Автореферат диссертации (1141515), страница 2
Текст из файла (страница 2)
международных научно-практических конференциях студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (Москва, МГСУ, 2015, 2016, 2017); XXIII международной научно-практической конференции «Современные тенденции развития науки и технологий» (Белгород, 2017); международной научно-практическойконференции «Новые строительные тренды в ХХI веке» (Республика Казахстан,Алматы, 2017); а также на семинарах кафедры строительных материалов и материаловедения (Москва, МГСУ, 2016, 2017).Внедрение результатов исследования.
По результатам работы было проведено опытное апробирование состава эффективного гипсового материала объёмом 5,1 м3 при проведении ремонтно-восстановительных работ в помещенияхООО «МаСТ».Личный вклад соискателя заключается в изучении теоретических основ сцелью разработки эффективного гипсового материала для реставрационных работ на основе минеральных и органических компонентов с заданными эксплуатационными свойствами; в подготовке и проведении экспериментов, устанавливающих оптимальные составы гипсовой смеси для получения улучшенных показателей структуры и свойств гипсового камня; в проведении работ по практическому использованию результатов диссертационного исследования при опытнойапробации разработанного состава гипсового материала, подготовке публикацийпо материалам диссертации.8Публикации.
Основные результаты диссертации изложены в 7 работах, изкоторых 4 опубликованы в изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ.Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 175 страницмашинописного текста, состоит из оглавления, введения, основной части, состоящей из 5 глав, заключения, списка литературы из 210 наименований и 2 приложений, содержит 39 рисунков и 77 таблиц.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫСоздание архитектурных элементов внутри исторических зданий производилось с применением гипсовых материалов. В настоящее время многим памятникам архитектуры требуются реставрационные работы, при которых возникаютпроблемы по восстановлению деталей, штукатурки и лепнины. Поэтому гипс дляреставрации в современных условиях в совокупности должен обеспечить высокоекачество работ, долговечность при эксплуатации, экологическую безопасностьдля человека и окружающей среды, снижение средней плотности и материалоёмкости реставрационных работ, негорючесть и белизну материала, эстетическийвид.
Наполнитель в гипсовых системах должен также соответствовать этим требованиям.К реставрационным гипсовым материалам предъявляется комплекс требований по белизне, средней плотности, срокам схватывания, прочности. Минимальная средняя плотность при требуемой прочности необходима потолочнойлепнине, находящейся чаще всего на несущих деревянных конструкциях (балках,перекрытиях), которые со временем снижают свою несущую способность. Традиционные гипсовые реставрационные составы для лепнины имеют высокую среднюю плотность камня во влажном состоянии. Следовательно, на ослабленных деревянных конструкциях применение традиционных гипсовых составов приведёт кувеличению прогибов, разрушению исторической лепнины и самих конструкций.Проанализированы известные гипсоцементно-пуццолановые вяжущие вещества с наполнителями для повышения прочности и водостойкости в виде цемента, диатомита, трепела, опоки, золы, аморфного кремнезёма, кварца и техногенных отходов.
Для улучшения свойств гипсового камня вводили суперпласти-9фикатор, углеродные нанотрубки и силикатные наночастицы. Для облегчениясмеси применяли древесные опилки, гранулы из пеностекла, пенообразователи,керамзит и др. Разработаны также способ получения пеногипсовой массы путёмвакуумирования в кавитационном активаторе-дезинтеграторе и состав материалана основе полых алюмосиликатных (керамических) микросфер.
Вместо гипсаприменялся также ангидрит и фосфогипс. Также проанализировано использование полых стеклянных микросфер (далее по тексту ПСМС) в цементных кладочных, штукатурных и тампонажных растворах. Определено, что ПСМС являютсялучшим облегчающим наполнителем белого цвета в цементные системы по сравнению с алюмосиликатными (керамическими, серого цвета) полыми микросферами, а также традиционными наполнителями (древесными опилками, вспученнымперлитом и вермикулитом).В работе использовались высокопрочный гипс для художественной лепнины марки Г16 БIII Самарского завода, полые стеклянные микросферы (ПСМС)Новгородского завода «Стекловолокно» со средней плотностью 0,3 г/см3 и прочностью при объёмном сжатии 11,3 МПа. Применялся суперпластификаторPeramin SMF-10 (далее по тексту СП), представляющий собой порошок белогоцвета (1-ая группа суперпластификаторов) и имеющий меламиноформальдегидную основу с активным радикалом -SO3Na.
Порошок гидрофобизатора Vinnapas8031 H (далее по тексту ГФ) также имеет белый цвет, состоит из тройного сополимера этилена, виниллаурата, винилхлорида и содержит до 15% ультрадисперсного наполнителя в виде мела и метакаолина. Использовался также высокоактивный метакаолин ВМК-45 (далее по тексту ВМК) с удельной поверхностью 16215см2/г и химической формулой Al2O3∙1,26 SiO2. В работе применялось современноеоборудование НИУ МГСУ и стандартные методики определения свойств.Следует отметить, что диапазон расходов ПСМС (0, 10 и 30 %) взяты с учётом следующих соображений. По условиям реставрации для заделки трещин, сколов и изготовления фрагментов в исторической лепнине требуется облегчённыйгипсовый материал с разной средней плотностью, но не ниже 500 кг/м 3 и достаточной прочностью при сжатии, изгибе и сцеплении со старым основанием. Оптимальный и универсальный расход микросфер при различных несущих способ-10ностях деревянных конструкций получить невозможно.
При средней плотностиниже 500 кг/м3 при расходе ПСМС >30 %, резко падают все виды прочности материала.Была предложена методика исследований для разработки научных положений получения эффективного гипсового материала с ПСМС белого цвета для реставрационных работ. Методика имеет следующую схему:– проверка паспортных данных всех компонентов состава;–проведениемикроструктурного(МСА),элементного(ЭА),рентгенофазового (РФА) анализов гипса для лепнины;– выявление основных закономерностей изменения структуры и свойствгипсового камня с ПСМС и определение путей повышения прочности;– модификация структуры и свойств гипсового камня с ПСМС путёмвведения в смесь СП и ГФ, и оптимизация расхода добавок с помощьюматематического планирования эксперимента и получением моделей свойств;– установление основных закономерностей изменения структуры и свойствмодифицированного гипсового камня (СП+ГФ) с ПСМС с целью определенияпути существенного повышения прочности за счёт введения в его составметакаолина;– разработка теоретических положений упрочнённого гипсового камня сПСМС с (СП+ГФ) + ВМК и выявление основных закономерностей измененияструктуры и свойств гипсового камня.Все гипсовые смеси, используемые в дальнейшей работе, имели стандартную консистенцию (расплыв гипсового теста 180+5мм по визкозиметру Суттарда).
Смеси из высокопрочного чистого гипса (без добавочный) и с добавлением кнему гидрофобно-пластифицирующей добавки (СП+ ГФ) обладали следующимипоказателями, соответственно: В/Г=0,4 и 0,34; рН=7,5 и 7,7; начало схватывания(н.с.) – 12 и 21 мин.; конец схватывания (к.с.): 15,5 и 23 мин.; марка по прочности– Г16 и Г19. Для гипсовых смесей и камней с 10 % ПСМС (без добавки, с добавкой (СП + ГФ) и (СП+ГФ) +ВМК соответственно) были определены свойства:В/Г=0,6; 0,5 и 0,48; рН= 8,0; 8,2 и 7,7; н.с. – 13,5; 15 и 16,5 мин.; к.с.
– 18; 17 и 20мин.; марка по прочности Г3; Г5 и Г10. Аналогичные свойства – для гипсового11камня с 30 % ПСМС: В/Г=1; 0,84 и 0,79; рН= 8,4;8,6 и 7,5; н.с. – 11,5; 13 и 14,5мин.; к.с. – 15,5; 16 и 17,5 мин.; марка по прочности Г2; Г4 и Г5.Для оптимизации расхода суперпластификатора (СП) Peramin SMF-10 игидрофобизатора (ГФ) Vinnapas 8031 H был реализован двухфакторный вариантматематического планирования с опытами в 3-х уровнях. В качестве варьируемыхфакторов были выбраны:Х1 – количество редиспергируемого полимерного порошка Vinnapas 8031 H,выполняющего комплексную роль, в т.ч. гидрофобизатора.
Его количество выражено в % от массы гипса и варьируется в 3-х уровнях: 2; 4; 6 %.Х2 – расход суперпластификатора Peramin SMF-10. Его количество дано в % отмассы гипса и варьируется в 3-х уровнях: 0,5; 0,75; 1 %.В качестве исследуемых показателей были выбраны: Y1 – предел прочностипри изгибе, МПа; Y2 – предел прочности при сжатии, МПа; Y3 – влажность помассе, %.Были получены уравнения регрессии для модифицированного гипсовогокамня с 10 % ПСМС:Rи=2,8+1,38 Х1+10,18 Х2 – 0,17 Х12 -7,16 Х22 (ошибка аппроксимации 2 %);Rсж=5,2 + 2,62 Х1+22,83 Х2 – 0,33 Х12 -15,72 Х22 (ошибка аппроксимации 3 %);Wm =46 – 6,45 Х1 + 53,43 Х2 + 0,76 Х12 - 36,46 Х22 (ошибка аппроксимации 3 %).Для модифицированного гипсового камня с 30 % ПСМС:Rи=1,83 + 0,49 Х1 + 17,84 Х2 - 0,07 Х12 - 11,91 Х22 (ошибка аппроксимации 5 %);Rсж=4,11 + 1,53 Х1 + 44,7 Х2 - 0,19 Х12 - 22,98 Х22 (ошибка аппроксимации 4 %);Wm = 58 – 31,41Х1 + 557,6 Х2 + 3,87 Х12 - 374Х22 (ошибка аппроксимации 5 %).Таким образом, были оптимизированы составы гипсового камня при расходах ПСМС 10 и 30% по критериям прочности (при сжатии и изгибе), влажности (по массе).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
