение пластическую прочности или предельного напряжения сдвига отделочной смеси проводили при помощи конического пластометра КП-3. Для этого в исследуемый состав погружали индентор (конус) и измеряли глубину погружения конуса под действием постоянной нагрузки P [19]. В момент достижения конусом равновесия напряжение сдвига  (Па) в составе становится равным пределу текучести τ о (Па). В этот момент определяли пластическая прочность отделочного состава η (Па) по формуле: η  τ  τ0  k  где η – пластическая прочность, Па; τ – напряжение сдвига, Па; 46 Р , h2 (2.13)

τ 0 , – предел текучести, Па; P – вес подвижной части прибора (нагрузка), кг; h – глубина погружения конуса в растворную смесь, м. k – коэффициент, зависящий от значения вершинного угла конуса, определяемый по формуле: k  1 α α  cos   ctg , 2 π 2  2 (2.14) где α – угол при вершине конуса (в его осевом сечении). Определение время высыхания покрытия на основе разрабатываемого состава проводили в соответствии с ГОСТ 19007-73* [30]. Степень высыхания отделочного состава оценивали по семибалльной шкале. Различные отделочные покрытия способны удерживать на своей поверхности стеклянные шарики или бумагу при заданной нагрузке. В ходе эксперимента определяли время, в течение которого отделочное покрытие превращается в покрытие с требуемой степенью высыхания (таблица 2.15) [30]. Таблица 2.15 – Определение степени высыхания отделочных покрытий Степень высыхания Характеристика поверхности покрытия после испытания 1 2 Стеклянные шарики, свободно насыпанные на поверхность 1 покрытия, полностью удаляются с нее мягкой волосяной кистью; при этом поверхность покрытия не повреждается 2 3 4 5 Бумага не прилипает к покрытию и не оставляет следа после снятия нагрузки 0,2 Н (0,020 кг) То же, после снятия нагрузки 2 Н (0,200 кг) Бумага не прилипает к покрытию после снятия нагрузки 20 Н (2 кг); при этом на покрытии виден след от нагрузки Бумага не прилипает к покрытию и не оставляет следа после снятия нагрузки 20 Н (2 кг) 47

Продолжение таблицы 2.15 1 6 7 2 Бумага не прилипает к покрытию, но оставляет след от нагрузки 200 Н (20 кг) после ее снятия Бумага не прилипает к покрытию и не оставляет след после снятия нагрузки 200 Н (20 кг) Определение водоудерживающей способности разрабатываемого отделочного состава проводили в соответствии с ГОСТ 5802-86 [19]. Перед испытанием на стеклянную пластинку размером 0,15×0,15 м и толщиной 5 мм укладывали 10 листов промокательной бумаги размером 0,15×0,15 м, предварительно взвешенной с погрешность до 0,1 г. Затем укладывали один слой марлевой ткани на промокательную бумагу, сверху устанавливали металлическое кольцо, имеющее внутренний диаметр 0,10 м и высоту 12 мм, после чего установку взвешивали. Тщательно перемешанную отделочную смесь укладывали вровень с краями металлического кольца и установку взвешивали. Спустя 10 минут металлическое кольцо с отделочной смесью осторожно снимали вместе с марлей, промокательную бумагу взвешивали с погрешностью до 0,1 г. Водоудерживающую способность отделочной смеси V (%) определяли по формуле: V  100  где m 2  m1 100 m 4  m3 (2.15) , m1 – масса промокательной бумаги до испытания, кг; m 2 – масса промокательной бумаги после испытания, кг; m 3 – масса установки без отделочной смеси, кг; m 4 – масса установки с отделочной смесью, кг. Испытание для каждой пробы выполняли три раза, водоудерживающую способность отделочной смеси вычисляли как среднее арифметическое значение всех испытаний. 48

2.4 Методика оценки гидрофизических свойств покрытий на основе разрабатываемой сухой строительной смеси Кинетику водопоглощения отделочных покрытий на основе разрабатываемой ССС оценивали по ГОСТ 5802-86 [19]. В ёмкость, наполненную водой с температурой 18–20°С, помещали образцы, предварительно высушенные до постоянной массы при температуре 100–110 °С. С интервалом в один час образцы взвешивали на обычных весах с погрешностью не более 0,1 %. Вынутые из воды образцы при взвешивании предварительно вытирали отжатой влажной тканью. Массу вытекшей из пор образца на чашку весов воды включали в массу насыщенного образца. Испытание проводили до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний отличались не более, чем на 0,1 %. Водопоглощение исследуемого образца по массе Wm в процентах определялось с погрешностью до 0,1 % по формуле: Wm = где mв -mс mc (2.16) m с – масса образца в сухом состоянии, кг; m в – масса образца после выдержки в эксикаторе с определённой влажностью воздуха, кг. Для оценки скорости водонасыщения определялся коэффициент диффузии влаги Д (м2/с), используя экспресс-метод [94]. При вычислении коэффициента диффузии влаги использовалась формула: R2 W ( t )  Wm ( t 1 ) Д  2  ln m 2 ,  t Wm ( t 3 )  Wm ( t 2 ) где (2.17) R – половина толщины покрытия, м; t – промежуток времени между измерениями влагосодержания по массе Wm, с; Wm(t1), Wm(t2), Wm(t3) – водопоглащение по массе образцов спустя 20, 40 и 60 минут после начала влагонасыщения, % . 49

Для нахождения коэффициента паропроницаемости определяли количество водяных паров, прошедших за время  при температуре 18–20 °С через 1 см2 поверхности покрытия в соответствие с ГОСТ 25898-2012 [31]. Исследуемый состав наносили на слой марли. После отверждения отделочного состава марлю закрепляли на стакане, в котором за счёт налитой воды создавали 100 %-ную относительную влажность воздуха. Для герметизации края стакана смазывали по окружности парафином. Стакан взвешивали на аналитических весах и помещали в эксикатор, в котором создавали 60 %-я относительную влажность воздуха. Периодические взвешивания стакана с затвердевшим слоем продолжали до того момента, когда его масса становилась постоянной величиной. Коэффициент паропроницаемости μ (мг/(мчПа)) покрытия на основе разрабатываемого состава ССС определяли по формуле: μ где Pδ , F  (E  e60  τ) (2.18) P – общее количество паров воды, перемещающейся путём диффузии через покрытие, соответствующее увеличению массы плёнки за время испытаний, мг; δ – толщина отделочного слоя, м; F – площадь отделочного слоя, м2; E – парциальное давление водяного пара при влажности 100 %, Па, (упругость водяного пара); e 60 – парциальное давление водяного пара при влажности 60 %, Па, (упругость водяного пара); τ – продолжительность испытания, ч. Водопоглощение при капиллярном подсосе разрабатываемых отделочных покрытий WКП определяли по ГОСТ 31356-2007 [32]. Изготавливали образцы размером 0,04х0,04х0,16 м, которые твердели в воздушно-сухих условиях при температуре 18–20оС и относительной влажности 50–60 %. По истечении 28 суток торцевые грани образцов обрабатывали штукатурной теркой для получения шероховатой поверхности. Боковые 50 грани образцов покрывали

водонепроницаемым составом. Образцы помещали торцевой гранью в ванну на сетчатую подставку. Ванну заполняли водой с температурой 15–25 °С таким образом, что торец балочки оказывался погружен в воду на 5–10 мм. Водопоглощение при капиллярном подсосе WКП кг/(м2  ч0,5 ) определяли по формуле: WКП  k W где m1  m 2 , S (2.19) m1 – масса сухого образца, кг; m2 – масса влажного образца после 24 часов влагонасыщения, кг; S – площадь увлажняемой грани образца, м2; kW – коэффициент учитывающий время насыщения образца. Для оценки противостоять способности воздействию разрабатываемых косых дождей отделочных определялся покрытий эквивалентный воздушный промежуток s d (м) [119]. Для этого использовали формулу: s d   x  d, где (2.20) d - толщина слоя материала, м; µx – безразмерный коэффициент паропроницаемости отделочного состава по сравнению с паропроницаемостью воздуха, определяемый по формуле: x  где в ,  (2.21) µx –коэффициент паропроницаемости воздуха мг/м∙ч∙Па; µ –коэффициент паропроницаемости отделочного состава мг/м∙ч∙Па. 2.5 Методика оценки пуццоланической активности материалов Пуццоланическую активность материалов определяли методом поглощения извести из известкового раствора [9,46]. Материал считается тем активнее, чем больше она поглощает извести из ее водного раствора за определенный промежуток времени. 51

При определении активности материала использовали два титрованных раствора: насыщенный раствор извести и 0,05 н. раствор соляной кислоты. Для приготовления раствора извести в бутыль емкостью 5 л помещали 10 г негашеной извести и заливали ее дистиллированной водой. Полученный раствор взбалтывали несколько раз в сутки. Через 3 суток бутыль вскрывали и отфильтровывали небольшое количество раствора. Затем отбирали 50 мл отфильтрованного раствора и титровали его 0,05 н. раствором соляной кислоты. Количество содержащегося в 50 мл насыщенном растворе Сa(OH) 2 определяли по формуле: И 0  VHCI  Т (2.22) где VHCI – количество 0,05 Н раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование, мл; Т – титр 0,05 Н раствора соляной кислоты, мг/мл. Раствор извести насыщали до тех пор, пока содержание Сa(OH) 2 в отфильтрованной пробе раствора объемом 50 мл И 0 не достигло 53 мг. Массовую концентрацию Сa(OH) 2 С 0 (мг/л) в насыщенном растворе определяли по формуле: С0  где И0 Vр  ра (2.23) Vрра – объем насыщенного раствора извести, отобранного для титрования, равный 50 мл. Таким образом, полученный насыщенный раствор извести имел концентрацию Сa(OH) 2 равную 1,06 г/л. Исследуемый материал измельчали в фарфоровой ступке до его прохождения через сито № 008. Затем полученный порошок высушивали до постоянной массы при температуре 100–1050С. Навеску порошка массой в 2 г, отвешенную предварительно на аналитических весах, осторожно засыпали в предварительно вымытую и высушенную емкость объемом 110 мл. Затем при помощи бюретки наливали в емкость 100 мл насыщенного раствора извести. 52

После этого емкость закрывали и энергично взбалтывали, следя за тем, чтобы ко дну емкости не пристала часть исследуемого порошка. В ходе проведения эксперимента емкость периодически взбалтывали. По истечении 2 суток со времени наполнения емкости из нее осторожно, без встряхиваний, при помощи пипетки отбирали для титрования 50 мл раствора в колбу емкостью 250 мл. Затем содержимое колбы титровали после добавления 2– 3 капель индикатора метилового оранжевого раствором 0,05 н. раствором соляной кислоты. Количество содержащегося в растворе Сa(OH) 2 И i (мг) определяли по формуле: И i  VHCI  Т (2.24) где VHCI – количество 0,05 Н раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование, мл; Т – титр 0,05 Н раствора соляной кислоты, мг/мл. Количество поглощенной извести Сa(OH) 2 1-им г исследуемого порошка за 2-ое суток A i (мг) определяли по формуле: Ai  И0  Иi (2.25) По окончанию титрования в емкость наливали при помощи бюретки 50 мл насыщенного раствора извести, взбалтывали содержимое в течение 1 мин. После прибавления в цилиндр 50 мл насыщенного раствора извести количество содержащегося в 50 мл полученного раствора Сa(OH) 2 И емк (мг) определяли по формуле И емк  И0  Иi . 2 (2.26) Эксперимент повторяли через каждый 2 суток, при этом при определении количества поглощенной извести A i (мг) формула (2.22) преобразовывалась в формулу: A i  И емк  И i , где И емк – количество содержащегося Сa(OH) 2 в 50 мл раствора, полученного в емкости после предыдущего титрования, мг. 53 (2.27)

Активность материалов А (мг) определяли количеством Са(ОН)2, которое поглотил 1 г наполнителя за 30 суток: 15 A   Аi . (2.28) i 1 2.6 Методы оценки кинетики тепломассопереноса в отделочном покрытии Оценку кинетики тепломассопереноса в отделочном покрытии проводили по средством эксперимента по исследованию тепло- и влагопереноса в материале покрытия при его увлажнении за счет поглощения паров воды из воздуха [72,75]. Для получения данных по распределению влаги по толщине отделочного слоя изготавливали образцы покрытия в виде дисков диаметром 100 мм и толщиной 5 мм. Образцы твердели в течение 28 суток в воздушно-сухих условиях при температуре 18-20оС и относительной влажности воздуха 50-60%. Затем их высушивали до постоянной массы при температуре 100-105оС. Боковые поверхности исследуемых образцов покрытий влагоизолировали парафином. После этого четыре плоскопараллельных диска указанных размеров размещали между двумя тепловыми камерами в соответствие с принципиальной схемой, представленной на рисунке 2.5. Рисунок 2.5 – Принципиальная схема экспериментальной установки В камерах поддерживались следующие температурно-влажностные условия: в камере 1 – температура t1=60оС, относительная влажность φ=100%, в 54

о камере 2 – температура t2=20 предотвращения потерь С, относительная влажность φ=50%. Для тепла вся экспериментальная установка теплоизолировалась. С интервалом в один час исследуемые образцы взвешивали на обычных весах с погрешностью не более 0,1 %. Образцы при взвешивании предварительно вытирали отжатой влажной тканью. Массу вытекшей из пор образца на чашку весов воды включали в массу насыщенного образца. Влагосодержание исследуемых образцов по массе u (кг/кг) определяли по формуле: u где mв  mс , mс (2.29) m с – масса образца в сухом состоянии, кг; m в – масса увлажненного образца, кг. Скорость влагонасыщения исследуемых образцов  u (кг/кг·ч) определяли для каждого часа отдельно по формуле: u  где m i1  m i , mс  t (2.30) m i , m i1 – масса увлажненного образца до и после влагонасыщения, кг; t – время влагонасыщения, принимаемое равным 1 ч. 2.7. Прочие методы исследований Для оценки минералогического состава добавки на алюмосиликатов разрабатываемого и гидросиликатов состава ССС кальция использовали и образцов метод основе смеси на основе дифференциально- термического анализа. Исследования проводили с помощью дериватографа «Термоскан-2» в интервале температур 20-1000°С при скорости нагрева 10 °С/мин. 55

Оценку фазового состава исследуемой добавки на основе смеси алюмосиликато и гидросиликатов кальция и известковых образцов, полученных с применением добавки, проводили с применением рентгеновской рабочей станции ARL 9900 WorkStation. Рентгенограммы получены на излучении кобальтового анода. Проведена рентгенометрическая диагностика минеральных фаз на основании дифракционной базы данных PDF-2 с применением программы Crystallographica Search Matchv 2,0,2,0 (Oxford Cryosystems). Определение количественных концентраций кристаллических минеральных образований выполняли полнопрофильным рентгенофазовым анализом (РФА) с применением программы DDMv.1.95d [18]. Для оценки процесса структурообразования в известковых композитах, полученных с использование добавки основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция, определили количество свободной извести в образцах. Содержание в образце свободного СаО определяли титрованием навески измельченного известкового образца соляной кислотой до тех пор, пока все свободные частицы СаО не будут нейтрализованы кислотой. В коническую колбу объемом 250 мл помещали предварительно измельченную и просеянную через сито № 008 навеску массой 1 г. Затем добавляли 150 мл дистиллированной воды, закрывали колбу часовым стеклом и не доводя до кипения, нагревали в течение 5 – 7 минут. После остывания в колбу добавляли 15 капель однопроцентного спиртового раствора фенолфталеина и проводили титрование 1 Н раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания содержимого. Титровали медленно с добавлением кислоты по каплям. Эксперимент заканчивали, когда при периодическом перемешивании в течение 10 мин раствор оставался бесцветным. Количество свободной извести определяли по формуле: A изв  где VHCl  2,804  K 100 , m (2.31) A изв – содержание активного СаО, %; VHCl – количество 1 Н раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование, мл; 56

2,804 – количество CaO, соответствующее 1 мл 1 Н раствора соляной кислоты, умноженное на 100; K – поправка к титру 1 Н раствора соляной кислоты; m – навеска измельченного образца состава, г. Морозостойкость отделочного покрытия на основе разрабатываемой ССС оценивали путем попеременного замораживания и оттаивания отделочного слоя, нанесенного на газобетонное основание, после 28 суток воздушно-сухого твердения. Производили визуальный осмотр поверхности после каждого цикла с целью обнаружения крошения, отслаивания материала и трещин по ГОСТ 100602012 [23]. Критерии отказа принимали согласно ГОСТ 6992-68 [20]. Для проведения испытаний применяли камеру морозильную с принудительной вентиляцией и автоматическим регулированием температуры и емкость для насыщения образцов водой с прибором, обеспечивающим поддержание температуры воды плюс 15-20°С. Образцы загружали в камеру после охлаждения в ней воздуха до температуры не выше минус 15 °С. Продолжительность одного замораживания составляла не менее 4 ч. После выгрузки из морозильной камеры образцы оттаивали в ванне с водой при температуре 15 – 20 °С в течение 4 ч. Морозостойкость разрабатываемого раствора по потере прочности при сжатии определяли путем испытаний по основному методу путем многократного попеременного замораживания и оттаивания образцов-кубов с ребром 0,07 м × 0,07 м в состоянии насыщения водой [32]. Морозостойкость оценивали путем сравнения прочности испытанных и контрольных образцов. Потерю прочности испытанных образцов Δ в процентах вычисляли по формуле:  R контр  R осн R контр 100 , (2.32) где Rконтр – среднее арифметическое значение предела прочности при сжатии контрольных образцов, МПа; Rосн – среднее арифметическое значение предела прочности при сжатии 57

образцов после испытания их на морозостойкость, МПа. Образцы считали выдержавшими испытание, если потеря прочности Δ не превышала 10%. Наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое при испытании выдерживали образцы, принимали за марку раствора по морозостойкости. Морозостойкость контактной зоны определяли по прочности сцепления слоя отделочного состава с основанием после циклов замораживания и оттаивания образца по методу отрыва штампа по ГОСТ 10060-2012 [23]. 2.8 Статистическая обработка результатов испытаний Для оценки достоверности полученных экспериментальных данных проводили их статистическую обработку. Точность проведенных измерений оценивали, определяя абсолютную и относительной погрешности Δхi и  по формулам: х i  x  x i ,  где x  100 , x (2.33) (2.34) х – истинное значение измеряемой величины; хi – значение, полученное при i-м измерении (наблюдений); x – среднее арифметическое значение измерений. Результаты, вызывающие подозрение, проверяли с помощью критерия Шофене. Среднее арифметическое значение x вычисляли по формуле: n x где x i 1 i , n хi – значение, полученное при i-м измерении (наблюдений); (2.35) n – общее число наблюдений. Среднее квадратическое отклонение измерений определяли по формуле:   x  x , n 2 i 58 (2.36)

где хi – среднее арифметическое значение i-го испытания; x – среднее арифметическое значение измерений; n – общее число наблюдений. Коэффициент вариации (V) рассчитывали по формуле: V где   100 , x (2.37) σ – среднеквадратическое отклонение; x – среднее арифметическое значение измерений Значения доверительных интервалов, покрывающих параметр , при условии выполнения нормального закона распределения, рассчитывали, с учетом заданных коэффициентов надежности () и вероятности (Р), по формуле:     P x  t   xt   2   , n n  (2.38) где n – объем выборки; t – такое значение аргумента функции Лапласа Ф(t), при котором выполняется условие: (t )   / 2. (2.39) Точность оценки при этом составляла:  t  , n (2.40) Для доказательства выполнения нормальности закона распределения применяли критерий Пирсона, который определяли по формуле:  n i  n i 2     ,  n i   2 где ni – эмпирические частоты; n i – теоретические частоты. 59 (2.41)

Глава 3. Обоснование выбора компонентов при создании теплоизоляционных сухих строительных смесей 3.1 Анализ влияния наполнителей на механизм передачи тепла в исследуемых растворных композитах За счет использования в теплоизоляционных штукатурных растворах эффективных высокопористых паропроницаемости, низкой наполнителей плотности и можно добиться теплопроводности высокой получаемых отделочных покрытий [42,43]. В настоящее наполнителями для время наиболее распространенными теплоизоляционных ССС минеральными являются вспученный вермикулитовый песок и вспученный перлитовый песок [2,61,71,101]. Данные наполнители обладают высокой открытой микропористостью, что приводит к увеличению водопотребности отделочных составов. Следствием этого является расслаивание отделочных составов, уменьшение водостойкости и прочности композитов на их основе. К снижению прочности композитов также приводит неравномерное распределение концентраций напряжений вокруг частиц наполнителей из-за их сложной не изометрической формы. В связи с этим перспективным является использование наполнителей с закрытой пористостью, что обеспечит низкую водопотребность штукатурных отделочных составов с их применением. К таким наполнителям можно отнести стеклянные полые микросферы и зольные микросферы алюмосиликатные [56,92,93]. Использование в качестве наполнителя для ССС микросфер позволяет повысить водостойкость получаемых растворных композитов за счет снижения в них объема открытых пор. Полученные композиты также характеризуются повышенной прочностью благодаря отсутствию неравномерного распределения концентраций напряжений вокруг частиц микросфер. Недостатком существующих на данный момент теплоизоляционных ССС, использующих в составе микросферы, является низкая паропроницаемость получаемых при их 60

использовании покрытий [77]. Причиной низкой паропроницаемости данных покрытий является то, что микросферы из-за своей структуры не способны пропускать влажный воздух. Он может проходить через данные покрытия только по порам, возникающим в структуре композита. В таких композитах в подавляющем большинстве случаев в качестве вяжущего использовался цемент, растворы на основе которого также отличаются не высокой паропроницаемостью. Данный недостаток существенного ограничивает использование цементных ССС, наполненных микросферами, в качестве наружной отделки. Это связно с тем, что для минимизации количества конденсирующейся влаги в толще стены каждый последующий слой в конструкции ограждения в направление от внутренней поверхности к наружной должен обладать меньшей теплопроводностью и большим паропроницанием по сравнению с предыдущим. Например, в случае использование цементных ССС, наполненных микросферами, для наружной отделки газобетона марок D400-D600, теплопроводность таких покрытий может быть ниже или близка к теплопроводности газобетона, но паропроницание этих покрытий будет в несколько раз ниже паропроницания газобетона. В результате в зимний период времени в газобетонных ограждениях, отделанных цементными ССС, наполненными микросферами, под поверхностью отделочного покрытия может скапливаться влага, что снизит срок службы отделочного покрытия, а также может вызвать отслоение его фрагментов и появление на нем сетки из мелких волосяных трещин [10,53]. Повысить паропроницаемость теплоизоляционных ССС возможно за счет замены цемента на известь-пушонку. Растворные композиты на основе известкового вяжущего обладают значительно большей паропроницаемостью. Также использования извести-пушонки вместо цемента в качестве вяжущего в теплоизоляционных ССС, наполненных микросферами, даст следующие преимущества: - из-за меньшего диаметра частиц извести, по сравнению с цементом, возможно уменьшить объем вяжущего в композите, что позволит улучшить теплоизоляционные свойства получаемых покрытий; 61

- меньшая плотность известкового вяжущего по сравнению с цементом, позволит уменьшить плотность получаемых теплоизоляционных композитов, тем самым увеличивая их теплоизоляционные свойства. В данной работе предложено использовать в качестве теплоизоляционного штукатурного состава для наружной отделки газобетона известковые ССС, в которых в качестве наполнителя использованы полые стеклянные микросферы и зольные микросферы алюмосиликатные. Для выбора наиболее эффективного наполнителя необходимо исследовать сложный процесс теплопереноса через отделочное покрытие. Тепло через отделочный слой наружных стен зданий передается 3 способами: излучением, теплопроводностью, конвекцией. В пустотах внутри штукатурного слоя и вблизи поверхности наружного ограждения преобладает теплоперенос посредством конвекции и излучения [39,80]. В самом материале штукатурного покрытия тепло в основном передается посредством теплопроводности [57]. В работе представлены результаты оценки теплоизоляционных свойств растворных композитов, полученных с применением различных высокопористых наполнителей. Учитывая, что на теплопроводность штукатурных покрытий в значительной степени зависит от их поровой структуры, были проведены исследования изменения структуры порового пространства растворных композитов по мере наполнения их различными высокопористыми наполнителями [66]. Результаты исследований порового пространства композитов, полученных с использованием вспученного вермикулитового песка, представлены на рисунке. 3.1, композитов, полученных с использование вспученного перлитового песка, представлены на рисунке. 3.2. При использовании вспученного вермикулитового песка (рисунок 3.1, кривая 1) и вспученного перлитового песка (рисунок 3.2, кривая 3) общая пористость растворных композитов увеличивается с 60,8% до 80,2% и 72,4% соответственно. 62

90 80 1 Пористость, % 70 60 2 50 40 3 30 20 10 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Количество наполнителя, % от массы извести Рисунок 3.1 – Структура порового пространства растворных композитов, полученных с использованием вспученного вермикулитового песка: 1 – общая пористость; 2 – открытая пористость; 3 – закрытая пористость. 90 80 1 Пористость, % 70 60 50 2 40 3 30 20 10 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Количество наполнителя, % от массы извести Рисунок 3.2 – Структура порового пространства растворных композитов, полученных с использованием вспученного перлитового песка: 1 – общая пористость; 2 – открытая пористость; 3 – закрытая пористость. 63

Увеличение общей пористости в этих композитах происходит в основном за счет роста количества открытых пор, образующихся из-за высокой водопотребности данных наполнителей. Открытая пористость растворных композитов наполненных вспученным веркмикулитовым песком увеличивается с 40,7% до 53,1% (рисунок 3.1, кривая 2), наполненных вспученным перлитовым песком с 40,7% до 47,7% (рисунок 3.2, кривая 2). Рост закрытой пористости менее значителен, и происходит за счет высокой микропористости данных наполнителей. Результаты исследований порового пространства композитов, полученных с использование стеклянных полых микросфер, представлены на рисунке. 3.3, композитов, полученных с использование зольных микросфер алюмосиликатных, представлены на рисунке. 3.4. 90 80 1 Пористость, % 70 60 3 50 40 30 20 2 10 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Количество наполнителя, % от массы извести Рисунок 3.3 – Структура порового пространства растворных композитов, полученных с использованием стеклянных полых микросфер: 1 – общая пористость; 2 – открытая пористость; 3 – закрытая пористость. 64

90 80 1 Пористость, % 70 60 50 2 40 30 20 3 10 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Количество наполнителя, % от массы извести Рисунок 3.4 – Структура порового пространства растворных композитов, полученных с использованием зольных микросфер алюмосиликатных: 1 – общая пористость; 2 – открытая пористость; 3 – закрытая пористость. Наполнение растворного композита полыми стеклянными микросферами позволяет повысить общую пористость с 60,8% до 81,0% (рисунок 3.3, кривая 1). Наполнение зольными микросферами алюмосиликатными повышает общую пористость с 60,8% до 67,2% (рисунок 3.4, кривая 1). Рост общей пористости при использовании микросфер происходит за счет увеличения закрытой пористости из-за полой структуры данных наполнителей. Закрытая пористость композитов, наполненных полыми стеклянными микросферами, увеличивается с 20,1% до 56,9% (рисунок 3.3, кривая 3), композитов наполненных зольными микросферами алюмосиликатными увеличивается с 20,1% до 40,0% (рисунок 3.4, кривая 3). Растворные композиты, наполненные микросферами, характеризуются меньшей открытой пористостью по сравнению с контрольными композитами. В дальнейших исследованиях все наполнители брались в количестве 40% от массы извести, т.к. при содержании наполнителей более 40% значительно ускоряется рост водопотребности растворов, полученных с использованием вспученного вермикулитового и перлитового песка, что может привести к 65

значительному снижению прочности получаемых на основе таких растворов композитов. С ростом общей пористости у получаемых растворов закономерно снижается теплопроводность. Композиты, полученные с применением полых стеклянных микросфер, обладают более низкой теплопроводностью по сравнению с композитами, полученными с применением других наполнителей. Теплопроводность в сухом состоянии композитов, наполненных стеклянными полыми микросферами, составляет λ=0,105 Вт/м·К, наполненных вспученным вермикулитовым песком – λ=0,140 Вт/м·К, наполненных вспученным перлитовым песком –λ=0,155 Вт/м·К, наполненных зольными микросферами алюмосиликатными – λ=0,165 Вт/м·К. Степень замкнутости пор и размер пор оказывают влияние на конвективную составляющую теплопереноса в строительном материале. В сообщающихся друг с другом крупных порах возникают потоки воздуха, увеличивающие конвективную составляющую теплопереноса и ухудшающие теплоизоляционные свойства материала [17]. Согласно [62] конвективная составляющая теплопереноса в пористом материале начинает существенно влиять на его теплозащитные качества при критическом значении критерия Рэлея Raкр > 40. В работе [84] показано, что в ходе эксплуатации материалов в стене реальная величина критерия Рэлея Raкр значительно ниже 40. Это означает, что вид наполнителя не оказывает влияния на конвективную составляющую теплопереноса . Для оценки способности штукатурных покрытий противостоять переносу тепла за счет теплового излучения были определены коэффициенты излучения ε исследуемых композитов при помощи тепловизора Testo 882 и электронного термометра ТЭН-5 [35]. На рисунке 3.5 представлены снимки исследуемых отделочных покрытий, сделанные тепловизором, и соответствующие снимкам линейные температурные профили. Установлено, что коэффициент излучения ε, а, следовательно, и способность исследуемых растворных композитов отражать тепло, не зависит от используемого наполнителя. Для всех исследуемых композитов коэффициент излучения составил ε=0,93. 66

Рисунок 3.5 – Снимки исследуемых соответствующие снимкам линейные растворных композитов и температурные профили, сделанные тепловизором. Наполнитель: а) полые стеклянные микросферы; б) зольные микросферы алюмосиликатные; в) вспученный вермикулитовый песок; г) вспученный перлитовый песок. 67

3.2 Оценка влияния наполнителей на кинетику влагопереноса в исследуемых растворных композитах В ходе эксплуатации газобетонных ограждающих конструкций из-за конденсации влаги на границе отделочное покрытие – газобетон может наблюдаться частичное разрушение отделочного покрытия [123]. Эксплуатационные свойства пористых материалов в значительной степени определяются интенсивностью происходящих в них процессов тепломассопереноса [10,53,67]. В ходе увлажнения материала в каждой точке пористого пространства происходит процесс адсорбции влаги, который имеет свои макро и микроскопические закономерности. Описание макрокинетики протекания адсорбционных процессов увлажнения пористой системы как однородной среды при определенных условиях предложено Я.Б.Зельдовичем [45]. Согласно его теории увлажняемая пористая среда может рассматриваться как однородная, в каждой ее точке протекает кинетический процесс увлажнения. Учет особенности массопереноса в стеновых конструкциях, в том числе и в отделочном слое, позволит подобрать оптимальное решение при разработке рецептуры теплоизоляционной ССС для отделки газобетона. Для оценки кинетики влагопереноса в разрабатываемом покрытии исследовались процессы массопереноса в растворных композитах, полученных с использованием в качестве наполнителей зольных микросфер алюмосиликатных и вспученного вермикулитового песка. Зависимость влагосодержания u в растворном композите, полученном с использованием зольных микросфер алюмосиликатных, от времени увлажнения τ представлена на рисунке 3.6, в растворном композите, полученном использованием вспученного вермикулитового песка – на рисунке 3.7. 68 с

Влагосодержание, u, (кг/кг)∙10-3 180 160 140 2 1 120 3 100 80 60 4 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Время увлажнения τ, ч 16 18 Рисунок 3.6 – Зависимость влагосодержания в растворном композите, полученном с использованием зольных микросфер алюмосиликатных, от времени Влагосодержание, u, (кг/кг)∙10-3 увлажнения: 1 – 1-ый слой, 2 – 2-ой слой, 3 – 3-ий слой, 4 – 4-ый слой. 300 250 1 2 200 3 150 4 100 50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Время влагонасыщения, ч Рисунок 3.7 – Зависимость влагосодержания в растворном композите, полученном с использованием вспученного вермикулитового песка, от времени увлажнения: 1 – 1-ый слой, 2 – 2-ой слой, 3 – 3-ий слой, 4 – 4-ый слой. 69

Из-за разности величин упругости водяного пара с разных сторон образца наблюдается диффузия водяного пара через растворный композит в сторону пониженных температур. влагосодержания В совпадает данном с случае направлением направление градиента температурного градиента. Установлено, что слой 1 характеризуется наиболее высокими значениями максимального влагосодержания После u. 18 часов влагопоглощения влагосодержание 1 слоя композита, полученного с использованием зольных микросфер алюмосиликатных, составило u=168,2∙10-3 кг/кг (рисунок 3.6. кривая 1), 1 слоя композита, полученного с использованием вспученного вермикулитового песка, составило u=286,5∙10-3 кг/кг (рисунок 3.7. кривая 1). Величина влагосодержания u 2-го, 3-го и 4-го слоев последовательно уменьшалась по мере их удаления от источника влаги. Более высокое максимальное влагосодержание использованием вспученного растворного композита, вермикулитового полученного песка, с объясняется преобладанием в поровой структуре данных композитов открытой пористости [54]. Анализ данных, приведенных на рисунках 3.6 и 3.7, позволил описать закономерности увлажнения при заданных влажностях воздуха уравнением w  wmax [1 - exp(-bx)] (3.1) где wmax – максимальное значение влагосодержания, кг/кг; b – константа скорости увлажнения,ч-1 . Для покрытий, полученных с использованием зольных микросфер алюмосиликатных, по мере удаления слоя от зоны с более высокой влажностью наблюдалось уменьшение значения константы скорости увлажнения от 0,1740 до 0,0422 ч-1. Для покрытий, полученных с использованием вспученного вермикулитового песка, по мере удаления слоя от зоны с более высокой влажностью наблюдалось уменьшение значения константы скорости увлажнения от 0,2017 до 0,0450 ч-1. Коэффициент корреляции варьировался в пределах от 0,9780 до 0,9976. 70

Установлено, полученного с что в процессе использованием увлажнения зольных растворного алюмосиликатных композита, микросфер, влагосодержание по сечению материала распределено достаточно неравномерно. Наибольший перепад влагосодержания между крайними 1-ым и 4-ым слоями составил 108,9∙10-3 кг/кг, он наблюдался спустя 10 часов с момента увлажнения. Влагосодержание в растворном композите, полученном с использованием вспученного перлитового песка, распределено значительно более неравномерно по сечению материала. Наибольший перепад влагосодержания между крайними 1м и 4-м слоями спустя 10 часов увлажнения составил 201,0∙10-3 кг/кг. На рисунке 3.8 представлены данные, характеризующие распределение влагосодержания по сечению образцов растворных композитов в момент времени, когда материалы перестали активно поглощать влагу и влагосодержание образцов достигло максимального значения. Влагосодержание, u, (кг/кг)∙10-3 350.0 300.0 2 250.0 200.0 150.0 1 100.0 50.0 0.0 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 Толщина, мм Рисунок 3.8 Распределение влагосодержания по толщине растворного композита: 1 – зольные микросферы алюмосиликатные; 2 – вспученный вермикулитовый песок. 71

Установлено что влагосодержание в растворном композите, полученном с использованием зольных алюмосиликатных микросфер, распределено более равномерно по сечению материала, по сравнению с влагосодержание в растворном композите, полученном с использованием вспученного вермикулитового песка. На основание проведенных исследований можно сделать вывод, что растворный композит, полученный с использованием зольных микросфер алюмосиликатных, способно лучше противодействовать температурно-влажностным деформациям, возникающим в слое отделки. 3.3 Определение активности наполнителей Пуццоланическая активность является одной из характеристик, позволяющих оценивать эффективность использования наполнителей в составе ССС. Действие пуццоланического эффекта в известковых ССС проявляется в химическом взаимодействии аморфного кремнезема, содержащегося в наполнителе, с известью. При этом в получаемых покрытиях образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, упрочняющие растворные композиты. В работе оценена пуццоланическая активность 4 исследуемых в работе высокопористых наполнителей. Предварительно был определен оксидный состав используемых в работе высокопористых наполнителей, который приведен в таблице 3.1. Таблица 3.1 – Оксидный состав высокопористых наполнителей Наполнитель 1 Стеклянные полые микросферы Зольные микросферы алюмосиликатные Содержание оксидов, % SiO2 Na2O Al2O3 MgO FexOy K2O Пр. 2 3 4 5 6 7 8 73,0 26,5 0,2 0,0 0,2 0,0 0,1 55,0 1,5 35,0 1,5 2,5 2,9 1,6 72

Продолжение таблицы 3.1 1 Вспученный перлитовый песок Вспученный вермикулитовый песок Количество 2 3 4 5 6 7 8 73,9 0,0 13,2 0,0 0,8 4,9 7,2 40,6 3,8 14,9 24,5 5,9 10,1 0.2 поглощенного Са(ОН)2 различными наполнителями из известкового раствора, в зависимости от времени проведения эксперимента, представлено на рисунке 3.9 350.0 Количество Ca(OH)2, мг/г 300.0 250.0 1 200.0 150.0 3 100.0 2 50.0 4 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Время, сут Рисунок 3.9 – Активность высокопористых наполнителей по поглощению Са(ОН)2 из известкового раствора: 1 – стеклянные полые микросферы; 2 – зольные микросферы алюмосиликатные; 3 – вспученный перлитовый песок; 4 – вспученный вермикулитовый песок. 73

Высокая пуццоланическая активность стеклянных полых микросфер, составляющая 313,0 мг/г (рисунок 3.9, кривая 1), вызвана большим содержанием SiO2 в данном наполнителе – 73,0 % (таблица 3.1), при этом значительная часть SiO2 содержится в стенках микросфер в аморфном кремнеземе [48,87]. Меньшая, чем у стеклянных полых микросфер, пуццоланическая активность зольных микросфер алюмосиликатных, составляющая 68,2 мг/г (рисунок 3.9, кривая 2), объясняется меньшим содержанием SiO2 в данном наполнителе – 55,0%. Также меньшая пуццоланическая активность зольных микросфер алюмосиликатных объясняется меньшей удельной поверхностью частиц данного наполнителя. Удельная поверхность полых стеклянных микросфер составляет 1142,9 м 2/кг, удельная поверхность зольных микросфер алюмосиликатных 131,1 м 2/кг. Вспученный перлитовый песок характеризуется довольно высокой пуццоланической активностью – 147,7 мг/г (рисунок 3.9, кривая 3), что вызвано высоким содержанием в нем SiO2– 73,9 %. Низкая пуццоланическая активность всученного веркмикулитового песка, составляющая 35,6 мг/г (рисунок 3.9, кривая 4), объясняется меньшим, чем у других исследуемых наполнителей, содержанием SiO2 – 40,6 %. Эксперимент по определению пуццоланической активности стеклянных полых микросфер продолжали до тех пор, пока количество гидроксида кальция, поглощенного наполнителем, не переставало изменяться. Стеклянные полые микросферы продолжали активно поглощать Са(ОН)2 вплоть до 70 сут, затем скорость поглощения замедлилась и к 90 сут активность достигла 480,5 мг/г. Для исследования возможных новообразований на поверхности стеклянных полых микросфер были сделаны их электронно-микроскопические снимки при помощи электронного микроскопа VEGA3 TESCAN до и после проведения эксперименты, которые представлены на рисунке 3.10. Как известно, стеклянные полые микросферы представляют собой замкнутые газонаполненные шарики разного диаметра практически идеальной сферической формы (рисунок 3.10 (а)). Эти шарики имеют четко выраженные границы. 74

а) б) Рисунок 3.10 – Электронно-микроскопический снимок стеклянных полых микросфер: а – до эксперимента по определению активности наполнителей; б – после эксперимента по определению активности наполнителей На снимке наполнителя, сделанном после проведения эксперимента по определению пуццоланической активности, не наблюдается четкой границы у стеклянных микросфер (рисунок 3.10 (б)). Новообразованиями на поверхности микросфер предположительно являются гидросиликатами кальция, образовавшимися в результате реакции гидроксида кальция и аморфного кремнезема, содержащегося в стенках микросфер. 3.3 Анализ распределения микросфер в структуре растворного композита Форма микросфер и большой диапазон диаметров обеспечивают наиболее компактную укладку за счет минимального отношения площади поверхности к занимаемому объему. Применяя стеклянные полые микросферы и зольные микросферы алюмосиликатные, можно получить оптимальную структуру композита. Для материалов теплоизоляционного типа оптимальной можно считать структуру, при которой достигается наибольшее наполнение композита легкими с аморфным 75

строением частицами твердой фазы [73,98]. При этом размер ячеек защемленного воздуха должен быть значимо менее 2 мм, что исключит конвективную составляющую теплопереноса. Для определения оптимального содержания наполнителя необходимо решить геометрическую задачу о максимальном заполнении пространства шарами микросфер. В работах [7,69] предложено 2 решения, позволяющих добиться максимального процента занятого пространства. Для решеток гексагонального и гранецентрированного кубического типа плотность упаковки равна η1=0,7405 (рисунок 3.11). а) б) Рисунок 3.11 – Схемы упаковки микросфер: а – гексагональная; б – гранецентрированная кубическая [7,69] Рассмотрим модель композита, состоящего из вяжущего и микросфер. Рассматриваемая модель построена на основании следующего положения: частицы вяжущего имеют одинаковые размеры, микросферы имеют одинаковые размеры и разделены между собой прослойкой вяжущего постоянной толщины [65]. При этом толщина прослойки вяжущего между микросферами равна 2 диаметрам частиц вяжущего dСС1, а каждая отдельная микросфера покрыта слоем вяжущего толщиной dСС1. Такая структура композитов будет формироваться за счет того, что в начальный момент структурообразования в растворе из-за высокой пуццоланической активности микросфер будет наблюдаться перенос частиц вяжущего к стенкам микросфер. Определим количество частиц извести, способных вступить в взаимодействие с 1 стеклянной полой микросферой и с 1 зольной микросферой 76

алюмосиликатной. Согласно проведенным в главе 2.1 предварительным исследованиям объем 1 стеклянной полой микросферы 8,177·10-15 м3. Масса 1 микросферы составит 1,717·10 -12 кг. Активность стеклянных полых микросфер составляет 313,0 мг/г, следовательно, с 1 микросферой во взаимодействие вступит 0,537 ·10-12 кг извести. Объем 1 частицы извести 6,5·10 -17 м3, масса 1 частицы извести 1,398·10-13 кг извести. Таким образом, с 1 стеклянной полой микросферой во взаимодействие вступит 4 частицы извести. Объем 1 зольной микросферы алюмосиликатной 2,323 ·10 -13 м3. Масса 1 микросферы составит 1,394·10 -10 кг. Активность стеклянных полых микросфер составляет 68,2 мг/г, следовательно, с 1 микросферой во взаимодействие вступит 9,507·10-12 кг извести. Таким образом, с 1 зольной микросферой алюмосиликатной во взаимодействие вступит 41 частица извести. В рассматриваемой модели доля микросфер в объеме композита максимальная, а вяжущее выполняет роль связующего компонента, создавая материал конгломератного строения. Модель представлена на рисунке 3.12. dК1 VВ dМ1 dВ1 VМ1 Рисунок 3.12 – Схема модели композита: где dМ1 – диаметр микросферы, dВ1 – диаметр 1 частицы вяжущего, dК1 – диаметр 1 микросферы с прослойкой вяжущего, VМ1 –объем 1 микросферы, VВ – объем вяжущего. 77

Для исследуемого композита любого объема выполняется следующее равенство: V  VМ  VВ ; (3.2) где V – объем композита, м3; VВ – объем вяжущего, м3; VМ – объем микросфер, м3. VМ  N М  VМ1 ; где NМ – количество микросфер в рассматриваемом объеме композита, шт; (3.3) VМ1 – средний объем 1 микросферы, м3. В рассматриваемом композите каркасом являются микросферы, покрытые прослойкой толщиной в 1 частицу вяжущего dВ1. Для определения объема 1 микросферы с прослойкой связующей смеси VК1, м3 использовали равенство: π  d 3К1 d 3К1  d 3М1 VК1   VСМ1  VМ1  VМ1   VМ1 ; 6 d 3М1 (3.4) где VВМ1 – объем прослойки вяжущего вокруг 1 микросферы, м 3; dК1– диаметр 1 микросферы с прослойкой вяжущего, м; dМ1– диаметр 1 микросферы, м. Для решеток гексагонального и гранецентрированного кубического типа для любого объема рассматриваемого композита справедливо следующее равенство: Таким образом, N M  VК1  0,7405  V; общий объем вяжущего для любого (3.5) объема рассматриваемого композите VВ можно рассчитать по формуле: VВ  N M  VСМ1  0,2595  V; (3.6) % Для определения оптимальное содержание микросфер M от массы вяжущего по формуле: M%  VМ  ρ М VВ  ρ В   В где ρВ – истинная плотность вяжущего, кг/м3; ρМ – истинная плотность микросфер, кг/м3; 78 (3.7)

η – плотность упаковки частиц вяжущего. Для расчета плотности упаковки частиц вяжущего использовали формулу: В  mВ ρ В  VР (3.8) где mВ – масса вяжущего, кг; VР – объем растворного композита, м3. На основе полученных зависимостей в работе сравнивали 4 различных по виду используемых в них материалов композита: – 1 вариант: наполнитель – стеклянные полые микросферы; вяжущее – известь-пушонка; – 2 вариант: наполнитель – стеклянные полые микросферы; вяжущее – цемент; – 3 вариант: наполнитель – зольные микросферы алюмосиликатные; вяжущее – известь-пушонка; – 4 вариант: наполнитель – зольные микросферы алюмосилкатные; вяжущее – цемент. Исходные данные для расчетов представлены в таблицах 2.1, 3.2. Таблица 3.2 – Расчетные характеристики вяжущих Диаметр 1 частицы Истинная Плотность связующей смеси плотность упаковки частиц dВ1, м вяжущего ρВ, кг/м3 вяжущего η Известь-пушонка 2,67·10-6 2150 0,474 Цемент 5,00·10-6 3000 0,733 Материал Схемы расположения частиц вяжущего и наполнителя в сравниваемых композитах представлены на рисунке 3.13. 79

а) б) в) 80

г) Рисунок 3.13 – Схемы расположения частиц вяжущего и наполнителя в композитах: а – 1 вариант; б – 2 вариант; в – 3 вариант; г – 4 вариант. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.3. Таблица 3.3 – Расчетные характеристики композитов. Объем вяжущего в Объем Вариант композита микросфер в композите VМ , % композите VВ прослойка вокруг микросфер VВМ, % заполнение пространства между микросферами VВП, % Оптимальное содержание микросфер от массы вяжущего Плотность композита ρ, кг/м3 M %, % 1 41,43 32,62 25,95 17,3 684 2 26,99 47,06 25,95 3,5 1663 3 60,45 13,60 25,95 89,9 766 4 51,17 22,88 25,95 28,6 1381 Установлено, что с увеличением диаметра микросфер уменьшается объем вяжущего в композите VВ за счет снижения объема прослойки вокруг микросфер VВМ..Увеличение диаметра 1 микросферы dМ1 в 3,05 раза при замене в композите стеклянных полых микросфер на зольные микросферы алюмосиликатные, 81

уменьшает объем известкового вяжущего VВ в композите с 58,57% до 39,55%, уменьшает объем цементного вяжущего VВ в композите с 73,01% до 48,83%. Также выявлено, что с увеличением диаметра частиц вяжущего увеличивается объем вяжущего в композите VСС за счет увеличения объема прослойки вокруг микросфер VСМ.. Увеличение диаметра 1 частицы вяжущего dВ1 в 1,87 раза при замене в композите известкового вяжущего на цементное, увеличивает объем вяжущего VВ в композите, наполненном стеклянными полыми микросферами, с 58,57% до 73,01%, увеличивает объем вяжущего VВ в композите, наполненном зольными микросферами алюмосиликатными, с 39,55% до 48,83%. Выводы по главе 3 1. Обоснована возможность увеличения паропроницаемости и снижения теплопроводности теплоизоляционных отделочных покрытий, использующих в составе в качестве наполнителя зольные микросферы алюмосиликатные, а в качестве вяжущего известь. 2. Рассмотрен механизм передачи тепла через покрытия на основе известковой теплоизоляционной сухой строительной смеси в зависимости от вида использованного наполнителя. Выявлено, что способность отделочного покрытия отражать тепло, а также конвективная составляющая теплопереноса не зависит от вида используемого наполнителя. Установлено, что коэффициент излучения ε не зависит от используемого наполнителя и для всех исследуемых покрытий, независимо от вида используемого наполнителя, коэффициент излучения составил ε=0,93. Теплопроводность в сухом состоянии композитов, наполненных стеклянными полыми микросферами, составляет λ=0,105 Вт/м·К, наполненных вспученным вермикулитовым песком – λ=0,140 Вт/м·К, наполненных вспученным перлитовым песком – λ=0,155 Вт/м·К, наполненных зольными микросферами алюмосиликатными – λ=0,165 Вт/м·К. 3. Определена пуццоланическая активность исследуемых наполнителей методом поглощения извести из известкового раствора. Установлено, что 82

пуццоланическая активность стеклянных полых микросфер составляет 313,0 мг/г, зольных микросфер алюмосиликатных – 68,2 мг/г, вспученного перлитового песка – 147,7 мг/г, вспученного вермикулитового песка – 35,6 мг/г. 4. Рассмотрена пространственная модель теплоизоляционного композита оптимальной структуры, состоящего из вяжущего и микросфер. Рассчитано оптимальное содержание микросфер. Спрогнозирована средняя плотность композитов оптимальной структуры для каждой пары «вяжущее - наполнитель»: известь – стеклянные полые микросферы; цемент – стеклянные полые микросферы; известь – зольные микросферы алюмосиликатные; цемент – зольные микросферы алюмосиликатные. Установлено, что за счет снижения объема вяжущего и снижения его средней плотности при замене цемента на известь у отделочных составов повышаются теплоизоляционные свойства. 5. Исследовано влияния вида наполнителя на поровую структуру получаемых растворных композитов. Установлено, что при использование вспученного вермикулитового и перлитового песка происходит увеличение общей пористости композитов за счет роста количества открытых пор, образующихся изза высокой водопотребности данных наполнителей. Увеличение закрытой пористости у данных композитов менее значительно, и происходит за счет высокой микропористости данных наполнителей. Рост общей пористости при использовании микросфер происходит за счет увеличения закрытой пористости из-за полой структуры данных наполнителей, при этом количество открытых пор уменьшается. 83

Глава 4. Разработка рецептуры теплоизоляционной сухой строительной смеси 4.1 Физико-химические свойства добавки на основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция Теплоизоляционные отделочные составы на известковом вяжущем для наружной отделки стен широко не используются, т.к. считается, что они не обладают требуемыми эксплуатационными свойствами. В работах [64,89] для повышения влагостойкости, долговечности и трещиностойкости отделочных составов на известковом вяжущем в их рецептуру предлагается вводить синтетические цеолиты, органоминеральные добавки и гидросиликаты кальция. Установлено, что используя специализированные модифицирующие добавки, можно значительно улучшить эксплуатационные свойства известковых покрытий. В работе предлагается использовать в качестве модифицирующей добавки для разрабатываемой теплоизоляционной ССС смесь гидросиликатов и алюмосиликатов кальция. В работах [82,83] показано, что при введении в известковую смесь гидросиликатов кальция значительно увеличивается прочность получаемых композитов. В работах [6 1,88] установлено, что использование в качестве модифицирующие добавки алюмосиликатов кальция позволяет значительной ускорить структурообразование известковой смеси. В качестве рабочей гипотезы принято предположение, что при введение в известковую смесь одновременно гидросиликатов и алюмосиликатов кальция возможно получить характеризующиеся вяжущее, улучшенными позволяющие получить техническими и композиты, эксплуатационными свойствами. На первой стадии негашеную известь гасили водой. Затем в эту смесь вливали раствор жидкого стекла, содержащий 122,4 г/л SiO2 и 47,4 г/л Na2O. Образовавшуюся пульпу перемешивали в течение 15 минут. Затем отфильтровывали осадок, для чего полученную суспензию обезвоживали, 84

помещая на фильтровальную бумагу. В ходе эксперимента по получению осадка исследовали влияния температурной обработки на синтез гидросиликатов кальция. Для этого изменяли температурные условия, в которых происходили реакции по синтезу гидросиликатов. Результаты проведенных исследований представлены в таблице 4.1. Таблица 4.1 – Оценка влияния параметров температурной обработки компонентов на характеристики осадка, получаемого на 1 стадии синтеза Параметры температурной обработки Вода для гашения извести Известковый раствор Раствор Характеристики осадка жидкого стекла Отсутствует Отсутствует Отсутствует Осадок отсутствует 60 0С Отсутствует Отсутствует Осадок отсутствует Наблюдается образование небольшого 60 0С До кипения Отсутствует количества осадка, осадок практически не поддается обезвоживания 60 0С До кипения Наблюдается образование осадка, осадок 40 0С слабо поддается обезвоживания Наблюдается образование осадка, осадок Отсутствует До кипения слабо поддается обезвоживания, в осадке 60 0С наблюдается значительное количество не вступившего в реакцию Са(OH)2 Наблюдается выпадение значительного 60 0С До кипения 60 0С количества осадка, осадок очень хорошо поддается обезвоживания При взаимодействии растворов извести и жидкого стекла, не подвергнутых температурной обработки, не наблюдалось образования осадка. Температурная обработка только известкового раствора приводит к образованию незначительного количества осадка, который практически не поддавался 85

обезвоживанию, что, видимо, свидетельствует о сохранение в суспензии значительной доли не вступившего в реакцию жидкого стекла. Температурная обработка всех рассматриваемых компонентов, участвующих в реакции синтеза добавки на 1 стадии, позволяет получить значительное количество осадка. Полученный осадок очень хорошо поддается обезвоживания, что свидетельствует о незначительном содержании в нем не вступившего в реакцию жидкого стекла. При этом, благодаря нагреву воды, которая используется для гашения извести, в полученном осадке не наблюдается большого количества частиц не вступившей в реакцию извести. Поэтому в дальнейшем была принята следующая технология синтезе добавки на первой стадии – негашеную известь гасили водой, нагретой до 600С, и полученный раствор доводили до кипения и вливали в него раствор жидкого стекла, нагретый до 60 0С. На втором стадии отфильтрованный осадок обрабатывали 10%-ным раствором сульфата алюминия до тех пор, пока рН показатель полученной смеси не опускался до 6,5. Выбор данной величины рН объясняется тем, что при данном значение рН полученная смесь имеет нейтральный характер и как следствие дальнейшая реакция по образования гидросиликатов и алюмосиликатов кальция невозможна. Полученную смесь вновь отфильтровывали. Осадки, образовавшиеся на первой и второй стадии, высушивали при 100-1050С в течение 12 часов. Для оценки целесообразности принятой двухстадийной технологии синтеза добавки дальнейшие исследования проводили параллельно для добавок, образовавшиеся на первой и второй стадии [3]. Свойства образцов модифицирующих добавок, полученных на 1 и 2 стадии, представлены в таблице 4.2. Оксидный состав модифицирующих добавок, полученных на 1 и 2 стадии, представлен в таблице. 4.3. 86

Таблица 4.2 – Свойства образцов добавок, полученных на 1 и 2 этапе Стадия Истинная синтеза Внешний вид плотность ρист, плотность ρнас, поверхность Sуд, добавки кг/м3 кг/м3 м2/кг* 2100 380 2140 240 Порошок 1 стадия белого цвета Порошок 2 стадия белого цвета Насыпная Удельная 680 57100 1380 163300 Примечание.* Над чертой представлены данные по удельной поверхности Sуд, полученные на приборе ПСХ-12 методом фильтрации газа через пористые тела, под чертой – данные, полученные на приборе Sorbi – M по многоточечному методу БЭТ. Таблица 4.3 – Оксидный состав добавок, полученных на 1 и 2 этапе Стадия синтеза добавки Наименование оксидов и их содержание, % SiO2 CaO Al2O3 Na2O MgO SO3 Прочее 1 стадия 43,76 37,61 2 стадия 37,05 31,07 10,98 - 16,71 1,38 9,80 - 0,99 9,84 0,54 0,26 Анализ данных, представленных в таблице 4.3, свидетельствует, что в составе модифицирующей добавки, полученной на 1 стадии, преобладают оксиды SiO2, СаO, Na2O. Данный оксидный состав характерен для гидросиликатов кальция. В составе модифицирующей добавки, полученной на 2 стадии синтеза, при сохранение значительной доли оксидов SiO2, СаO, Na2O дополнительно появились оксиды Al2O3, и Это SO3. позволяет предположить, что минералогический состав добавки дополнился гипсом и цеолитами. Для оценки минералогического состава добавок, полученных на 1 и 2 стадии синтеза, был проведен их РФА анализ. Рентгенограмма образцов добавки полученной на 1 стадии, представлена на рисунке 4.1. Рентгенограмма образцов добавки, полученной на 2 стадии, представлена на рисунке 4.2. 87

89 Рисунок 4.1 – Рентгенограмма образцов добавки, полученной на 1 стадии синтеза 88

90 1 Рисунок 4.2 – Рентгенограмма образцов добавки, полученной на 2 стадии синтеза 89

РФА показал, что минералогический состав добавки, полученной на 1 стадии, представлен минералами тоберморитовой группы, А (d=3.037, d=3.201, d=1.818), портландитом, А (d=2.631, d=4.940, d=1.681), кальцитом, А (d=2.109, d=3.034, d=1.878). РФА добавки, полученной на 2 стадии, показал, что в ее минералогическом составе сохранились гидросиликаты кальция, представленные минералами тоберморитовой группы, А (d=3.049, d=3.203, d=1.826, d=1.676) и твердым раствором CSH(B) в виде слабозакристаллизованного геля, А (d = 2.181, d = 1.882, d =1.741). Дополнительно в минералогическом составе добавки были обнаружены гипс, А (d=7.638, d=4.298) и полуводный гипс, А (d=6.063, d=2.801, d=3.490, d=1.852, d=1.698). Также учитывая то, что в оксидном составе добавки, полученной на 2 стадии синтеза, обнаружено значительное содержание Al2O3 – 10,98, но в результате РФА не было обнаружено минералов, содержащих Al2O3, можно предположить, что в добавке присутствует рентгеноаморфная фаза, содержащая алюмосиликаты кальция [40]. На рисунке 4.3 представлены электронно-микроскопические снимки синтезируемых добавок, полученных на 1 и 2 стадии синтеза. а) б) Рисунок 4.3 – Электронно-микроскопический снимок добавки: а – полученной на 1 стадии синтеза; б – полученной на 2 стадии синтеза. 90

Анализ данных, представленных на рисунке 4.3, свидетельствует, что структура добавка состоит из частиц пластинчатой и игловатой форм различного размера. Учитывая, что высокая пуццоланической активность по отношению к вяжущему является одним из основных требований, предъявляемых к модифицирующим добавкам, была оценена пуццоланическая активность добавок, полученных на 1 и 2 стадии синтеза. Методика определения пуццоланической активности модифицирующих добавок основана на способности аморфного кремнезем поглощать известь из известкового раствора, связывая ее в низкоосновные гидросиликаты кальция [6,107]. Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 4.4. 800 Количество Ca(OH)2, мг/г 700 600 2 500 400 300 200 1 100 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Время, сут Рисунок 4.4 – Активность разработанных добавок по поглощению Са(ОН) 2 из известкового раствора: 1 – добавки, полученной на 1 стадии синтеза; 2 – добавки, полученный после 2 стадии синтеза. Установлено, что добавка, полученная после 1 стадии синтеза, характеризуется довольно высокой пуццоланической активностью, составляющей 238,6 мг/г (рисунок 4.4, кривая 1). Пуццоланическая активность добавки, 91

полученной после 2 стадии синтеза, выше в 3,2 раза и составляет 762,5 мг/г (рисунок 4.4, кривая 2). Увеличение пуццоланической активности добавки, получаемой после 2 стадии синтеза, можно объяснить появлением в ее составе алюмосиликатов и увеличением удельной поверхности добавки. Эксперимент по определению пуццоланической активности для добавок, полученных на 1 и 2 стадии, продолжали до тех пор, пока количество гидроксида кальция, поглощенного добавками, не перестало изменяться. Добавка, полученная на 1 стадии, продолжала активно поглощать Са(ОН)2 вплоть до 40 суток, затем скорость поглощения замедлилась и к 90 сут активность достигла 285,0 мг/г. Добавка, полученная на 2 стадии, продолжала активно поглощать Са(ОН)2 значительно дольше, вплоть до 90 суток, при этом ее активность достигла 1280,0 мг/г. 4.2 Оценка влияния добавки на основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция на свойства известковых композитов Эффективность применения добавок, полученных на 1 и 2 стадии, оценивали по изменению реологических свойств известкового смеси. Пластическую прочность измеряли с помощью конического пластометра КП-3. В ходе проведения эксперимента по исследованию реологических свойств известковой смеси, содержание добавок, полученных на 1 и 2 стадии синтеза, было принято равным 10% от массы извести. Водоизвестковое отношение было принято равным В/И=1,0. Кривые кинетики набора пластической прочности приведены на рисунке 4.5. Анализ пластограмм, представленных на рисунке 4.5, показал, что добавка, полученная на 2 стадии синтеза, значительно ускоряет скорость набора пластической прочности известковой смеси и спустя 5 часов после затворения пластическая прочность составляет =30,7 кПа (рисунок 4.5, кривая 3). Пластическая прочность контрольного состава спустя 5 часов составила =3,1кПа 92

(рисунок 4.5, кривая 1). Добавка, полученная на 1 стадии синтеза, ускоряет скорость набора пластической прочности известковой смеси незначительно и спустя 5 часов после затворения составляет =4,3 кПа (рисунок 4.5, кривая 2). Пластическая прочность τ, кПа 100 90 80 70 60 50 3 40 30 2 20 10 1 0 01 21 32 43 45 65 76 87 98 9 10 10 12 11 11 Время, ч Рисунок 4.5 – Изменение пластической прочности известковой смеси: 1 – контрольный состав на известковом вяжущем; 2 – состав на известковом вяжущем с использованием добавки, полученной на 1 стадии синтеза; 3 - состав на известковом вяжущем с использованием добавки, полученной на 2 стадии синтеза. Также для оценки эффективности применения добавок, полученных на 1 и 2 стадии, исследовали кинетику набора прочности при сжатии получаемых с использованием добавок известковых композитов. В ходе проведения эксперимента по исследованию кинетики набора прочности при сжатии известковых композитов, содержание добавок, полученных на 1 и 2 стадии синтеза, было принято равным 10% от массы извести. Водоизвестковое отношение было принято равным представлены на рисунке 4.6. 93 В/И=1,0. Результаты исследований

Предел прочности при сжатии Rсж, МПа 2.5 2.0 3 1.5 2 1.0 1 0.5 0.0 0 3 7 14 Время, сут 28 Рисунок 4.6 – Кинетика твердения известковых композитов: 1 – контрольный состав на известковом вяжущем; 2 – состав с использованием добавки, полученной на 1 стадии синтеза; 3 - состав с использованием добавки, полученной на 2 стадии синтеза. При анализе экспериментальных данных, приведенных на рисунке 4.6, установлено, что введение в известковый состав разработанных добавок повышает прочность при сжатии получаемых известковых композитов. Введение в состав добавки, полученной на 1 стадии синтеза, повышает прочность при сжатии образцов в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения на 54,7% (рисунок 4.6, кривая 2) по сравнению с контрольными образцами. Введение в состав добавки, полученной на 2 стадии синтеза, повышает прочность при сжатии образцов в возрасте 28 суток воздушно-сухого твердения на 187,2% (рисунок 4.6, кривая 3) по сравнению с контрольными образцами. При этом выявлено, что в образцах, полученных с использованием разработанных добавок, снизилось содержание свободной извести по сравнению с контрольными образцами. В известковых композитах после 28 суток твердения в 94

воздушно-сухих условиях содержание свободной извести составило 49,1% (контрольный состав), в композитах с использованием добавки, полученной на 1 стадии синтеза, содержание свободной извести составило 40,2%, в композитах с использованием добавки, полученной на 2 стадии синтеза, содержание свободной извести составило 28,6% [106]. Представленные выше данные доказывают целесообразность принятой двухстадийной технологии синтеза. В дальнейшем в работе использовали добавку, полученную после 2 стадий синтеза. Был проведен ДТА анализ известковых образцов (контрольный состав) и известковых образцов, полученных с добавлением синтезируемой добавки с помощью установки «Термоскан-2». Анализ проводили в интервале температур 20-1000°С в атмосфере воздуха при скорости нагрева 5°С/мин. На рисунке 4.7 представлены полученные в результате проведения эксперимента кривые дифференциально-термического анализа образцов. Рисунок 4.7 – Кривые дифференциально-термического анализа образцов: 1контрольный образец; 2- образец с применением синтезированной добавки. При анализе кривых дифференциально-термического анализа образцов на обеих термограмм обнаружен тепловой эффект при температуре 80-150оС, 95

связанный с удалением из образцов свободной воды. На термограмме образца, полученного с использованием синтезированной добавки, наблюдается эндотермический эффект при температуре 150-210оС, составляющий Q=1,817 Дж (рисунок 4.7, кривая 2), обусловленный дегидратацией двуводного гипса до полуводного. Интенсивный эндоэффект на обеих термограммах в интервале 500560оС связан с дегидратацией портландита. При сравнении термограмм выявлено, что тепловой эффект, связанный с дегидратацией портландита, в контрольных образцов больше и составляет Q=25,41 Дж (рисунок 4.7, кривая 2), что, видимо, обусловлено большим содержанием в данных образцах портландита. Тепловой эффект при температуре 800-1000оС характеризует диссоциацию кальцита в обоих образцах. Для определения оптимального содержания полученной синтезируемой добавки в известковом составе исследовали кинетику набора прочности при сжатии получаемых с использованием добавки известковых композитов. Содержание добавки варьировалось от 0 до 15 %. Результаты проведенных исследований представлены в таблице 4.4. Таблица 4.4 – Прочность известкового композита с синтезируемой добавкой Содержание добавки, % от Прочность при сжатии Rсж, МПа, сут массы извести 7 14 28 0 0,33 0,63 0,86 2 0,67 1,21 1,45 5 0,85 1,62 1,95 10 1,15 1,93 2,47 15 1,19 1,98 2,58 При анализе экспериментальных данных выявлено, что максимальный прирост прочности в известковых композитах наблюдается при введении синтезируемой добавки в количестве 15 % от массы извести. При этом прочность известковых композитов, полученных при введении синтезируемой добавки в количестве 15 % от массы извести всего на 4,5% выше прочности известковых 96

композитов, полученных при введении синтезируемой добавки в количестве 10 % от массы извести. Поэтому увеличение содержания синтезируемой добавки в рецептуре разрабатываемой ССС выше 10 % не целесообразно. 4.3 Исследование возможности применения отходов производства газобетона в рецептуре разрабатываемой теплоизоляционной ССС Согласно закону сродства структур, использование в рецептуре разрабатываемой ССС материалов, близких по структуре к газобетону, позволит повысить сродство структуры получаемого отделочного покрытия и подложки газобетона. [60,61,97,41]. При производстве газобетонных блоков образуется большое количество отходов (сырец от калибровки, дробленый брак). Исходя из закона сродства структур, предложено использовать размолотые отходы производства газобетона в составе разрабатываемой теплоизоляционной CCC. Отходы производства газобетона размалывались в мельницах различной конструкции. Варьированием времени помола получили молотый газобетон с различной удельной поверхностью Sуд. Для выбора оптимальной тонкости помола и дозировки отходов производства газобетона оценивали влияние данных факторов на прочность известковых композитов. Содержание молотого газобетона изменяли от 0 до 30% от массы извести. Результаты исследований представлены на рисунке 4.8. Установлено, что при использовании размолотых отходов производства газобетона повышается прочность получаемых растворных композитов. Выявлено, что при увеличении тонкости помола молотого газобетона повышается прочность известковых композитов. При добавлении молотого газобетона в количестве 20% от массы извести прирост прочности максимальный и в зависимости от тонкости помола газобетона составляет от 19 до 35% (рисунок 4.8). Дальнейшее увеличение содержания молотого газобетона вызывает снижение прочности. 97

Прочноссть при сжатии R, МПа 1.20 1.15 2 1.10 3 1.05 1.00 1 0.95 0.90 0.85 0.80 0% 10% 20% 30% Количество газобетона, % от массы извести Рисунок 4.8 – Зависимость прочности при сжатии растворных композитов от количества используемых молотых отходов производства газобетона, В/И=1: 1 – удельная поверхность молотого газобетона Sуд=375 м2/кг; 2 – удельная поверхность молотого газобетона Sуд=635 м2/кг; 3 – удельная поверхность молотого газобетона Sуд=1082 м2/кг. Эффективность применения размолотых отходов производства газобетона также оценивали по изменению реологических свойств получаемой растворной смеси. Содержание молотого газобетона составляла 20% от массы извести. Результаты исследований представлены на рисунке 4.9. В результате анализа пластограмм, представленных на рисунке 4.9, установлено, что растворная смесь с добавлением молотого газобетона характеризуется ускоренным набором пластической прочности. При этом выявлено, что с увеличением тонкости помола молотого газобетона скорость набора пластической прочности растворной смеси увеличивается. Спустя 9 часов после затворения пластическая прочность контрольного состава была равна =0,70 кПа (рисунок 4.9, кривая 1), состава с добавлением молотого газобетона с удельной поверхностью Sуд=375 м2/кг составила =2,90 кПа (рисунок 4.9, кривая 98

2), состава с добавлением молотого газобетона с удельной поверхностью S уд=635 м2/кг - =5,02 кПа (рисунок 4.9, кривая 3), состава с добавлением молотого газобетона с удельной поверхностью S уд=1082 м2/кг - =8,48 кПа (рисунок 4.9, кривая 4). 25 Пластическая прочность τ, кПа 22.5 20 17.5 15 12.5 10 4 7.5 3 5 2 1 2.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Время, ч 8 9 10 11 12 Рисунок 4.9 – Изменение пластической прочности растворной смеси, В/И=1: 1 – контрольный состав на известковом вяжущем; 2 – состав с добавлением молотого газобетона с удельной поверхностью Sуд=375 м2/кг; 3 – состав с добавлением молотого газобетона с удельной поверхностью Sуд=635 м2/кг; 4 – состав с добавлением молотого газобетона с удельной поверхностью Sуд=1082 м2/кг. В дальнейшем в работе использовали молотый газобетон с удельной поверхностью Sуд=635 м2/кг при его содержание в составе разрабатываемой теплоизоляционной ССС в количестве 20% от массы извести. Молотый газобетон с удельной поверхностью Sуд=1028 м2/кг не использовали, т.к. его измельчение до данного размера связано со значительными энергетическими затратами. 99

4.4 Реологические и технологические свойства разрабатываемой теплоизоляционной сухой строительной смеси Разрабатываемую теплоизоляционную ССС предлагается использовать как для внутренней, так и для наружной отделки стен. Поэтому покрытия на основе разрабатываемой ССС должны быть водостойкими, то есть их коэффициент размягчения должен составлять не менее 0,80. Установлено, коэффициент размягчения К разм контрольных образцов на основе извести составляет 0,35. Добавлением в известковый состав 10 % синтезируемой добавки позволяет повысить водостойкость известкового состава. Водостойкость полученных композитов составила Кразм=0,77. Для повышения водостойкости получаемых композитов до нормативной было принято решение использовать в составе разрабатываемой ССС белый цемент. Для оценки эффективность применения в составе разрабатываемой ССС белого цемента и определения оптимальной его дозировки были определены прочность при сжатии и водостойкость получаемых с использованием разрабатываемой добавки и белого цемента растворных композитов. При этом содержание белого цемента варьировалось от 0 до 30 % от массы извести. Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 4.10. Прочноссть при сжатии R, МПа 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 0% 10% 20% Количество белого цемента, % от массы извести 30% Рисунок 4.10 – Зависимость прочности при сжатии растворных композитов от содержания белого цемента. 100

Экспериментальные данные свидетельствует, что использование в составе разрабатываемой ССС белого цемента позволяет повысить прочность получаемых растворных композитов. Оптимальным содержанием белого цемента в составе ССС было принято 20% от массы извести, т.к. при дальнейшем увеличение содержание белого цемента рост прочности не значителен. Кроме того увеличение содержания белого цемента выше значительному снижению паропроницаемости, 20% может привести к увеличению плотности и теплопроводности покрытий на основе разрабатываемой ССС. Добавлением в известковый состав одновременно синтезируемой добавки и белого цемента в количестве 20% от массы извести позволяет повысить водостойкость отделочного состава и увеличить Кразм полученных композитов до 0,84. Исходя из того, что разрабатываемый состав, включающий известь, модифицирующую добавку, белый цемент и молотые отходы производства газобетона, характеризуется достаточно быстрым набором пластической прочности, для замедления структурообразования предложено включить в него дополнительно пластифицирующую добавку. Различные пластифицирующие добавки вводились в количестве 1% от массы извести. Водоизвестковое отношение В/И было принято равным 1,0. Результаты исследований представлены на рисунке 4.11. Анализ пластограмм (рисунок 4.11) свидетельствует, что применение пластифицирующих добавок позволяет снизить скорость структурообразованию. Так, в возрасте 3 часов с момента затворения пластическая прочность состава с добавкой Melflux 2651 F составила τ = 0,66 кПа (рисунок 4.11, кривая 2) , а состава без пластифицирующих добавок τ = 38,03 кПа (рисунок 4.11, кривая 1). Пластическая прочность спустя 3 часа после затворения состава с добавкой C - 3 составила τ = 17,36 кПа (рисунок 4.11, кривая 3), состава с добавкой Melment F15 составила τ = 2,90 кПа (рисунок 4.11, кривая 4), состава с добавкой Sika-3180 составила τ = 7,17 кПа (рисунок 4.11, кривая 5), состава с добавкой Кратасол ПФМ составила τ = 13,06 кПа (рисунок 4.11, кривая 6). 101

Рисунок 4.11 – Изменение пластической прочности растворной смеси с добавлением различных пластифицирующих добавок: 1 – разрабатываемый состав (известь, белый цемент, модифицирующая добавка, молотые отходы производства газобетона); 2 – разрабатываемый состав с добавкой Melflux 2651 F; 3 – разрабатываемый состав с добавкой C-3; 4 – разрабатываемый состав с добавкой Melment F15; 5 – разрабатываемый состав с добавкой Sika-3180; 6 – разрабатываемый состав с добавкой Кратасол ПФМ. Приведенные данные (рисунок 4.11) свидетельствует, что добавки на основе поликарбоксилатов (Melflux 2651 F, Melment F15, Sika-3180) обеспечивают больший пластифицирующий эффект по сравнению с добавками на основе лигносульфоната нафталина (С-3, Кратасол ПФМ). Это подтверждается значениями водоредуцирующих эффектов, приведенных в таблице 4.5. 102

Таблица 4.5 – Значение водоредуцирующего коэффициента Содержание добавки, % от массы извести Наименование пластификатора 0,7 1,0 Melflux 2651 F 1,49 1,58 Melment F15 1,31 1,38 Кратасол ПФМ 1,21 1,26 Sika-3180 1,27 1,34 С-3 1,24 1,29 Учитывая, что пластифицирующий добавка эффект, Melflux было 2651F показала принято решение наилучший использовать ее в дальнейшем при разработке теплоизоляционной ССС. Для улучшения когезионных и адгезионных свойств и увеличения прочности разрабатываемых покрытий, в рецептуру ССС предложено вводить редиспергируемые порошки. Для оценки эффективности применения различных редиспергируемых порошков в составе разрабатываемой ССС измеряли прочность при сжатии после 28 суток твердения в воздушно-сухих условиях растворных композитов, полученных на основе следующего состава: известьпушонка; синтезируемая добавки в количестве 10% от массы извести, 20% белый цемент в количестве 20% от массы извести, молотые отходы производства газобетона в количестве 20% от массы извести, пластификатора Melflux 2651F в количестве 1% от массы извести, редиспергируемый порошок в количестве 5 % от массы извести. Результаты проведенных исследований сведены в таблицу 4.6. Наибольшую прочность после 28 суток твердения в воздушно-сухих условиях, составляющую Rсж= 5,67 МПа, показал композит с добавкой VINNAPAS 8031H в количестве 5 % от массы извести. Редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H использовали в работе дальнейшем при разработке состава теплоизоляционной ССС. 103

Таблица 4.6 – Прочность при сжатии растворных композитов Наименование редиспергируемого Прочность при сжатии в возрасте порошка 28 суток, МПа Контрольный состав (без 4,35 редиспергируемого порошка) Neolith 7200 5,30 VINNAPAS 5044N 5,21 VINNAPAS 8031H 5,67 Pulver DM 1142 5,58 Выводы по главе 4 1. Предложено использовать в теплоизоляционных ССС модифицирующую добавку, получаемую по двустадийной технологии синтеза. Определен химический и минералогический состав добавок, получаемых на первой и второй стадии синтеза модифицирующей добавки. Установлено, что в составе добавки, полученной на 1 стадии синтеза, преобладают оксиды SiO2, СаO, Na2O. Минералогический состав добавки, полученной на 1 стадии синтеза, в основном представлен гидросиликатами тоберморитовой группы. В составе добавки, полученной на 2 стадии синтеза при сохранение значительного доли оксидов SiO2, СаO, Na2O дополнительно обнаружены оксиды Al2O3, и SO3. Минералогический состав добавки, полученной на 2 стадии синтеза, представлен гидросиликатами тоберморитовой группы, гипсом, алюмосиликатами кальция. 2. Доказана целесообразность принятой двухстадийной технологии синтеза модифицирующей добавки. Определена пуццоланическая активность добавок, полученных после 1 и 2 стадии, методом поглощения извести из известкового раствора. Установлено, что добавка, полученная после 1 стадии синтеза, характеризуется пуццоланической активностью, составляющей 238,6 мг/г. Пуццоланическая активность добавки, полученной после 2 стадии синтеза, выше 104

в 3,2 раза и составляет 762,5 мг/г. Установлены закономерности твердения известковых растворов в присутствии добавок, полученных на 1 и 2 стадии синтеза. Выявлено, что введение в состав добавки, полученной на 1 стадии синтеза, повышает прочность при сжатии известковых композитов в 1,55 раза. Введение в состав добавки, полученной на 2 стадии синтеза, повышает прочность при сжатии известковых композитов в 2.87 раза. Установлено, что добавка, полученная на 2 стадии синтеза, ускоряет скорость набора пластической прочности известковой смеси через 5 часов после затворения в 9,9 раза. Подобрана оптимальная концентрация предлагаемой модифицирующей добавки, составляющая 10 % от массы извести. 3. Обоснована целесообразность применение в составе разрабатываемой теплоизоляционной ССС размолотых отходов производства газобетона. Определена оптимальная тонкость помола молотого газобетона и его дозировка, составляющая 20 % от массы извести. 4. Для регулирования структурообразования разрабатываемого состава ССС предложено включить в его рецептуру пластифицирующую добавку на основе поликарбоксилатных эфиров Melflux 2651 F. Значение водоредуцирующего коэффициента при использовании добавки Melflux 2651 F в количестве 1% от массы извести составило 1,58. Оценена эффективность использования различных редиспергируемых порошков в составе разрабатываемой ССС. Установлено что добавка VINNAPAS 8031H позволяет на 30% повысить прочность получаемых композитов. 105

Глава 5. Эксплуатационная стойкость отделочного слоя на основе теплоизоляционной сухой строительной смеси 5.1 Исследования влияния наполнителей на гидрофизические свойства теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов Физико-механические свойства отделочных покрытий в значительной степени зависят от их капиллярно-пористой структуры. Ее особенности определяют характер взаимодействия материала с влагой, проникающей в покрытие при его нахождении в воздушно-влажной среде. Также влага может попадать в материал покрытия в результате непосредственного контакта с водой из-за действия косых дождей. Для выбора наиболее эффективного высокопористого наполнителя для разрабатываемой теплоизоляционной ССС были исследованы гидрофизические свойства получаемых покрытий. В качестве высокопористых наполнителей использованы стеклянные полые микросферы, зольные микросферы алюмосиликатные, вспученный вермикулитоый песок, вспученный перлитовый песок. Наполнители взяты в количестве 40% от массы извести. Проведена оценка кинетики водопоглощения покрытий. Определены коэффициенты диффузии влаги Д, м2/с, коэффициенты паропроницаемости µ, мг/м∙ч∙Па, коэффициенты размягчения Кразм, и оценена способность покрытий противостоять воздействию косых дождей. Зависимость водопоглощения по массе покрытий Wm от времени влагонасыщения представлена на рисунке. 5.1. Установлено, что композиты, наполненные вспученным вермикулитовым песком и вспученным перлитовым песком, характеризуются высокими значениями водопоглощения по массе Wm. После 24 часов водонасыщения для композитов, наполненных вспученным перлитовым песком, водопоглощение по массе составило Wт = 50,64 % (рисунок 5.1 кривая 3), для композитов 106

наполненных вспученным вермикулитовым песком, водопоглощение по массе составило Wт = 69,11% (рисунок 5.1 кривая 4). Водопоглощение Wm, % 80.0 4 70.0 60.0 3 50.0 40.0 1 30.0 2 20.0 10.0 0.0 0 4 8 12 16 Время, ч 20 24 Рисунок 5.1 – Кинетика водопоглощения покрытий:1 – полые стеклянные микросферы; 2 – зольные микросферы алюмосиликатные; 3 – вспученный перлитовый песок; 4 – вспученный вермикулитовый песок. Композиты, наполненные полыми стеклянными микросферами и зольными микросферами алюмосиликатными, характеризуются более низкими значениями водопоглощения по массе Wт. После 24 часов водонасыщения для композитов, наполненных зольными микросферами алюмосиликатными, водопоглощение по массе составило Wт = 34,31 % (рисунок 5.1 кривая 2), для композитов, наполненных полыми стеклянными микросферами, водопоглощение по массе составило Wт = 42,92% (рисунок 5.1 кривая 1). У всех образцов покрытий основной рост водопоглощения по массе W m наблюдался в первые 20 минут влагонасыщения за счет насыщение водой мелких капиллярных пор. В дальнейшем в основном заполнялись водой условнозамкнутые сферические поры и скорость водопоглощения значительно замедлилась. В ходе эксплуатации здания в месте контакта отделочного покрытия с 107

конструкцией стены может происходить образование конденсата. Из-за этого снижается срок службы данного покрытия, на его поверхности появляются трещины и иные повреждения. Для предотвращения конденсации влаги материалы, применяемые для отделки стен, должны обладать достаточно высокой паропроницаемостью. Но с ростом коэффициента паропроницаемости µ у данных материалов, как правило, увеличивается коэффициент диффузии влаги Д, что является одной из причин снижения водостойкости получаемых покрытий. Поэтому материалы, используемые для отделки газобетона, должны обладать коэффициентом паропроницаемости близким µ, к коэффициенту паропроницаемости µ газобетона, и высокой водостойкостью, позволяющей применять их для наружной отделки стен зданий. В работе были определены коэффициент диффузии влаги Д, коэффициенты паропроницаемости µ, коэффициент размягчения, Кразм для отделочных покрытий, наполненных различными высокопористыми наполнителями. Результаты проведенных исследований представлены в таблице 5.1. Таблица 5.1 – Гидрофизические свойства покрытий Характеристика Коэффициент Наполнитель Коэффициент Коэффициент паропроницаемости, размягчения, µ, мг/м∙ч∙Па Кразм 4,19 0,157 0,82 3,43 0,154 0,84 7,67 0,202 0,67 5,88 0,186 0,72 диффузии влаги, Д х10-9, м2/с Полые стеклянные микросферы Зольные микросферы алюмосиликатные Вспученный вермикулитовый песок Вспученный перлитовый песок 108

В покрытиях, наполненных стеклянными полыми микросферами и зольными микросферами алюмосиликатными, преобладает закрытая пористость (глава 3), поэтому данные покрытия характеризуются большей водостойкостью по сравнению с покрытиями, наполненными вспученным вермикулитовым песком и вспученным перлитовым песком. Используемые для наружной отделки газобетона материалы должны обеспечивать защиту стены от проникновения влаги в результате действия косых дождей. Отдача влаги отделочным покрытием за счет диффузии должна быть выше его возможного капиллярного водопоглощения. Способность разрабатываемых отделочных покрытий защищать стену от воздействия косых дождей оценивали согласно DIN 4108-3-2014 [119]. Результаты проведенных исследований представлены в таблице 5.2. Для наружной отделки газобетона допускается использовать отделочные составы, характеризующиеся водопоглощением при капиллярном подсосе WКП не более 0,5 кг/(м  ч0,5 ) [85]. Покрытия, наполненные полыми стеклянными микросферами и зольными микросферами алюмосиликатными, относятся к классу водоотталкивающих, что позволяет использовать данные покрытия для наружной отделки газобетона. Покрытия, наполненные вспученным вермикулитовым песком и вспученным перлитовым песком, относятся к классу водостойких. 109

Таблица 5.2 – Свойства, характеризующие способность покрытий противостоять воздействию косых дождей Наполнитель Характеристика Нормативные Полые Зольные Вспученный Вспученный требования* стеклянные микросферы вермикулитовый перлитовый микросферы алюмосиликатные песок песок Не более 0,5 0,449 0,376 0,912 0,764 Не более 2,0 0,080 0,081 0,062 0,067 Не более 2,0 0,036 0,031 0,056 0,051 Водопоглощение при капиллярном подсосе WКП, кг/(м 2  ч 0,5 ) Эквивалентный 110 воздушный промежуток sd, м WКП· sd, кг/(м  ч0,5 ) Примечание. *по DIN 4108-3-2014 110

5.2 Оценка влияния наполнителей на трещиностойкость теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов Трещиностойкость отделочных покрытий является одним из важных показателей, позволяющим оценить их долговечность. Главная причина появления трещин в теплоизоляционных покрытиях - значительные усадочные деформации. Они возникают из-за высокой водопотребности отделочных составов, в которых в качестве наполнителей используются материалы с высокой открытой микропористостью, такие как вспученный перлитовый песок и вспученный вермикулитовый песок. Использование в качестве наполнителей в составе теплоизоляционных ССС для отделки газобетона полых стеклянных микросфер и водопотребность зольных микросфер получаемых алюмосиликатных отделочных составов позволяет (глава 3). снизить Поэтому использование данных наполнителей должно увеличить трещиностойкость разрабатываемых отделочных покрытий. В работе была оценена трещиностойкость покрытий, получаемых с использованием разрабатываемой теплоизоляционной ССС, в составе которой использованы различные высокопористые наполнители. Трещиностойкость покрытий оценивали по значениям усадочных деформаций и значению предельной растяжимости. Измерение усадочных деформаций образцов проводили с помощью оптического компаратора ИЗА-2. Результаты исследований представлены на рисунке 5.2. 111

Рисунок 5.2 – Изменения усадочных деформаций покрытий: 1 – полые стеклянные микросферы; 2 – зольные микросферы алюмосиликатные; 3 – вспученный перлитовый песок; 4 – вспученным вермикулитовым песком. Установлено, что наиболее интенсивный рост усадочных деформаций образцов покрытий с применением стеклянных полых микросфер (рисунок 5.2, кривая 1) и зольных микросфер алюмосиликатных (рисунок 5.2, кривая 2) происходит в течение первых шести суток твердения, после чего наблюдается стабилизация. Усадочные деформации спустя 90 суток у покрытий, наполненных стеклянными полыми микросферами, составили ε ус = 0,62 мм/м, у покрытий наполненных зольными микросферами алюмосиликатными, составили ε ус = 0,74 мм/м. У образцов с применением вспученного вермикулитового песка (рисунок 5.2, кривая 4) и вспученного перлитового песка (рисунок 5.2, кривая 3) стабилизация роста усадочных деформаций наблюдается только после 11 суток твердения. При этом у композитов, наполненных вспученным вермикулитовым песком и всученным перлитовым песком, усадочные деформации значительно 112

выше и спустя 90 суток их величина составила εус = 1,30 мм/м и εус = 1,11 мм/м соответственно. Значения предельной растяжимости и когезионной прочности образцов покрытий определяли при помощи разрывной машине ИР 5057-50. Результаты Прочность при растяжение Rkog, МПа экспериментов представлены на рисунке 5.3. 1.0 2 0.8 1 0.6 3 0.4 0.2 4 0.0 0.000 0.005 0.010 0.015 Относительные деформации, мм/мм Рисунок 5.3 – Изменение относительных деформаций при растяжении образцов покрытий; 1 – полые стеклянные микросферы; 2 – зольные микросферы алюмосиликатные; 3 – вспученный перлитовый песок; 4 – вспученный вермикулитовый песок. Установлено, что образцы покрытий, полученные с использованием в качестве наполнителя вспученного вермикулитового песка (рисунок 5.3, кривая 4) и вспученного перлитового песка (рисунок 5.3, кривая 3), характеризуются меньшей прочностью Rkog=0,56 МПа при соответсвенно. растяжении, Снижение составляющей прочности Rkog=0,38 МПа покрытий и вызвано неравномерным распределением концентраций напряжений вокруг частиц данных наполнителей из-за их сложной не изометрической формы. Большую прочность показали образцы на основе составов, наполненных стеклянными 113

полыми микросферами (рисунок 5.3, кривая 1) и зольными микросферами алюмосиликатными (рисунок 5.3, кривая 2). Прочность при растяжении образцов на основе состава, наполненного стеклянными полыми микросферами, составила Rkog=0,75 МПа, на основе, состава наполненного зольными микросферами алюмосиликатными, – Rkog=0,88. Для оценки трещиностойкости покрытий использовали коэффициент трещиностойкости Kтр, определяемый по формуле: К тр   пред ;  ус (5.1) где  пред – предельная растяжимость, мм/мм;  ус –усадочные деформации в процессе твердения, мм/мм. Модуль упругости Еупр разрабатываемых отделочных покрытий вычисляли по диаграмме «напряжение - деформация». Для этого определяли тангенс угла наклона к оси абсцисс касательной, проведенной к начальному прямолинейному участку диаграммы. Деформативные свойства покрытий на основе разрабатываемого состава теплоизоляционной CCC приведены в таблице 5.3. Данные, приведенные в таблице 5.3, показывают, что за счет использования в качестве наполнителей стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных, возможно увеличить отделочных покрытий. 114 трещиностойкость получаемых

Таблица 5.3 – Деформативные свойства покрытий Наполнитель Стеклянные полые микросферы Относительные Модуль Прочность деформации упругости при при Коэффициент трещиностойкости упр, пл, пред, растяжении растяжении мм/мм мм/мм мм/мм Еупр, МПа Rkog, МПа 0,007 0,009 0,016 73,33 0,75 26,1 0,007 0,009 0,016 85,71 0,88 20,9 0,06 0,08 0,014 61,67 0,56 12,6 0,004 0,008 0,012 52,50 0,38 9,21 Kтр Зольные микросферы 115 алюмосиликатные Вспученный перлитовый песок Вспученный вермикулитовый песок 115

5.3 Оценка влияния разрабатываемых теплоизоляционных отделочных составов на изменение влажностного режима газобетонной ограждающей конструкции В течение период эксплуатации стен из газобетона часто наблюдается отслоение фрагментов наружного отделочного покрытия и появление сетки из мелких волосяных трещин. Конденсация влаги на границе штукатурка-газобетон является причиной частичного разрушения отделочного покрытия. В ходе эксплуатации стены материалы в составе ее конструкции увлажняются из-за диффузии водяного пара и влаги через ограждения, а также из-за сорбции водяных паров и влаги в капельно-жидком состоянии. Степень увлажнения материалов стеновой конструкции зависит от конструктивного исполнения ограждающей конструкции, от климатической зоны, в которой расположено здание, и от влажностного режима внутри помещения. Для снижения вероятности появления влаги и минимизации количества конденсирующейся влаги в толще стены, каждый последующий слой в конструкции ограждения в направление от внутренней к наружной поверхности должен обладать большей паропроницаемостью и меньшей теплопроводностью по сравнению с предыдущим. Избытки влаги в стене из газобетона чаще всего возникают из-за использования для наружной отделки отделочных покрытий, имеющих высокие значения сопротивления паропроницанию и низкие значения сопротивления теплопередаче [10,53]. В работе представлены результаты оценки влияния вида наружного теплоизоляционного покрытия на изменение влажностного режима газобетонной стены на примере г.Пенза. Расчетные параметры наружного воздуха приняты в соответствие с требованиями «СП 131.13330.2012. Строительная Актуализированная редакция СНиП 23-01-99»: - средняя температура отопительного периода tоп=-4,1С; - продолжительность отопительного периода zот=200 сут; 116 климатология.

- средняя температура наиболее холодного месяца tх.м.=-9,8С; - средняя влажность наиболее холодного месяца φх.м.=83 %. Расчетные параметры внутреннего воздуха приняты по «СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» для жилых зданий: -расчетная температура внутреннего воздуха tв=20,0 0С; - относительная влажность внутреннего воздуха φв=55 %. Расчетная схема конструкции исследуемой стены представлена на рисунке 5.4. Слой 2 tх.п. tв Слой 1 Слой 3 Рисунок 5.4 – Расчетная схема ограждающей конструкции стены Слой 1 и 2 у всех ограждающих конструкций принят идентичным, изменяли материал слоя 3. Конструктивное исполнение исследуемых ограждающих конструкций и расчетные значения коэффициентов теплопроводности и коэффициентов паропроницаемости исследуемых материалов представлены в таблице 5.4. Расчетные значения сопротивления теплопередаче наружных стен R0Ф, м2∙0С/Вт для всех вариантов ограждающих 117 конструкций удовлетворяют

требованиям «СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003». цементно-шлаковая 1 штукатурка газобетон 2 А Коэффициент паропроницаемости µ, мг/м∙ч∙Па λА, Вт/м∙К теплопроводности Коэффициент материала, кг/м3 Средняя плотность Толщина слоя δ, м Материал Номер слоя Номер слоя Таблица 5.4 – Конструктивное исполнение ограждающих конструкций 0,01 1200 0,470 0,140 0,45 500 0,14 0,230 1200 0,470 0,140 600 0,135 0,157 860 0,211 0,154 660 0,195 0,202 800 0,206 0,184 цементно-шлаковая штукатурка ССС, наполненная Б полыми стеклянными микросферами ССС, наполненная 3 В зольными микросферами алюмосиликатными 0,02 ССС, наполненная Г вспученным вермикулитовым песком ССС, наполненная Д вспученным перлитовым песком Для определения зоны возможной конденсации влаги в стеновой конструкции строили профиль давления насыщенного водяного пара Ei и профиль парциального давления водяного пара ei в исследуемом ограждении. Давление 118

насыщенного водяного пара Ei определяли по профилю температуры t в соответствие с зависимостями 5.2 и 5.3:  17,269  t  0 Ei  610.5 exp  , t 0 C;  237,3  t  (5.2)  21,875  t  0 Ei  610.5 exp , t 0 C.  265,5  t  (5.3) Зоной конденсации считали участок ограждающей конструкции, на котором выполнялось условие конденсации влаги (5.4): ei  Ei ; (5.4) Графические зависимости, показывающие распределение максимальных и действительных значений парциальных давлений водяного пара по фрагменту ограждающей конструкции в зоне возможной конденсации, представлены на рисунке 5.5. А Б В В Г Ei Д Д ei Зона конденсации Рисунок 5.5 – Фрагменты профилей действительного и парциального давлений для исследуемых ограждающих конструкций В нормативной литературе [85] для отделки стен из газобетона рекомендует использовать отделочные покрытия со средней плотностью до 1300-1600 кг/м3. 119

Тем не менее, при использовании для отделки газобетона марки D500 покрытий со средней плотностью, не превышающей рекомендуемую, в стене могут возникнуть условия для выпадения конденсата. Использование в качестве наружной отделки для таких газобетонных блоков цементно-шлаковой штукатурки со средней плотностью 1200 кг/м 3 может привести к образованию конденсата в слое газобетона в количестве G=84,0 мг/м2 в час и в слое наружной штукатурки в количестве G=6,0 мг/м2 в час. При этом ширина зоны конденсации составит 135 мм в слое газобетона и 5 мм в слое наружной отделки. Значительная по толщине зона конденсации влаги оказывает влияние на механизмы массопереноса процессов обратной диффузии влаги и обратного капиллярного переноса, усложняя удаление скопившейся влаги из стеновой конструкции [15]. При использовании в качестве отделки для газобетона разрабатываемой ССС, наполненной зольными микросферами алюмосиликатными и вспученным перлитовым песком, ширина зон конденсации уменьшается - до 95 мм и 55 мм соответственно, и они полностью расположены в слое газобетона. Количество образовывающегося конденсата также уменьшается – для штукатурок, наполненных зольными микросферами алюмосиликатными, оно составляет G=29,7 мг/м2 в час, для штукатурок, наполненных вспученным перлитовым песком, G=11,0 мг/м2 в час. Покрытия, полученные с использованием ССС, наполненных полыми стеклянными микросферами и вспученным вермикулитовым песком, обладают более низкой средней плотностью и при их использовании для наружной отделки в стене не создаются условия для образования конденсата. Данные, приведенные в п. 5.1 – 5.3 данной работы, доказывают высокую эффективность использования в качестве высокопористых наполнителей в разработанной ССС для отделки газобетона стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных. Нельзя рекомендовать использовать вспученный вермикулитовый и вспученный перлитовый песок в рецептуре разработанной ССС для отделки газобетона, из-за низкой водостойкости и низкой трещиностойкости получаемых при их использовании покрытий. 120

5.4 Прочность сцепления с газобетоном теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов В нормативной документации предъявляются требования к прочности сцепления отделочного покрытия и газобетона. В соответствии с [ 25,96] прочность сцепления покрытий должна быть не менее 0,6 МПа. При этом для отделки газобетона сейчас широко используют ССС, характеризующиеся более низкой адгезией к газобетону 0,3 – 0,4 МПа. В работе представлены результаты оценки прочности сцепления покрытий на основе разрабатываемой ССС, полученных с применением в качестве высокопористых наполнителей: стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных. Учитывая закон сродства структур, также оценивали возможность использования в состав разработанной ССС молотых отходов производства газобетона с целью повышения прочности сцепления получаемых отделочных покрытий с газобетонной поверхностью [60]. Для измерения адгезии разработанных отделочных покрытий с газобетоном определялась величина прочности сцепления разрабатываемого покрытия с газобетоном методом отрыва штампа. Результаты исследований представлены в таблице 5.5. Таблица 5.5 – Адгезионные свойства отделочных покрытий Адгезионная Состав прочность, Rадг, МПа 1 2 Известь-пушонка, модифицирующая добавка на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция (10 % от массы извести), белый цемент (20%), пластифицирующую добавку Melflux 2651F (1%), редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H (5%), гидрофобизатор олеат натрия (1%), стеклянные полые микросферы (40%) 121 0,49

Продолжение таблицы 5.5 1 2 Известь-пушонка, модифицирующая добавка на основе смеси гидросиликатов кальция и алюмосиликатов кальция (10 % от массы извести), белый цемент (20%), пластифицирующую добавку Melflux 2651F (1%), редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H (5%), 0,65 гидрофобизатор олеат натрия (1%), стеклянные полые микросферы (40%), молотые отходы производства газобетона (20%) Известь-пушонка, модифицирующая добавка на основе смеси гидросиликатов кальция и алюмосиликатов кальция (10 % от массы извести), белый цемент (20%), пластифицирующую добавку Melflux 2651F (1%), 0,53 редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H (5%), гидрофобизатор олеат натрия (1%),зольные микросферы алюмосиликатные (80%) Известь-пушонка, модифицирующая добавка на основе смеси гидросиликатов кальция и алюмосиликатов кальция (10 % от массы извести), белый цемент (20%), пластифицирующую добавку Melflux 2651F (1%), редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H (5%), 0,71 гидрофобизатор олеат натрия (1%),зольные микросферы алюмосиликатные (80%), молотые отходы производства газобетона (20%) Установлено, что отделочный состав, наполненный зольными микросферами алюмосиликатными, обладает большей адгезионной прочностью, чем состав, наполненный стеклянными полыми микросферами. Также выявлено, что использование в составе разработанных ССС молотых отходов производства 122

газобетона позволяет повысить прочность сцепления получаемых покрытий с газобетоном за счет увеличения сродства структуры подложки и покрытия [60]. Согласно ГОСТ 11118-2009 [25], адгезия к ячеистому бетону отделочных покрытий должна составлять не менее 0,6 МПа. Полученные с использованием в составе ССС молотых отходов производства газобетона в количестве 20% от массы извести отделочные покрытия соответствуют нормативным требованиям. 5.5 Исследование морозостойкости теплоизоляционных покрытий на основе разрабатываемых составов Оценка морозостойкости штукатурного раствора на основе разработанных рецептур теплоизоляционной ССС производили методом попеременного замораживания и оттаивания образцов отделочного состава размером 0,07 м × 0,07 м × 0,07 м после 28 суток воздушно-сухого твердения [12]. Результаты проведенных испытаний на морозостойкость разработанного отделочного состава представлены в таблице 5.6 Таблица 5.6 – Морозостойкость теплоизоляционных отделочных покрытий Результат испытаний образцов, циклы Наполнитель 0 3,60 Стеклянные полые микросферы 10 15 3,58* 3,55 3,48 3,38 3,14 0,56 1,39 3,33 6,11 12,8 4,08 4,04 3,98 3,88 3,66 0,49 1,46 2,93 5,37 10,7 Зольные микросферы алюмосиликатные 4,10 * 25 35 50 Над чертой указана средняя прочность образцов отделочного состава (МПа), под чертой – изменение средней прочности отделочного состава (%). В результате проведенных испытаний образцов покрытий разработанной ССС на морозостойкость установлено, что они обладают маркой по морозостойкости F35, т.е. выдерживают 35 циклов замораживания-оттаивания, 123

после которых прочность на сжатие образцов уменьшилась менее, чем на 10% по сравнению с прочностью на сжатие контрольных образцов (до испытаний) [32]. Внешний вид разработанных покрытий после 35 циклов испытаний не претерпел значительных изменений. Цвет покрытий значительно не изменился, отслаивания и шелушения верхнего слоя покрытий не наблюдалось, трещины, видимые невооруженным глазом, на покрытиях не наблюдались. После 40 циклов испытаний внешний вид покрытий, наполненных стеклянными полыми микросферами, изменился. Цвет покрытий значительно изменился, наблюдалось отслаиванием и шелушения верхнего слоя на площади до 5 % поверхности образцов, на поверхности образцов появились трещины, видимые невооруженным глазом. Такие же изменения внешнего вида у покрытий, наполненных зольными микросферами алюмосиликатными, наблюдались после 45 циклов испытаний. Согласно ГОСТ 11118-2009 [25] у отделочных покрытий для газобетона нормируется снижение прочности на отрыв после 35 циклов замораживания и оттаивания. Оценка прочности сцепления разработанного отделочного состава с газобетоном проводили методом отрыва штампа по ГОСТ 11118-2009 [12].. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 5.7. Таблица 5.7 – Прочность сцепления отделочного покрытия с газобетоном Результат испытаний образцов, циклы Наполнитель 0 0,65 Стеклянные полые микросферы Зольные микросферы алюмосиликатные 0,71 * 10 15 25 35 50 0,63* 0,61 0,58 0,54 0,46 3,07 6,15 10,8 16,9 29,3 0,70 0,68 0,66 0,62 0,53 1,41 4,22 7,04 12,7 25,4 Над чертой указана средняя прочность сцепления отделочного состава (МПа), под чертой – изменение средней прочности сцепления отделочного состава (%). Установлено, что марка по морозостойкости контактной зоны покрытий, наполненных стеклянными полыми микросферами и зольными микросферами алюмосиликатными, составила Fкз 35. 124 Данные покрытия соответствуют

требованиям ГОСТ 11118-2009 [25] и их можно рекомендовать использовать для наружной отделки газобетона. Рецептуры разработанных нами теплоизоляционных известковых ССС для отделки газобетона представлены в таблице 5.8. Таблица 5.8 – Рецептуры теплоизоляционных сухих строительных смесей для отделки газобетона Массовая доля компонентов, % Наименование компонентов Состав 1 Состав 2 Известь-пушонка 50,76 42,19 Добавка на основе смеси гидросиликатов и 5,08 4,22 Молотые отходы производства газобетона 10,15 8,44 Белый цемент 10,15 8,44 Стеклянные полые микросферы 20,30 0,00 Зольные микросферы алюмосиликатные 0,00 33,76 Пластифицирующую добавку Melflux 2651F 0,51 0,42 Гидрофобизатор олеат натрия 0,51 0,42 Редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H 2,54 2,11 100,00 100,00 алюмосиликатов кальция ИТОГО: В таблице 5.9 приведены основные эксплуатационные и технологические свойства теплоизоляционных составов для отделки газобетона на основе разработанной рецептур ССС. 125

Таблица 5.9 – Технологические и эксплуатационные свойства разработанных теплоизоляционных ССС Параметр Величина показателя для состава Состав 1 Состав 2 Прототип 1 Средняя плотность покрытия, кг/м 3 580 650 950 550 1550 Насыпная плотность, кг/м3 380 440 1000 550 1500 Прочность при сжатии, МПа 3,6 4,1 4,0 3,0 4,0 5,9 6,6 11,0 5,5 14,0 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C) 0,119 0,137 0,260 0,130 0,400 Коэффициент паропроницаемости, мг/м∙ч∙Па 0,157 0,150 0,035 0,110 0,100 Водоудерживающая способность, % 99,0 99,1 97,0 97,0 97,8 Прочность сцепления с основанием, МПа 0,65 0,71 0,40 0,30 0,40 Морозостойкость, марка F35 F35 F50 F50 F50 Удобоукладываемость хорошая хорошая хорошая хорошая хорошая Расход ССС при нанесении слоя толщиной в 10 мм, кг/м2 126 126 Прототип 2 Прототип 3

В качестве прототипа 1 выбрана легкая цементная штукатурка для отделки газобетона «Ceresit CT24 Light», производимая компанией ООО «Хенкель Баутехник», в качестве прототипа 2 – теплоизоляционная штукатурка для газобетона «UMKA UF-2», производимая компанией ООО «Экотермогруп», в качестве прототипа 3 – штукатурка «Известково-цементная» для отделки газобетона фирмы «Боларс». Анализ данных, приведенных в таблице 5.9, показал, что разработанные составы теплоизоляционных ССС для отделки газобетона обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогами: высокая паропроницаемость, высокая прочность сцепления с поверхностью газобетона, высокая водоудерживающая способность. 5.6 Технико-экономические показатели и технологическая схема производства разрабатываемых теплоизоляционных ССС Апробация разработанных составов теплоизоляционных ССС для отделки газобетона показала возможность их выпуска, а полученные покрытия на их основе удовлетворяет требования нормативной документации на теплоизоляционные отделочные составы для отделки газобетона. Технологическая линия по производству разработанных теплоизоляционных ССС включают следующие технологические модули: – модуль приготовления размолотых отходов производства газобетона; – модуль производства модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция; – модуль хранения сырья; – смесительный модуль; – модуль упаковки и выдачи готовой продукции. Технологическая схема модуля приготовления модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция для разработанной ССС представлена на рисунке 5.6. 127

Рисунок 5.6 – Технологическая схема модуля производства модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция: 1 - емкость для хранения раствора жидкого стекла; 2 - ванна для нагрева раствора жидкого стекла; 3,20 - вертикальный смеситель с встроенным дозатором компонентов; 4 - силос для хранения негашенной извести; 5,7,14,16,17,22,24 - винтовой конвейер; 6 - дозатор негашенной извести; 8 - ванна для нагрева известкового раствора; 9,21 - фильтр для вакуумного обезвоживания осадков; 10 - емкость для хранения осадка, полученного на 1 стадии; 11 - силос для хранения сульфата алюминия; 12 - молотовая дробилка для сульфата алюминия; 13 - конвейер складской; 14 - дозатор сульфата алюминия; 18,19 емкость для хранения раствора жидкого стекла; 23 - барабан сушильный непрямого нагрева; 25 - силос добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция; 26 – 35 – прочее оборудование. 128

Технологический процесс производства модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция идет в ниже описанной последовательности. Нумерация производственного оборудования принята по рисунку 5.6. На 1 стадии производства модифицирующей добавки раствор жидкого натриевого стекла из емкости (1) подается в нагревательную ванну (2), где нагревается до 600С. Негашенная известь из силоса (4) винтовыми конвейерами (5,7) через дозатор (6) поступает в нагревательную ванну (8), наполненную водой, нагретой до 600С. Полученный раствор доводится до кипения. Растворы из нагревательных ванн (2,8) подаются в вертикальный смеситель (3), оборудованный встроенными дозаторами компонентов. Затем полученная в вертикальном смесителе (3) пульпа обезвоживается с помощью фильтра (9). Образовавшийся на 1 стадии производства модифицирующей добавки осадок поступает в емкость (10). На 2 стадии производства модифицирующей добавки сульфат алюминия кусковой из силоса (11) по складскому конвейеру (13) подается в молотовую дробилку (12). Измельченный сульфат алюминия через дозатор (15) по винтовым конвейерам (14,16) подается в емкость (18), где заливается водой. Для обеспечения непрерывности технологического процесса производства модифицирующей добавки используется две емкости для хранения раствора сульфата алюминия (18,19), в одной из которых хранится готовый к использованию раствор сульфата алюминия, а в другой происходит растворение сульфата алюминия. Раствор сульфата алюминия и осадок полученный на 1 стадии синтеза подаются в вертикальный смеситель (20), оборудованный встроенными дозаторами компонентов. Затем образовавшаяся в вертикальном смесителе (20) пульпа обезвоживается с помощью фильтра (21). Полученный осадок с помощью винтового конвейера (22) поступает в барабан сушильный непрямого нагрева (23), откуда по винтовому контейнеру (24) подается на хранение в силос (25). 129

Перечень затрат на приобретение необходимого для производства модифицирующей добавки на основе смеси алюмосиликатов и гидросиликатов кальция оборудования представлен в таблице 5.10. Таблица 5.10 – Перечень затрат на оборудование для производства модифицирующей добавки Цена за Наименование оборудования Количество, Стоимость, шт., руб шт. руб Силос 415006 2 830012 Емкость для хранения растворов 89910 4 359640 Вертикальный смеситель с встроенным 342000 2 684000 Винтовой конвейер 114283 7 799981 Ванна для нагрева 59800 2 119600 Фильтр для вакуумного обезвоживания 199400 2 398800 Молотовая дробилка 99500 1 99500 Конвейер складской 155996 1 155996 Барабан сушильный непрямого нагрева 494000 1 494000 дозатором компонентов осадков Прочее оборудование 400000 Итоговая стоимость оборудования: 4 341 529 Для работы по производству модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция в одну смену потребуются технолог цеха и рабочий дозировочно-смесительного поста. Технологическая схема производства разработанной ССС представлена на рисунке 5.7. 130

131 Рисунок 5.7. Технологическая схема производства разработанных составов теплоизоляционных ССС: 1 - силос молотых отходов производства газобетона ; 2 - силос белого цемента; 3 - силос добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция; 4 - силос микросфер; 5 - силос извести-пушонки; 6,7,8,9,10,26,28 винтовой конвейер; 11 - дозатор групповой; 12 - смеситель; 13 - приемник микродобавок; 14 - бункер фасовщика ССС с вибростенкой; 15 - фасовочная машина полуавтоматическая; 16,20,22,24 - конвейер складской; 17 – слкад готовой продукции; 18 - комбинированный шкаф управления; 19 - склад отходов производства газобетона; 21 -шнековая дробилка для предварительного (грубого) помола газобетона; 23 - барабан сушильный непрямого нагрева; 25 молотовая дробилка для газобетона; 27 - мельница дисковая. 131

Технологический процесс производства теплоизоляционной ССС идет в ниже описанной последовательности. Нумерация производственного оборудования принята по рисунку 5.7. Отходы производства газобетона со склада (19) по складскому конвейеру (20) подаются в шнековая дробилка для предварительного (грубого) помола газобетона (21). Размер допустимой фракции на входе в шнековую дробилку до 0,8 м, что позволяет размалывать в ней любые возможные по размеру отходы производства газобетона. Из размолотых отходов газобетона удаляется лишняя влага в барабане сушильном непрямого нагрева (23). Затем по складскому конвейеру (24) высушенные отходы производства газобетона поступают в молотовую дробилку (25), в которой максимальный размер фракций газобетона уменьшается с 50 мм до 1 мм. В дисковой мельнице (27) отходы производства газобетон измельчаются до необходимого для его дальнейшего использования размера - удельной поверхности 635,0 м2/кг. Из мельницы размолотые отходы производства газобетона по винтовому конвейеру (28) подаются в силос (1) Размолотые отходы производства газобетона из силоса (1) подаются винтовым конвейером (6) в многокомпонентный дозатор (11). После достижения заданного веса их подача прекращается. Таким же образом при помощи винтовых конвейеров(7,8,9,10) загружаются материалы из других силосов (2,3,4,5). Затем оператор установки с площадки обслуживания через приемник микродобавок (13) загружает непосредственно в дозатор заранее взвешенные в необходимом количестве добавки (пластифицирующую добавку Melflux 2651F, гидрофобизатор олеат натрия, редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H). Далее компоненты выгружаются в смеситель (12). В том случае если смеситель все еще перемешивает компоненты ССС и еще не произвел выгрузку их в бункер готовой смеси, дозатор переходит в режим ожидания разрешения выгрузки. Затем происходит процесс перемешивания компонентов ССС, который длится необходимое количество времени. Затем производится упаковка готовой ССС с помощью фасовочной машины (15) в мешки массой от 5 до 50 кг в одной единице продукции. Для упаковки используются бумажные трёх-, четырёхслойные крафт132

мешки с полиэтиленовым пакетом-вкладышем, который исключает попадание влаги и посторонних примесей. Наполненные мешки по ленточному конвейеру (16) поступают в помещение склада (17), где складываются на поддоны. Хранение и транспортировку полученной ССС необходимо осуществлять при положительных температурах и относительной влажности воздуха не более 70%. Перечень затрат на приобретение необходимого для производства разработанной ССС оборудования представлен в таблице 5.11. Таблица 5.11 – Перечень затрат на оборудование для производства разработанной ССС Цена за Наименование оборудования Количество, Стоимость, шт., руб шт. руб Силос 415006 5 2075030 Дозатор групповой 81125 1 81125 Смеситель 321019 1 321019 Приемник микродобавок 17995 1 17995 Бункер фасовщика ССС с вибростенкой 45135 1 45135 Фасовочная машина полуавтоматическая 186735 1 186735 Шнековая дробилка для предварительного 990000 1 990000 Барабан сушильный непрямого нагрева 494000 1 494000 Молотовая дробилка для газобетона 99500 1 99500 Мельница дисковая 350000 1 350000 Комбинированный шкаф управления 159300 1 159300 Конвейер складской 150000 4 600000 Винтовой конвейер 100000 7 700000 (грубого) помола газобетона Итоговая стоимость оборудования: 6119839 Для работы по производству разработанной теплоизоляционной ССС в одну смену потребуются технолог цеха, рабочий дозировочно-смесительного поста, упаковщик и грузчик. 133

Перед использованием разработанная ССС засыпается в емкость с чистой водой и перемешивается до однородной консистенции. После этого ее можно наносить на подготовленное основание. Для качественной отделки поверхности газобетона разработанным составом ССС основание должно соответствовать определенным требованиям [51,68], Основание должно быть сухим и крепким, очищенным от грязи, пыли, старой штукатурки, остатков красок. Очистка поверхности газобетона может производится механизировано при помощи пескоструйных аппаратов или вручную стальными щетками. Поверхность газобетона, предназначенная для оштукатуривания, температуру. поверхность должна быть Непосредственно газобетона шероховатой перед необходимо и иметь проведением хорошо положительную штукатурных увлажнить или работ обработать специализированными грунтовочными составами. Апробация осуществлялась полученных на результатов предприятии производственного апробирования ООО в РСУ промышленных «Спецработ». разработанной условиях Акт опытно- теплоизоляционной ССС приведен в приложении. Для расчета калькуляции себестоимости производства модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция требуются учесть показатели, представленные в таблице 5.12. Таблица 5.12 – Показатели для расчета себестоимости модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция Показатель Значение показателя 1 2 Количество рабочих в смену, чел 2 Количество смен 2 Длительность смены, ч 8 Производительность оборудования, т/год 475 Установленная мощность оборудования, кВт/ч 21,7 134

Продолжение таблицы 5.12 1 2 Аренда помещения за год, руб 240000 Необходимая площадь производственного помещения, м2 100 Затраты на отопление за год, руб (для г. Пензы, величина 63680 потерь тепла принята равной 200 Вт/м 2 площади производственного помещения) Затраты на тепло для технологических нужд за год, руб 940420 Средняя основная заработная плата рабочих, руб/месяц 26000 Расход жидкого топлива, т/год 71,1 Себестоимость 1 кг модифицирующей добавки за кг, руб 26,98 Для расчета калькуляции себестоимости производства разработанной теплоизоляционной ССС для отделки газобетона требуются учесть показатели, представленные в таблице 5.13. Таблица 5.13 – Показатели для расчета себестоимости производства разработанной теплоизоляционной ССС Показатель Значение показателя 1 2 Количество рабочих в смену, чел 4 Количество смен 2 Длительность смены, ч 8 Производительность оборудования, т/год 7900 Установленная мощность оборудования, кВт/ч 34,8 Аренда помещения за год, руб 600000 Необходимая площадь производственного помещения, м2 250 Затраты на отопление за год, руб (для г. Пензы, величина 159180 потерь тепла принята равной 200 Вт/м2 площади производственного помещения) 135

Продолжение таблицы 5.13 1 2 Затраты на отопление за год, руб (для г. Пензы, величина 159180 потерь тепла принята равной 200 Вт/м2 площади производственного помещения) Средняя основная заработная плата рабочих, руб/месяц 26000 Расход жидкого топлива, т/год 7,11 Себестоимость продукции (состав 1) за кг, руб 86,91 Себестоимость продукции (состав 2) за кг, руб 23,41 Цена реализации ССС (состав 1) за кг, руб 112,98 Цена реализации ССС (состав 2) за кг, руб 30,43 Калькуляция себестоимости модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алалюмосиликатов кальция по предлагаемой технологии представлена в таблице 5.14. Калькуляция себестоимости изготовления разработанной теплоизоляционной ССС для состава 1 и состава 2 по предлагаемой технологии представлена в таблице 5.15. Стоимость материалов, используемых при производстве телпоизоляционной ССС, принята по реальным ценам 2018-го года. 136

Таблица 5.14 – Калькуляция себестоимости модифицирующей добавки на основе смеси гидросиликатов и алалюмосиликатов кальция Цена за Норма расхода на Затраты на единицу калькуляционную калькуляционную измерения, руб единицу единицу, руб 2 3 4 5 Негашеная известь т 5000 0,45000 2250 Жидкое стекло т 6200 1,40000 8680 Сульфат алюминия т 16000 0,37000 5920 Вода т 25 16,6667 416,67 Наименование затрат 1 Единица измерения Сырье и материалы: 137 Вспомогательные материалы руб 500 Итого: руб 17766,67 Амортизация основного оборудования руб 948 Электроэнергия на технологические цели кВт/ч 4,00 180,83 723,32 Затраты на тепло для технологических нужд руб 1979,84 Затраты на отопление руб 134,1 Затраты на аренду помещения руб 505,26 137

Продолжение таблицы 5.14 1 2 3 4 5 Затраты на аренду помещения руб 505,26 Затраты на жидкое топливо руб 1422 руб 2627,37 руб 262,74 Отчисления на социальное страхование руб 462,42 Заводская себестоимость 1 т руб 26980,53 Заводская себестоимость 1 кг руб 26,98 Основная заработная плата для производственных рабочих Дополнительная заработная плата для производственных рабочих 138 Таблица 5.15 – Калькуляция себестоимости разработанной теплоизоляционной ССС для отделки газобетона Наименование затрат 1 Цена за Норма расхода на Затраты на единицу калькуляционную калькуляционную измерения, руб единицу единицу, руб 2 3 4 5 т 5000 0,5076 2538 Единица измерения Сырье и материалы (состав 1): Известь-пушонка 138

Продолжение таблицы 5.15 1 2 3 4 5 т 26800 0,0508 1370 Белый цемент т 7000 0,1015 711 Отходы производства газобетона т 5000 0,1015 508 Пластифицирующую добавку Melflux 2651F т 660000 0,0051 3350 т 220000 0,0254 5584 Гидрофобизатор олеат натрия т 220000 0,0051 1117 Стеклянные полые микросферы т 350000 0,2030 71066 Добавка на основе смеси гидросиликатов и алалюмосиликатов кальция Редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H 139 Итого: руб 86243 Сырье и материалы (состав 2): Известь-пушонка т 5000 0,4219 2110 т 26800 0,04220 1138 Белый цемент т 7000 0,0844 591 Отходы производства газобетона т 5000 0,0844 422 Добавка на основе смеси гидросиликатов и алалюмосиликатов кальция 139

Продолжение таблицы 5.15 1 2 3 4 5 т 660000 0,0042 2785 т 220000 0,0211 4641 Гидрофобизатор олеат натрия т 220000 0,0042 928 Зольные микросферы алюмосиликатные т 30000 0,3376 10127 Пластифицирующую добавку Melflux 2651F Редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H Итого: руб 22741 Амортизация основного оборудования руб 92,96 140 Электроэнергия на технологические цели кВт/ч 4,00 17,4 69,6 Затраты на отопление руб 20,15 Затраты на аренду помещения руб 75,95 Затраты на жидкое топливо руб 8,55 руб 315,95 руб 31,60 руб 55,61 Основная заработная плата для производственных рабочих Дополнительная заработная плата для производственных рабочих Отчисления на социальное страхование 140

Продолжение таблицы 5.15 1 2 3 4 5 Заводская себестоимость 1 т (состав 1) руб 86913,37 Заводская себестоимость 1 кг (состав 1) руб 86,91 Заводская себестоимость 1 т (состав 2) руб 23411,37 Заводская себестоимость 1 кг (состав 2) руб 23,41 141 141

5.7 Оценка экономической эффективности использования разрабатываемых теплоизоляционных ССС В работе была оценена экономическая эффективность использования разработанных ССС в качестве теплоизоляционного штукатурного слоя для внутренней и наружной отделки газобетона. Оценку экономической эффективности проводили путем сравнения рыночной стоимости разработанных рецептур теплоизоляционной ССС и аналогов известных производителей теплоизоляционных ССС для отделки газобетона. За рыночную стоимость разработанных рецептур теплоизоляционных ССС принимали себестоимость их производства с добавкой 30 % от нее. Результаты оценки представлены в таблице 5.16. Таблица 5.16 – Рыночная стоимость ССС Наименование ССС Стоимость Расход ССС при Стоимость 1 м2 ССС за кг, нанесении слоя при толщине руб Разработанная ССС толщиной в 10 мм, кг/м2 слоя в 10 мм руб 112,98 5,9 666,58 30,43 6,6 200,84 Ceresit CT24 Light 15,75 11,0 173,25 UMKA UF-2 103,5 5,5 569,25 14,60 14,0 204,40 (состав 1) Разработанная ССС (состав 2) Боларс известковоцементная Также для оценки экономической эффективности сравнивали затраты на тепло, необходимое для компенсации теплопотерь через стену здания, отделанные различными наименованиями ССС. Конструкция стены представлена на рисунке 5.5 в п 5.4 данной диссертации. Слой 1 и 3 – различные покрытия, полученные с использованием 142

ССС, представленных в таблице 5.16. Толщина слоя 1 и толщина слоя 3 принята равной 0,02 м, Слой 2 – газобетон марки D500, толщиной 0,40 м. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха приняты такие же, как в п 5.3 данной диссертации. Потери теплоты через 1 м2 ограждающей конструкции стены за отопительный период Q, Вт, определяли по формуле: Q  n оп  z  (t в  t н.ср. )  k (5.5) где nоп - продолжительность отопительного периода, принимаем равной 200 суток; z - время работы системы отопления в сут, принимаем 24 часа; tв - расчетная температура воздуха в помещение, принимаем равной 20ºC; tн.ср - средняя температура воздуха за отопительный период принимаем 4,1ºC; k - коэффициент теплопередачи наружного ограждения, Вт/м2∙ºС. Затраты на тепловую энергию, необходимую для компенсации потерь теплоты через ограждение за отопительный период Т, руб/год, определяли по формуле: T  Q 1,163 10 6  Ц Х ( Т ) (5.6) где Цт - стоимость тепловой энергии, принимаемая равной 1500 руб/Гкал (в соответствие с Приказом №156 от 18 декабря 2015 года «Об установлении тарифов на тепловую энергию (мощность) для потребителей теплоснабжающих организаций на территории Пензенской области на 2016-2018 гг.»). Теплотехнические характеристики исследуемой ограждающей конструкции, отделанной различными ССС, приведены в таблице 5.17. 143

Таблица 5.17 – Энергоэффективность ограждающей конструкций Оцениваемый показатель Наименование используемой ССС Разработанная Разработанная Ceresit CT24 UMKA Боларс ССС (состав 1) ССС (состав 2) Light UF-2 известковоцементная Термическое сопротивление ограждающей конструкции R, м2∙ºС/Вт Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции k, Вт/м2∙ºС 144 3,321 3,281 3,155 3,145 3,106 0,3011 0,3048 0,3169 0,3035 0,3219 34831 35258 36661 35105 37238 60,76 61,51 63,95 61,24 64,96 Потери теплоты через 1 м2 ограждающей конструкции стены за отопительный период Q, Вт Затраты на тепловую энергию, необходимую для компенсации потерь теплоты через 1 м2 ограждающей конструкции стены за отопительный период Т, руб/год 144

Анализируя данные таблицы 5.17 и таблицы 5.18, выявлено, что разработанная ССС (состав 2) является экономически эффективной. Стоимость за 1кг данной ССС значительно выше стоимости за 1кг ССС «Ceresit CT24 Light» и «Боларс известково-цементная», но за счет ее меньшего расхода при нанесении, стоимость получаемого отделочного покрытии отличается не значительно. Использование в качестве отделочного состава ССС (состав 2) позволяет снизить затраты на тепловую энергию Т на 3,8% по сравнению с тепловыми затратами Т при использование «Ceresit CT24 Light», и снизить затраты на тепловую энергию Т на 5,3% по сравнению с тепловыми затратами Т при использование «Боларс известковоцементная». Из-за высокой стоимости полых стеклянных микросфер, необходимых для производства ССС (состав 1), себестоимость получаемого покрытия возрастает в 3,32 раза, по сравнению с покрытием, получаемым с использованием ССС (состав 2). Можно предположить, что разработанная ССС (состав 1) в настоящий момент на рынке будет являться не конкурентоспособной. Выводы по главе 5 1. Разработан состав теплоизоляционной известковой CCC, предназначенный для отделки газобетона и содержащий известь-пушонку, зольные микросферы алюмосиликатные в количестве 80 % от массы изветси, добавку на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция в количестве 10 % от массы извести, белый цемент в количестве 20 % от массы извести, молотых отходы производства газобетона в количестве 20% от массы извести, Melflux 2651F в количестве 1 % от массы извести, VINNAPAS 8031H в количестве 5 % от массы извести, олеат натрия в количестве 1 % от массы извести. Отделочное покрытие на основе разработанной ССС характеризуется следующими показателями: средняя плотность ρср=650 кг/м3, коэффициент =0,15 мг/(мчПа), паропроницаемости 145 коэффициент

теплопроводности λ=0,137 Вт/(м∙°C) прочность при сжатии Rсж 4,1=МПа, марка по морозостойкости F35. 2. Исследовано влияние вида используемого наполнителя на гидрофизические свойства покрытий на основе разрабатываемой теплоизоляционной ССС. Установлено, что покрытия, полученные с использованием в качестве наполнителя вспученного вермикулитового и перлитового песка, характеризуются высокими значениями водопоглощения по массе Wm, равными соответственно 69,11% и 50,64% и низкими значениями водостойкости – Kразм соответственно равен 0,67 и 0,72. Покрытия, полученные при использовании в качестве наполнителя стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных, характеризуются более низкими значениями водопоглощения по массе Wm , равными соответственно 42,92% и 34,31% и более высокими значениями водостойкости – Kразм соответственно равен 0,82 и 0,84. 3. Оценено трещиностойкость влияния вида теплоизоляционных используемого покрытий. наполнителя Установлено, на что покрытия, полученные с использованием вспученного вермикулитового и перлитового песка, спустя 90 суток твердения характеризуются усадочными деформации εу, составляющими соответственно 1,30 мм/м и 1,11 мм/м, а покрытия на основе стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных -0,62 мм/м и 0,74 мм/м. Выявлено, что покрытия на основе стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных характеризуются более высокой трещиностойкостью. Коэффициенты трещиностойкости Kтр данных покрытий составляют соответственно 26,1 и 20,9.. 4. Выявлено что использование теплоизоляционных ССС для наружной отделки разрабатываемых газобетона позволяет получать покрытия с показателями теплопроводности и паропроницаемости, близкими к газобетону, что способствует уменьшению образующегося конденсата в ограждающей конструкции. 146 количества

5. Установлено, что использование в составе разрабатываемых ССС молотых отходов производства газобетона позволяет увеличить прочность сцепления получаемых отделочных покрытий с газобетоном до 0,65-0,71 МПа в зависимости от вида порстого наполнителя. 6. Рассчитаны технико-экономические показатели и разработана технологическая схема производства теплоизоляционной ССС для отделки газобетона.Выполнена оценка экономической эффективности использования разрабатываемой теплоизоляционной ССС для отделки газобетона. Установлено, что разработанная ССС с использованием в качестве наполнителя зольных микросфер алюмосиликатных, является экономически эффективной. Себестоимость получаемого покрытия в 3,32 раза ниже, по сравнению с себестоимостью покрытия, полученного с использованием стеклянных полых микросфер в рецептуре ССС. Рассчитаны затраты на тепло, необходимое для компенсации теплопотерь через стену здания, отделанные различными наименованиями ССС. Установлено, что при использование разработанной ССС снижаются потери теплоты через 1 м2 ограждающей конструкции стены. 147

Заключение Итоги выполненного исследования 1. Обоснована возможность снижения плотности, теплопроводности, повышения паропроницаемости покрытий на основе теплоизоляционных сухих строительных смесей для отделки газобетона марок D300-600 за счет использования в качестве наполнителя зольных алюмосиликатных микросфер, в качестве вяжущего извести. 2. Разработана рецептура теплоизоляционной ССС для отделки газобетона, включающая алюмосиликатные, известь-пушонку, добавку на основе зольные смеси микросферы гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, белый цемент, молотые отходы производства газобетона, суперпластификатор Melflux 2651F, редиспергируемый порошок VINNAPAS 8031H, гидрофобизатор олеат натрия. Отделочное покрытие на основе разработанной ССС характеризуется следующими показателями: средняя плотность =0,15 мг/(мчПа), ρ=650 кг/м3, коэффициент коэффициент паропроницаемости теплопроводности λ=0,137 Вт/(м∙°C) прочность при сжатии Rсж 4,1=МПа, марка по морозостойкости F35. 3. Исследовано влияние вида используемого высокопористого наполнителя в теплоизоляционной ССС на механизм передачи тепла через получаемые отделочное покрытие. Установлено, что способность отделочного покрытия отражать тепло и передавать его при помощи конвекции не зависит от вида используемого наполнителя. Коэффициент излучения, независимо от вида используемого наполнителя, составил ε=0,93. 4. Установлен характер влияния наполнителя на поровую структуру отделочных покрытий. Выявлено увеличение открытой пористости покрытий на основе вспученного вермикулитового и перлитового песка (47,7-53,1% в зависимости от содержания наполнителя) по сравнению с покрытиями на основе микросфер (24,1 до 27,2% в зависимости от содержания микросфер). 148

5. Рассмотрена модель, позволяющая получить теплоизоляционный композит оптимальной структуры. Спрогнозирована средняя плотность теплоизоляционных «вяжущее – наполнитель»: известь – стеклянные полые микросферы; цемент – стеклянные композитов полые для микросферы; различных известь – пар зольные микросферы алюмосиликатные; цемент – зольные микросферы алюмосиликатные. Рассчитано оптимальное содержание микросфер для данных композитов. 6. Обоснована целесообразность использования модифицирующей добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция в рецептуре теплоизоляционных известковых ССС для отделки целесообразность принятой двухстадийной газобетона. Доказана технологии синтеза модифицирующей добавки. Пуццоланическая активность добавки составляет 762,5 мг/г. Установлены закономерности твердения известкового композита в присутствии добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, заключающиеся в том, что введение добавки ускоряет скорость набора пластической прочности известковой смеси, повышает прочность при сжатии известковых композитов в 2.87 раза, снижает содержание свободной извести в 1, 72 раз. Подобрана оптимальная концентрация модифицирующей добавки на основе гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, составляющая 10 % от массы извести. 7. Оценено влияние вида используемого высокопористого наполнителя на гидрофизические свойства покрытий на основе разрабатываемой теплоизоляционной ССС. Установлено, что покрытия на основе вспученного вермикулитового и перлитового песка характеризуются низкими значениями коэффициента водостойкости Kразм , равными соответственно 0,67 и 0,72. Покрытия на основе стеклянных полых микросфер и зольных микросфер алюмосиликатных являются водостойкими. Коэффициент размягчения Kразм составляет соответсвенно 0,82 и 0,84. 8. Уставлено, что покрытия на основе микросфер повышенной трещиностойкостью по 149 сравнению с обладают покрытиями с

применением вспученного вермикулитового и перлитового песка за счет снижения усадочных деформаций, повышения когезионной прочности и предельной растяжимости. Коэффициенты трещиностойкости Kтр покрытий на основе микросфер составляют 26,1 и 20,9 ( для стекляных и зальных микросфер соответственно). 9. Выявлено что использование разрабатываемых теплоизоляционных ССС для наружной отделки показателями газобетона позволяет получать покрытия с теплопроводности и паропроницаемости, близкими к газобетону, что способствует уменьшению количества образующегося конденсата в ограждающей конструкции. 10. Обоснована целесообразность применения в составе разрабатываемой теплоизоляционной ССС молотых отходов производства газобетона. Установлено, что при введении в состав смеси молотого газобетона с удельной поверхностью Sуд 635 м2/кг наблюдается увеличение прочности сцепления отделочного покрытия с газобетоном, составляющей Rадг 0,53 -0,71 МПа в зависимости от вида наполнителя. 11. Рассчитаны технико-экономические показатели и разработана технологическая схема производства теплоизоляционной ССС для отделки газобетона. Установлено, использованием в что качестве разработанная наполнителя ССС, полученная зольных с микросфер алюмосиликатных, является экономически эффективной. Себестоимость покрытия, полученного с использованием зольных микросфер алюмосиликатных в 3,32 раза ниже, себестоимости покрытия, полученного с использованием стеклянных полых микросфер. Разработан проект стандарта организации СТО «Теплоизоляционные известково-цементные сухие строительные смеси для отделки газобетона. Технические условия». Рекомендации. Проект стандарта организации СТО «Теплоизоляционные известково-цементные сухие строительные смеси для отделки газобетона. Технические условия», а также рецептуру и технологию изготовления известковой теплоизоляционной ССС с применением в 150

качестве наполнителя зольных микросфер алюмосиликатных, в качестве модифицирующей добавки гидросиликатов и алюмосиликатов кальция, рекомендуется внедрить на предприятиях по производству ССС. Теоретические положения диссертационной работы и результаты экспериментальных исследований рекомендуются для использования в учебном процессе для подготовки бакалавров по направлению «Строительство». Перспективы дальнейшей разработки темы. Положения и выводы, изложенные в диссертации, могут представлять методологическую основу для продолжения исследований по разработке новых теплоизоляционных составов. 151

Список литературы 1. Акжигитова Э.Р. Сухие строительные смеси на основе местных материалов / Э.Р. Акжигитова, Е.Е. Симонов // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2013 − № 3. − С. 46-49. 2. Ахтямов Р.Я., Ахмедьянов Р.М., Трофимов Б.Я. Легкие строительные штукатурные растворы с вермикулитовым заполнителем// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2002. №11 – С. 16-17. 3. А.с. 698923 Способ получения алюмосиликатного наполнителя. / В.С.Сажин, М.К.Мокшина,С.Д.Дементьева,Р.И.Калинина, А.И.Волковская, Н.В.Игнатьев, А.Н.Ющенко. Опубл.30.11.1979 Бюл.№43. 4. Бабков В.В. Аморфный микрокремнезем в процессах структурообразования и упрочнения цементного камня / В.В. Бабков, А.И. Габитов, Р.Р. Сахибгареев // Башкирский химический журнал – 2010 − № 17-3. − С. 206-210. 5. Баженов, Ю.М. Технология сухих строительных смесей: учебное пособие / Ю.М. Баженов, В.Ф. Коровяков, Г.А. Денисов. – М: Издательство АСВ, 2003. – 96 с. 6. Баталин, применяемых для Б.С. Исследования производства эффективности сухих строительных смесей добавок, / Б.С. Баталин // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 7. – С. 60-62. 7. Бобрышев А.Н., Зубарев П.А., Кувшинов П.И., Лахно А.В. Анализ распределения наполнителя в структуре композитов// Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая. – 2012. –№1 (20). 8. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов / В.Н. Богословский – М.: Книга по Требованию, 2013. – 416 с. 9. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов/ под ред. Ю.М. Бутта. М: Высшая школа. 1973. 504 с. 152

10. Ватин В.И., Горшков А.С., Глумов А.В. Влияние физикотехнических и геометрических характеристик штукатурных покрытий на влажностный режим однородных стен из газобетонных блоков// Инженерностроительный журнал-2011-№1-С.28-33. 11. Вернигорова В.Н. Кинетика взаимодействия оксида кремния с катионами кальция в системе СаО - SIO2 - Н2О бетонной смеси / В.Н. Вернигорова, С.М. Саденко // Образование и наука в современном мире. Инновации – 2016 − № 6-2. − С. 122-128. 12. Вишневский, А.А. Текущее состояние производства автоклавного газобетона в России / А.А. Вишневский, Г.И. Гринфельд, А.С. Смирнова // Современный автоклавный газобетон: сборник докладов науч.-практ. конференции. г. Екатеринбург, 22–24 ноября 2017 г – С. 10-12. 13. Волженский, А.В. Минеральные вяжущие вещества /А.В. Волженский, Ю.С.Буров, В.С.Колокольников. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1979. — 476 с. 14. Голубев, В.И. Новые продукты на рынке добавок для сухих строительных смесей и бетонов / В.И. Голубев, П.Г. Василик // Строительные материалы. – 2006. – № 3. – С. 24–25. 15. Гоманн М. Поробетон: руководство / пер. с нем. под ред. А. С. Коломацкого. Белгород : Изд-во ЛитКараВан, 2010. 272 с. 16. Гонтарь, Ю.В. Модифицированные сухие смеси для отделочных работ / Ю.В. Гонтарь, А.И. Чалова // Строительные материалы. – 2001.– № 4. – С. 8-10. 17. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М.: Высш. шк., 1989. 384 с. 18. Горшков, В.С. Вяжущие, керамика и стекло. Кристаллические материалы: структура и свойства: справочное пособие / В.С. Горшков, В.Г. Савельев, А.В. Абакумов. – М.: Стройиздат, 1995. – 584 с. 19. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 2010. – 16 с. 153

20. ГОСТ 6992-68 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Метод испытаний на стойкость в атмосферных условиях (с Изменениями N 1, 2) – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. – 10 с. 21. ГОСТ 9179-77 Известь строительная. Технические условия. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001. – 7 с. 22. ГОСТ 965-89 Портландцементы белые. Технические условия. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002. – 6 с. 23. ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости. – М: Стандартинформ, 2014. – 23 с. 24. ГОСТ 10832-2009. Песок и щебень перлитовые вспученные. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2011. – 20 с. 25. ГОСТ 11118− 2009. Панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен зданий. Технические условия. – М.: МНТКС, 2010. – 49 с. 26. ГОСТ 12865-67. Вермикулит вспученный. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1995. – 5 с. 27. ГОСТ 12966-85 Алюминия сульфат технический очищенный. Технические условия (С Изменениями № 1, 2). – М.: Изд-во стандартов, 1999. – 12 с. 28. ГОСТ 13078-81 Стекло натриевое жидкое. Технические условия (С Изменениями № 1, 2). – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 15 с. 29. ГОСТ 18299-72* Материалы лакокрасочные. Метод определения предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и модуля упругости. – М: Государственный стандарт союза СССР, 1989. – 10 с. 30. ГОСТ 19007-73*. Материалы лакокрасочные. Метод определения времени и степени высыхания – М.: Изд-во стандартов, 2003. – 7 с. 31. ГОСТ 25898-2012 Материалы и изделия строительные. Методы определения паропроницаемости и сопротивления паропроницанию/ – М.: Стандартинформ, 2012. – 12 с. 154

32. ГОСТ 31356-2007 Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний. – М.: МНТКС, 2008. – 16 с. 33. ГОСТ Р 54855-2011. Материалы и изделия строительные. Определение расчетных значений теплофизических характеристик. – М.: Стандартинформ, 2012. – 8 с. 34. ГОСТ Р 57336-2016/EN 998-1:2010 Растворы строительные штукатурные. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2017. – 20 с. 35. ГОСТ Р ИСО 18434-1-2013 Контроль состояния и диагностика машин. Термография. Часть 1. Общие методы. М.: Изд. Стандартинформ 39 с. 36. Государственная программа «Обеспечение доступным и комфортным жильём и коммунальными услугами граждан Российской Федерации» в 2018-2025 гг. http://government.ru/programs/204/events/ 37. Гринфельд, Г.И. Инженерные решения обеспечения энергоэффективности зданий. Отделка кладки из автоклавного газобетона : учеб. Пособие / Г.И. Гринфельд. – СПб.: Издательство Политехнического университета, 2011. - 130 с. 38. Дружинкин, С. В. Вопросы высолообразования сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой // Вестник развития науки и образования. – 2007. – №2. – С. 3-6. 39. Дьяконов В.Г., Лонщаков О.А.Основы теплопередачи. Изд. Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2011. 230 с. 40. Жерновский, И.В. Структурообразование известковых композитов в присутствии гидросиликатов и алюмосиликатов кальция / И.В. Жерновский, В.И. Логанина, С.Н. Кислицина, М.В. Фролов // Региональная архитектура и строительство. – 2015. – №4. – С. 42 – 47. 41. Загороднюк Л.Х. К проблеме проектирования сухих ремонтных смесей с учетом сродства структур / Л.Х. Загороднюк, В.С. 155

Лесовик, Д.А. Беликов // Вестник Центрального регионального отделения РААСН, Выпуск 18. Москва.2014.С. 112-119. 42. Загороднюк Л.Х. Сухие теплоизоляционные смеси на композиционных вяжущих: монография/ Л.Х. Загороднюк. Белгород: Издво БГТУ, 2014. 216с. 43. Загороднюк Л.Х. Эффективные строительные смеси для теплоизоляционных работ: монография/ Л.Х. Загороднюк, Н.В. Ширина. Белгород: Изд-во БГТУ, 2010. 181с. 44. Захаров, С.А. Высокоактивный метакаолин – современный активных минеральный модификатор цементных систем / С.А. Захаров, Б.С. Калачик // Строительные материалы. – 2007. – № 5. – С. 56-57. 45. Зельдович Я.Б., К теории реакции на пористом или порошкообразном материале, ЖФХ, т.13, 1939,с.163. 46. Зырянов М.С., Ахметжанов А.М., Манушина А.С., Потапова Е.Н. Определение пуццолановой активности метакаолина// Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXX. 2016. № 7. С. 44-46. 47. ИЗОЛТЕКО — полистиролбетонная теплоизоляционная штукатурка. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.stroyunion.ru/i_store/item_707335/izolteko-polistirolbetonnaya-teploizolyacionnayashtukaturka-shtukaturki.html. 48. Иноземцев А.С., Королев Е.В. Полые микросферы– эффективный заполнитель для высокопрочных легких бетонов// Промышленное и гражданское строительство. 2013. №10. С.80-83. 49. Итоги отрасли в 2017 году. Прогноз балансов спроса и предложения в промышленности строительных материалов. Научноисследовательский институт промышленности строительных материалов. 50. Кириллов К.И., Пашкевич А.А., Первушин Е.Г., Орешкин Д.В. Облегченный кладочный раствор // Сб. докл. Научно-техн. конф. с межд. участием «Строительная физика в ХХI веке». – М.: НИИСФ, 2006. – С. 134 – 139. 156

51. Козлов, В.В. Сухие строительные смеси / В.В. Козлов // М.: Изд-во АСВ, 2000. – 96 с. 52. Корнеев, В.И., Медведева, И.Н., Илясов, А.Г. Ускоритель схватывания портландцемента на основе аморфного гидроксида алюминия ОАО "Бокситогорский глинозем" / В.И. Корнеев, И.Н. Медведева, А.Г. Илясов.// 3-я международная конференция "Сухие строительные смеси для ХХI века: технология и бизнес" - СПб: 2003 - С.16-17. 53. Корниенко С.В., Ватин Н.И., Петриченко М.Р., Горшков А.С., Оценка влажностного режима многослойной стеновой конструкции в годовом цикле// Строительство уникальных зданий и сооружений -2015-№6С.19-33. 54. Кошев, А.Н. Закономерности массопереноса в отделочном слое на основе теплоизоляционной сухой строительной смеси в процессе увлажнения. / А.Н. Кошев, В.И. Логанина, В.С. Демьянова, М.В. Фролов // Региональная архитектура и строительство. – 2018. – №1. – С. 136 – 140. 55. Крайнов Д.В., Садыков Р.А. Влияние влагосодержания на теплозащитные свойства ограждающей конструкции из ячеистого бетона// Вестник МГСУ. – 2011. – №3. – С. 403-410. 56. Кретова У.Е. Инновационный наполнитель для цементных систем керамические микросферы //Вестник МГСУ. – 2010. – №4. – С. 37-39. 57. Кудинов И.В., Стефанюк Е.В. Теоретические основы теплотехники. Часть II. Математическое моделирование процессов теплопроводности в многослойных ограждающих конструкциях. Изд. Самарский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2013. 422 с. 58. Кузнецова, Т. В. Получение и свойства цеолитосодержащих цементов / Т. В. Кузнецова, Е. Н. Потапова, А. С. Горелик, М. В. Сидорова // Цемент, 1989. – №7. – С. 22–23. 157

59. Легкая штукатурка для ячеистого бетона ATLAS KB-TYNK. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.atlasplus.ru/catalog/atlas/atlas-kb-tynk.html. 60. Лесовик, В.С. Закон сродства структур в материаловедении./ В.С. Лесовик, Л.Х. Загороднюк , И.Л. Чулкова. // Фундаментальные исследования. –2014. №3. Часть 2. –С. 267-271. 61. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Беликов Д.А., Щекина А.Ю., Куприна А.А. Эффективные сухие смеси для ремонтных и восстановительных работ// Строительные материалы. – 2014. – №7 – С. 8285. 62. Литовский Е.Я., Пучкелевич Н.А. Теплофизические свойства огнеупоров: Справочное издание М.: Изд. Металлургия. 1982. 150 с. 63. Логанина, В.И. Добавка на основе синтетических алюмосиликатов для известкового композиционного вяжущего. / В.И. Логанина, П.А. Полубояринов, А.Д. Рыжов // Региональная архитектура и строительство. – 2016. – № 3. – С. 28-32. 64. Логанина, В.И. Структура и свойства тонкодисперсных наполнителей на основе силикатов кальция для сухих строительных смесей / В.И. Логанина, Л.В. Макарова, К А. Сергеева // Вестник гражданских инженеров. – 2012. – № 2. – С. 167-169. 65. Логанина, В.И. Теплоизоляционные известковые составы, наполненные стеклянными полыми микросферами / В.И. Логанина, М.В. Фролов // Известия высших учебных заведений «Строительство». – 2016. – № 4. – С. 47 – 52. 66. Логанина, В.И. Теплоизоляционные известковые сухие строительные смеси для отделки стен из газобетона / В.И. Логанина, М.В. Фролов, М.А. Рябов // Вестник Московского государственного строительного университета. – 2016. – №5. – С. 82 – 92. 67. Лыков А.В., Тепломассообмен. М., Энергия, 1972, 558 с. 158

68. Макаревич, М.С. Сухие строительные смеси для штукатурных работ с тонкодисперсными минеральными добавками: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Макаревич Марина Сергеевна. – Томск, 2005. – 22 с. 69. Макаренкова Ю.В., Беляев К.В. Цементные растворы с различной объемной долей цементной матрицы // Научные чтения, посвященные памяти 24 Горчакова Г.И. и 75-летию с момента основания кафедры "Строительные материа-лы" МГСУ, Москва, 2009, С. 153-155. 70. Малявина Е.Г. Строительная теплофизика: Учебное пособие / Мос. гос. строит. ун-т. – М.: МГСУ, 2011. 152 с. 71. Нациевский С.Ю., Алексеева Л.В. Производство сухих строительных смесей с применением вспученного перлита// Сухие строительные смеси. – 2012 – № 6. – С. 26-27. 72. Низовцев М.И., Стерлягов А.Н., Терехов В.И.. Влияние градиента температуры на влагоперенос в пористых материалах// Ползуновский вестник. 2012. №3/1 С.17-21. 73. Орешкин Д.В., Беляев К.В., Макаренкова Ю.В. Моделирование и разработка оптимальной структуры сверхлёгкого цементного раствора // Строительные материалы. 2011, № 5. С. 42 – 43. 74. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Изменение влажности и теплопроводности цементного тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами во времени. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2003. – № 2 . - С. 41-43. 75. Павлюкевич, Н.В. Введение в теорию тепло- и массопереноса в пористых средах. - Минск: Ин-т тепло- и массообмена НАНБ, 2002. – 140 с. 76. Пат. RU23948006 Российская федерация, С01В38/08, С01В38/10, С01В24/24. Состав теплоизоляционной штукатурной смеси для внешних и внутренних работ [Текст] / Ю.М. Сидоренко (RU), О.А. Макаренко (RU), В.Ю. Синельников (RU) патентообладатели Ю.М. Сидоренко (RU), О.А. Макаренко (RU), В.Ю. Синельников (RU) 3с. 159

77. Пашкевич А.А. Эффективные цементные штукатурные растворы с полыми стеклянными микросферами: диссертация кандидата технических наук: 05.23.05. - Москва, 2009.- 141 с. 78. Постановление Правительства РФ от 20.05.2017 № 603 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 25 января 2011 г. № 18». 79. Прогноз социально-экономического развития Российской Федерации на 2018 год и на плановый период 2019 и 2020 годов http://economy.gov.ru/wps/wcm/connect/2e83e62b-ebc6-4570-9d7bae0beba79f63/prognoz2018_2020.pdf?MOD=AJPERES 80. Протасевич А.М. Строительная теплофизика ограждающих конструкций зданий и сооружений. Изд. Вышэйшая школа, 2015. 240 с. 81. Пухаренко, Ю.В. Реставрация исторических объектов с применением современных сухих строительных смесей / Ю.В. Пухаренко, А.М. Харитонов, Н.Н. Шангина, Т. Ю. Сафронова // Вестник гражданских инженеров. – 2011. – № 1. – С. 98–103. 82. Пышкина, И.С. Разработка режима синтеза добавки на основе гидросиликатов кальция для известковых отделочных составов / И.С. Пышкина // Современные научные исследования и инновации. – 2015. – № 9. – С. 50-52. 83. Пышкина, И.С. Реологические свойства композиционного известкового вяжущего с применением силикатосодержащих наполнителей / И.С. Пышкина // Молодой ученый. – 2014. – № 3. – С. 337-339. 84. Рахимбаев улучшения Ш.М., Аниканова теплотехнических Т.В. характеристик Теоретические пористых аспекты систем// Строительные материалы. – 2007. - №4 – С. 26-28. 85. Руководство по наружной отделки стен из ячеистобетонных блоков автоклавного твердения. 1 редакция. Белгород.: Национальная ассоциация производителей автоклавного газобетона, 2010. 3 с. 160

86. Рынок сухих строительных смесей России: состояние и краткосрочный прогноз. Евгений Ботка, компания «Строительная информация» 87. Саградян А.А., Зимакова Г.А. Исследование пуццоланической активности зольных микросфер// Известия. Высших учебных заведений. «Строительство»-2012-№ 2-С. 43-47. 88. Садовникова, М.А. Свойства синтезированной добавки на основе алюмосиликатов для известковых сухих строительных смесей. / М.А. Садовникова // Молодой ученый. – 2014. – № 3. – С. 342-344. 89. Садовникова, М.А. Синтезированные алюмосиликаты и их применение в сухих строительных смесях // Современные научные исследования и инновации. – 2014. – № 11. – С. 19-22. 90. Сафронова Т.Ю. Исторический опыт и современные перспективы производства метакаолина в России и за рубежом / Т.Ю. Сафронова // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Познание. – 2012 − № 3. − С. 15-16. 91. Сафронова Т.Ю. Эффективность модифицирующих добавок для смешанного воздушного вяжущего / Т.Ю. Сафронова // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Познание. – 2012 − № 3. − С. 17-19. 92. Семенов В.С., Розовская Т.А. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций с применением облегченных кладочных растворов // Строительные материалы. – 2015. – № 6. – С. 16-19. 93. Семенов В.С., Розовская Т.А., Орешкин Д.В. Энергоэффективные сухие кладочные смеси на основе полых микросфер / Cб. науч. труд. III (XII) Всероссийской (Международной) конференция «Бетон и железобетон – взгляд в будущее». – М.: МГСУ, 2014 г. – С. 344-352. 94. Соломатов, В. И., Селяев В.И. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов / под ред. В. И. Соломатов. – М.: Стройиздат, 1987. – 264 с. 161

95. СП 50.13330.2012. «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003». 96. СТО 501-52-01-2007 Проектирование и возведение ограждающих конструкций из ячеистых бетонов Часть 1. 97. Строкова, В.В. Повышение эффективности производства строительных материалов с учетом изоморфизма сырья; дис. на соис. уч. степ. докт. техн. наук./ В.В. Строкова. Белгород, 2004. - 440 с. 98. Сумской Д.А. Физико-химические основы проектирования теплоизоляционных растворов / Сумской Д.А., Баженов Ю.М., Загороднюк Л.Х., Лесовик В.С., Воронов В.В., Ермолаев А.Э. // Наукоемкие технологии и инновации (XXI научные чтения) Белгород, 06 октября 2017 – 07 октября 2016 г.– С. 399 – 405. 99. Теплоизоляционная штукатурка с полистиролом LB-KNAUF ISOPUTZ EXTRA. [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://file.knauf.ua/Tekhnichna_dokumentatsiya/Fasadni_systemy/Tekhnichni_l ysty/Lasselsberger%20Knauf/LB%20Izoputz%20Extra%200407.pdf. 100. Теплоизоляционная штукатурка Tirotherm. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://tirotherm-ru.1gb.ru/about.html 101. Трофимов Б.Я., Ахтямов Р.Я., Ахмедьянов Р.М. Теплоизоляционные штукатурные растворы с вермикулитовым заполнителем// Цемент и его применение. – 2002. – № 6. – С. 16-19. (ссылка 1 глава 3) 102. ТУ 5951-001-87368958-2015 Алюмосиликатные микросферы АСМ-500. 103. ТУ 6-48-91-92. Микросферы стеклянные полые марок МС-ВП, МС-ВП-А9, МС-В. Технические условия. – М.,1995. – 6 с. 104. Уэндландт У. Термические методы анализа/ У. Уэндландт. М.: Мир, 1978. С. 145—212. 105. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные 162

законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 1.01.2018). 106. Фролов, М.В. Структурообразование известковых композитов в присутствии модифицирующей добавки / М.В. Фролов // Современные научные исследования и инновации. – 2015. – №7. – С. 51 – 54. 107. Халиуллин М.И., Рахимов Р.З., Гайфуллин А.Р. Пуццоланическая активность керамзитовой пыли и её зависимость от удельной поверхности// Известия КГАСУ. 2013. №3. С.98-104. 108. Шангина Н.Н. Особенности производства и применения сухихстроительных смесей для реставрации памятников архитектуры / Н.Н. Шангина, А.М. Харитонов // Сухие строительные смеси. – 2011. – № 4. – С. 16–19. 109. Abidia S. Impact of perlite, vermiculite and cement on the Young modulus of a plaster composite material: Experimental, analytical and numerical approaches / S. Abidia, Y. Joliffb, C. Favottoa // Composites Part B: Engineering. − 2016. − № 92. – pp. 28-36. (https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.02.034) 110. Allen, W. I. Lime as a building material. / W. Allen, I. Allen, L.A. McDonald // The structural engineer. -2003. - № 17. - 317 p. 111. Ashurst, J. The technology and use of hydraulic lime /J. Ashurst // Lime news. -1997.-№5.-pp. 51-58. 112. Cachim, P. Effect of Portuguese metakaolin on hydraulic lime concrete using different curing conditions / P. Cachim, A. Velosa, F. Rocha // Construction and Building Materials. – 2010. – № 24. – pp. 71-78. 113. Cachova, M. Application of Ceramic Powder as Supplementary Cementitious Material in Lime Plasters / M. Cachova, E. Vejmelkova, D. Konakova, J Zumar, M. Keppert, P. Reiterman, R. Cerny // Materials sciencemedziagotyra. − 2016. − № 22-3. – pp. 440-444. https://doi.10.5755/j01.ms.22.3.7433 114. Cachova, M. Hygric properties of lime-cement plasters with the addition of a pozzolana / М. Cachova, J. Kot'atkova, D. Konakova, E. 163

Vejmelkova, E. Bartonkova, R. Cerny // Procedia Engineering: Ecology and new building materials and products. − 2016. − № 151. – pp. 127-132. https://doi.10.1016/j.proeng.2016.07.403 115. Čáchová, M. Ternary binder based plasters with improved thermal insulating ability / M. Čáchová , D. Koňáková , E . Vejmelková, M. Vyšvařil // 3rd International Conference on Innovative Materials, Structures and Technologies (IMST 2017) 27 – 29 September 2017, Riga, Latvia, № 251. (https://doi:10.1088/1757-899X/251/1/012008) 116. Ceresit CT 24. Штукатурка для ячеистого бетона [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.ceresit.ru/ru/products/vnutrennyay_otdelka/shtukaturki/ct-24smoothing-plaster11.html. 117. Chen, J. P. Experimental Study of External Thermal Insulation Mortar Based on Fly Ash Floating Bead / J. P. Chen // Advanced Materials Research. − 2012. − № 476-478. – pp. 1643-1646. 118. Colangeloab, F. Mechanical and thermal properties of lightweight geopolymer composites / F. Colangeloab, G. Rovielloab, L.Ricciottiab, V.Ferrándiz-Masc, F. Messinaab, C. Feroneab, O. Tarallod, R. Cioffiab, C.R. Cheesemane // Cement and Concrete Composite. − 2018. − № 86. – pp. 266-272. (https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.11.016) 119. DIN 4108-3-2014. Thermal protection and energy economy in buildings - Part 3: Protection against moisture subject to climate conditions Requirements and directions for design and construction. 2014. – 77 pp. (ссылка 1 глава 5) 120. Govaertsa, Y. Performance of a lime-based insulating render for heritage buildings / Y. Govaertsa, R. Hayenb, M. Bouwc, A. Verdoncka, W. Meulebroeckd, S. Mertense, Y. Grégoiree // Construction and Building Materials. − 2018. − № 159. – pp. 376-389. (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.10.115) 164

121. Koksala, F. Combined effect of silica fume and expanded vermiculite on properties of lightweight mortars at ambient and elevated temperatures / F. Koksala, O. Gencelb, M. Kayac // Construction and Building Materials. − 2015. − № 88. – pp. 175-187. (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.04.021) 122. Koňákováa, D. Lime-based plasters with combined expanded claysilica aggregate: Microstructure, texture and engineering properties/ D. Koňáková, M. Čáchová, E. Vejmelková, M. Keppert, M. Jerman, P. Bayer, P. Rovnaníková, R. Černýa // Cement and Concrete Composites. − 2017. − № 83. – pp. 374-383. (https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.08.005 ) 123. Lesovik, V.S., Chulkova, I.L., Zagordnyuk, L.K., Volodchenko, A.A., Yurievich, P.D. The Role of the Law of Affinity Structures in the Construction Material Science by Performance of the Restoration Works //Research Journal of Applied Sciences 2014 Volume: 9 Issue: 12, p.1100-1105. 124. Okiemute, R. O. Influence of slag composition and temperature on the hydration and microstructure of slag blended cements/ R. O. Okiemute, L. Black // Construction and Building Materials. − 2016. − № 126. – pp. 496-507. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.057 125. Palomar, I. A multiscale model for pervious lime-cement mortar with perlite and cellulose fibers / I . Palomar, G. Barluenga // Construction and Building Materials. − 2018. − № 160. – pp. 136-144. (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.032) 126. Palomar, I. Lime–cement mortars for coating with improved thermal and acoustic performance // I. Palomar, G. Barluenga, J. Puentes // Construction and Building Materials. − 2015. − № 75. – pp. 306-314. (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.11.012) 127. Pavlíka, Z. Modified lime-cement plasters with enhanced thermal and hygric storage capacity for moderation of interior climate / Z. Pavlíka, J. Fořta, M. Pavlíkováa, J. Pokornýa, A. Trníkab, R. Černý // Energy and Buildings − 2016. − № 126. – pp. 113-127. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.05.004 165

128. Reactive Aluminas [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.almatis.com/market-en/refractories/reactive-aluminas/ 129. Seputyte-Jucike, J. The effects of modifying additives and chemical admixtures on the properties of porous fresh and hardened cement paste /J. Seputyte-Jucike, M. Kligys, M. Sinica // Construction and building materials. − 2016. − № 127. – pp. 679-691. https://doi.10.1016/j.conbuildmat.2016.10.014 130. Shoukrya, H. Enhanced physical, mechanical and microstructural properties of lightweight vermiculite cement composites modified with nano metakaolin / H. Shoukrya, M. F. Kotkatab, S. A. Abo-EL-Eneinc, M. S. Morsya, S.S. Shebla // Construction and Building Materials. − 2016. − № 112. – pp. 276283. (https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.209) 131. The European Standard EN 998-1:2010, Specification for Mortar for Masonry Rendering and Plastering Standardization, Bruxelles, 2011. 166 Mortar, European Committee for

Приложение А 167

Приложение Б 168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184 146

185

186

187

188

189

190

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв