авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Метод разработки состава многокомпонентного минерального вяжущего на основе техногенного сырья

-- [ Страница 4 ] --
  1. Предложен рациональный состав шлакобетона с использованием разработанного ММВ, обеспечивающего повышение физико-технологических характеристик (в сравнении с равнопрочными шлакобетонами).

Перед проектированием состава бетона обосновали выбор заполнителей, исследовали их характеристики, которые показали обеспечение максимальной упаковки. При определении рационального состава шлакобетона получено уравнение регрессии, количественно характеризующее влияние агрегатно-структурного фактора и водоцементного отношения на характеристики шлакобетона в проектном возрасте – 28 суток. Номинальный состав шлакобетона в части установления оптимальных пределов расхода заполнителей определялся методом математического планирования эксперимента с использованием ортогонального центрального композиционного плана типа 23. В качестве независимых переменных были приняты (табл.4): X1 – агрегатно-структурный фактор (r), X2 – объем вяжущего (ММВ), X3 – водовяжущее отношение (В/В), (табл.4).

Таблица 4

Уровневые характеристики эксперимента

Условия кодирования Агрегатно-структурный фактор, r ММВ, кг В/В
Наименование Обозначение X1 X2 X3
Основной уровень X0 0,46 360 0,62
Интервал варьирования X 0,01 20 0,08
Верхний уровень +1 0,47 380 0,70
Нижний уровень -1 0,45 340 0,54

(1)

Для данного уравнения были построены графики зависимости показателей прочности от соотношения варьируемых факторов (рис. 8, 9).

Рисунок 8. Зависимость предела прочности шлакобетонов при сжатии от водовяжущего отношения


Рисунок 9. Зависимость предела прочности шлакобетонов при сжатии от агрегатно-структурного фактора


Как следует из полученного уравнения прочности (1) и графиков зависимости (рис. 8,9), оптимальный состав шлакобетона с наилучшим соотношением варьируемых факторов и показателем прочности на сжатие равным 19,8 Мпа, соответствует классу бетона В15. Его состав определяется следующим соотношением: агрегатно-структурный фактор (r) – 0,46; В/В – 0,62; объем вяжущего – 360 кг/м3.

Исследованы свойства бетона на основе многокомпонентного минерального вяжущего и факторов, влияющих на повышение его эксплуатационных характеристик.

Призменную прочность устанавливали в зависимости от нормативного значения прочности образцов-кубов (табл.5).

Таблица 5

Расчетные и фактические нагрузки при ступенчатом нагружении призмы

Доля нагрузки от Рразр, 0 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Расчетная нагрузка, кгс/см2 0 1865 3730 5596 7461 9327 11192 13057 14923 16788 18654 20519
Доля нагрузки от Рфакт, 0 0,09 0,19 0,28 0,37 0,47 0,56 0,65 0,75 0,84 - -
Фактическая нагрузка, кгс/см2 0 1912 3827 5742 7657 9572 11487 13402 15317 17232 - -

Установлен коэффициент перехода от кубиковой прочности исследуемого шлакобетона к призменной, kпр=0,87, что на 12 % выше в сравнении с нормируемой характеристикой СП 52-101-2003.

Модуль упругости шлакобетона равен 17,110-3 МПа, что соответствует требованиям, предъявляемых СП 52-101-2003 к шлакобетонам.

Исследования по определению границ микротрещинообразования в шлакобетоне сводились к построению диаграммы его состояний, выраженной кривой изменения времени прохождения ультразвуковых колебаний в бетоне. Границы микротрещинообразования составили: нижняя граница - 0,3; верхняя - 0,84.

Общий характер работы напряжений шлакобетона на ММВ при кратковременном нагружении соотносится с результатами испытаний шлакобетонов на цементном вяжущем.

Значение прочности шлакобетона на ММВ на осевое растяжение при изгибе в возрасте 28 суток Rbt = 6,2 МПа, что соответствует классу Rbt 0,8. Шлакобетоны класса В15 на цементном вяжущем имеют прочность при изгибе 4,0…4,5 Мпа, это на 35…55% меньше, чем у шлакобетона на ММВ. Коэффициент теплопроводности шлакобетона на разработанном ММВ на 17,7% ниже принятых значений для аналогичных бетонов на шлаковых заполнителях по СП 23-101-2004. Значимым фактором, который влияет на пониженную характеристику теплопроводности, является однородность структуры шлакобетона, состоящей из стекловидной фазы не только вяжущего, но и доменного шлакового щебня. Испытания показали, что шлакобетон на ММВ по морозостойкости относится к классу F75. Его рекомендовано применять при эксплуатации: в условиях эпизодического водонасыщения при расчетной температуре наружного воздуха от минус 5 до минус 20 0С и выше; в условиях воздушно-влажного состояния при расчетной температуре наружного воздуха от минус 20 до минус 40 0С и выше. Исследуемый шлакобетон относится к марке бетонов по водонепроницаемости W4.

Испытания в сульфатной среде в течение 12 месяцев показали стойкость шлакобетона на основе разработанного ММВ к сульфатной агрессии: стандартные образцы набрали прочность при сжатии в среднем на 45,4 % с увеличением объема до 0, 67 % и повышением плотности на 6,4 %. Данные результаты позволяют рекомендовать шлакобетон на ММВ как сульфатостойкий.

Выявлен наиболее эффективный модификатор структуры для шлакобетона на ММВ - пластификатор «Полипласт СП-1»; при его введении ускорились процессы твердения, повысилась прочность до М350; морозостойкость не менее F150; водонепроницаемость до марки W6.

Осуществлено внедрение разработанного многокомпонентного минерального вяжущего из сырьевой смеси вторичных продуктов промышленности при изготовлении напольных плит.

Опытно-промышленная апробация разработанного многокомпонентного минерального вяжущего внедрена в виде сухой строительной смеси с пластифицирующей добавкой «Полипласт СП-1» при производстве напольных плит.

Разработанный состав ММВ не входит по определенным признакам (состав вяжущего, сырьевые компоненты) в классификацию современных нормативных документов, поэтому был разработан стандарт организации на сухую строительную смесь (ССС) СТО 41140115 – 57 4550 – 2011 «Сухая строительная напольная выравнивающая смесь СШГВ – В20, ПК2», позволивший использование ММВ при промышленном внедрении на предприятии ООО «Красивый дом» взамен CCC на портландцементе по технологическому регламенту. Достигнута требуемая марочная прочность М350 напольных плит, что соответствуют требованиям СНиП 2.03.13.88 «Полы». Снижена масса напольных плит на 6 %.

Показана экономическая целесообразность применения ММВ на основе сравнительного расчета себестоимости конечного продукта. Установлено, что применение разработанного многокомпонентного минерального вяжущего позволяет снизить себестоимость производства напольных плит на 15,3 %.

При объеме внедрения 86,40 м3 растворной смеси на основе разработанного ММВ, экономический эффект составил 27,035 тыс. руб. или 298 руб. на 1 м3 растворной смеси.

Общие выводы

  1. Разработан метод проектирования состава многокомпонентного минерального вяжущего при комплексном использовании побочных продуктов промышленности. Метод включает: поэтапный анализ физико-технологических параметров сырья, их классификацию, выбор направления их использования, оптимизацию состава основных оксидов шихты по отношению к химическому составу эталонного композита.
  2. С целью систематизации разработанного метода предложена схема комплексной переработки промышленных отходов. Направления переработки промышленных отходов обусловлены их химическими и физическими свойствами. Для изучения фазовых превращений в композитах, которые находятся в прямой зависимости от химического состава, в промышленном производстве часто используют диаграммы состояния различных систем. Предложено и обосновано применение базиса трехкомпонентной системы CaO–SiO2–Al2O3 (диаграмма Ранкина) в качестве технической модели при расчете соотношений сырьевых компонентов в шихте строительного композита.
  3. По разработанной схеме комплексной переработки промышленных отходов исследованы и проанализированы факторы, влияющие на колебания химико-минералогического состава промышленных отходов Череповецкого промышленного узла. Установлена номенклатура вторичных продуктов промышленности, разрешенная к использованию в строительной отрасли в качестве сырьевых компонентов. С учетом химико-минералогического состава нанесены области их расположения на базисе технической модели – трехкомпонентной системы CaO–SiO2–Al2O3, что позволило определить потенциальные свойства сырьевых компонентов по близости расположения известного вяжущего – портландцемента.
  4. Высокая степень сходимости результатов теоретического обоснования и расчета состава сырьевой смеси многокомпонентного минерального вяжущего по содержанию химических оксидов с фактическими данными лабораторных исследований позволяет сделать вывод о возможности использования для решения практических задач сформулированной в работе системы по комплексной переработки промышленных отходов в производство строительных материалов, основная сущность которой заключается в определении направления их синтеза с учетом минералогического и химического состава в системе CaO–SiO2–Al2O3.
  5. Исследованы прочностные, деформативные характеристики многокомпонентного минерального вяжущего и шлакобетона на его основе. Экспериментально установлен коэффициент теплопроводности шлакобетона на разработанном ММВ. Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии составляет =0,548 Вт/(мК), что на 17,7 % ниже значений СП 23-101-2004 для равноплотных шлакобетонов. Доказано, что данные материалы имеют прочность при изгибе на 9…25 % выше, чем известные на аналогичных вяжущих при одинаковой прочности; по своим механическим свойствам является конкурентоспособным и взаимозаменяемым с ними. Прочностные и деформативные характеристики соответствуют требованиям СП 52-101-2003.
  6. Разработан и утвержден стандарт предприятия (технические условия) на изготовление сухой строительной смеси из разработанного многокомпонентного минерального вяжущего: СТО 41140115-57 4550-2011 «Сухая строительная напольная выравнивающая смесь СШГВ – В20, ПК2». Осуществлено внедрение разработанного многокомпонентного минерального вяжущего из сырьевой смеси вторичных продуктов промышленности при изготовлении напольных плит. При объеме внедрения 86,40 м3 растворной смеси, экономический эффект составил 27,035 тыс. руб. или 298 руб. на 1 м3 растворной смеси.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

публикации в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

  1. Бондаренко, Г. В. Оценка свойств шлакобетона, изготовленного на основе многокомпонентного минерального вяжущего / Г. В. Бондаренко // Вестник гражданских инженеров. – 2012. – № 5. – С. 138 – 144 (0,4 а. л.).
  2. Бондаренко, Г. В. Использование отходов в производстве строительных материалов / А. Г. Каптюшина, Г. В. Бондаренко // Строительные материалы. – 2008. – № 2. – С.38-40 (0,1/0,18 а. л.).
  3. Бондаренко, Г.В. Проектирование состава композиционного безобжигового вяжущего на базе техногенных отходов Череповецкого промышленного узла и исследование его технических характеристик / А. Г. Каптюшина, Г. В. Бондаренко // Химическая промышленность сегодня. – 2011. – № 11. – С.37-41 (0,1/0,29 а. л.).
  4. Бондаренко, Г. В. Проектирование состава бетона на основе вторичных продуктов производства Череповецкого промышленного узла методом математического планирования эксперимента / А. Г. Каптюшина, Г. В. Бондаренко // Вестник ЧГУ. – 2012. – №1 (37). Т.2. – С. 7-11. (0,26/0,1 а. л.).
  5. Бондаренко, Г. В. Методологические аспекты получения многокомпо-нентного минерального вяжущего на основе техногенных отходов промышленности. / Г. В. Бондаренко, В. С. Грызлов, А. Г. Каптюшина // Строительные материалы. – 2012. - № 3. – С.26-29 (0,5/0,2 а. л.).

Патенты.

  1. Патент на изобретение № 2010146531. Вяжущее. Заявка № 2010146531/03 от 15.11.2012. Решение о выдаче патента от 13.07.2012. Авторы: Г. В. Бондаренко, В. С. Грызлов; А. Г. Каптюшина.

публикации в других изданиях:

  1. Бондаренко, Г.В. Формирование местной сырьевой базы в производстве строительных материалов на основе техногенных отходов Череповецкого промузла / Г. В. Бондаренко, А. Г. Каптюшина // Материалы ежегодных смотров – сессий аспирантов и молодых ученых по отраслям наук / Вологда: ВоГТУ. - 2007. – С. 4-11. (0,2/0,2 а. л.).
  2. Бондаренко, Г.В. К вопросу о возможности использования в строительстве сульфатно-шлаковых вяжущих на основе техногенных отходов промышленных предприятий г. Череповца / Г.В. Бондаренко // Череповецкие научные чтения–2009: Материалы всероссийской научно-практической конференции. В 3-х ч. Ч.3: Современные проблемы технических, естественных и экономических наук / Череповец: ЧГУ. – 2010. – С.53-56.
  3. Бондаренко, Г.В. Физико-технологические основы рециклинга промышленных отходов в производстве портландцемента / Г. В. Бондаренко, Ю. С. Виноградова, А. Г. Каптюшина // Молодые исследователи регионам: Материалы всероссийской научной конференции студентов и аспирантов. В 2-х т. / Вологда: ВоГТУ. – 2009. – Т.1. – С.4-5. (0,03/0,01 а. л.).


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.