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:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Научные основы получения плотных, пористых заполнителей и бетонов различного функционального назначения из природного и техногенного сырья кольского полуострова

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КРАШЕНИННИКОВ Олег Николаевич

Научные основы получения

плотных, пористых заполнителей и бетонов

различного функционального назначения

из природного и техногенного сырья

кольского полуострова

Специальность 05.23.05 –

Строительные материалы и изделия

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2007

Диссертационная работа выполнена в отделе технологии строительных ма-териалов Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук

(ИХТРЭМС КНЦ РАН)

Научный консультант: член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Гусев Борис Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Орентлихер Лидия Петровна
доктор технических наук, профессор Ремнев Вячеслав Владимирович
доктор технических наук, профессор Соловьянчик Александр Романович

Ведущая организация: ФГУП «ВНИПИИстромсырье»

Защита состоится «23» ноября 2007 г. в 10 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 303.018.01 при Научно-исследовательском институте транспортного строительства по адресу: 129329, Москва, ул. Кольская, д. 1

ОАО ЦНИИС.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС.

Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «___» 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Петрова Ж.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Реализация национального проекта «Достойное и комфортное жилье гражданам России», федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 гг.)», программ по развитию отдельных регионов страны невозможна без решения проблем освоения местных сырьевых ресурсов, изыскания путей рационального их использования и получения строительной продукции надлежащего качества, в том числе заполнителей и бетонов различного функционального назначения. До последнего времени в стране прослеживалась тенденция истощения минерально-сырьевой базы нерудных строительных материалов, их запасы постоянно снижались. Вместе с тем продолжали накапливаться в больших количествах горнопромышленные отходы, объемы утилизации которых значительно ниже, чем в развитых странах. Вопросы комплексного использования местных видов сырья требуют ускоренного решения. Особое место занимают проблемы развития северных районов Российской Федерации, где сосредоточено большинство важнейших для народного хозяйства видов полезных ископаемых.

Мурманская область является индустриально развитым регионом в евро-арктической части России, где создан мощный горнопромышленный комплекс (ГПК) и осуществляется разработка уникальных месторождений апатитонефелинового и вермикулитслюдяного, железорудного, медно-никелевого и редкометалльного сырья, разведан ряд месторождений строительного, облицовочного и цветного камня, обнаружены крупные залежи вспучивающихся сланцев. Производственная деятельность предприятий, добывающих и перерабатывающих природное сырье, неблагоприятно сказывается на экологической обстановке в регионе, объёмы горнопромышленных отходов к настоящему времени превысили 6.5 млрд т. Изменившаяся за последние 15 лет экономическая ситуация в стране, переход на рыночные отношения обусловливают необходимость решения проблемы более полного использования местного природного и техногенного сырья, а также производства на их основе строительных материалов непосредственно в богатых полезными ископаемыми регионах.

Правительством Мурманской области в 2005 г. утверждена «Стратегия развития строительного комплекса Мурманской области до 2015 года», направленная на решение актуальных проблем развития народного хозяйства Кольского региона на ближайшую перспективу, включая вовлечение в эксплуатацию новых нефтяных и газовых месторождений на шельфе Баренцева моря, развитие атомной энергетики, горнопромышленного, транспортно-коммуникационного комплексов, жилищного, дорожного строительства и др. Одна из важных ее задач - необходимость повышения комплексности добываемого сырья и получение строительной продукции требуемых объемов и качества, включая ее основные виды: заполнители и бетоны на их основе. Потенциальные возможности более полного и рационального освоения минерально-сырьевой базы Кольского ГПК должны способствовать развитию строительной отрасли как на региональном, так и федеральном уровнях.

Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка научных основ получения плотных, пористых заполнителей и бетонов различного функционального назначения: тяжелых, легких, теплоизоляционных, огне- и жаростойких из природного и техногенного сырья Кольского полуострова (включая материковую часть Мурманской области).

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

  • проанализировать современное состояние и возможности развития минерально-сырьевой базы Кольского полуострова для получения плотных и пористых заполнителей;
  • изучить вскрышные скальные породы хибинских месторождений апатитонефелиновых руд как крупномасштабного нетрадиционного сырьевого источника для получения плотных заполнителей и бетонов на их основе;
  • исследовать местные вспучивающиеся сланцы как потенциальное сырье для получения пористых заполнителей и легких бетонов;
  • разработать эффективные виды вермикулитсодержащих теплоизоляционных, негорючих, огне- и жаростойких материалов;
  • установить технико-экономическую эффективность применения рассматриваемых видов строительных материалов из местного сырья и разработать нормативную документацию.

Научная новизна состоит в обосновании возможности использования новых нетрадиционных видов кольского природного и техногенного сырья, в решении научной проблемы получения плотных, пористых заполнителей, а также в разработке на их основе различных видов бетонов:

- выявлены характер взаимодействия главных породообразующих минералов вскрышных скальных пород хибинских месторождений апатитонефелиновых руд с цементным камнем и влияние условий твердения тяжелого бетона на нефелинсодержащих заполнителях на синтез новообразований и формирование контактной зоны повышенной плотности;

- установлена коррозионная стойкость стальной арматуры в бетоне на заполнителях из вышеуказанных вскрышных пород и показано, что в системе «нефелинсодержащий заполнитель цементный камень» обеспечиваются условия пассивации арматуры в неагрессивных газо-воздушных средах;

- показаны механизм вспучивания, влияние минерального состава и объема газовой фазы на формирование пористого заполнителя из местных вспучивающихся серицит-альбит-хлорит-кварцевых сланцев;

- разработана программа и предложена методика определения пористости вспученных сланцев, установлена зависимость количества и размера пор от температуры обжига исходного сырья;

- установлено, что контактная зона «пористый заполнитель цементный камень» характеризуется увеличением микротвердости и снижением СаОсв по сравнению с цементной матрицей;

- впервые реализован принцип теплофизической анизотропии для решения проблемы повышения пожарной безопасности заделок проходов электрических кабелей через строительные конструкции вермикулитсодержащими материалами;

- предложен способ получения вермикулита с пониженной температурой вспучивания, обеспечивающий трехкратное увеличение объема исходного концентрата при 300С.

Практическая значимость результатов исследований:

- предложено решение важной научно-практической задачи, связанной с использованием в строительстве крупномасштабного техногенного сырьевого источника вскрышных скальных пород хибинских месторождений апатитонефелиновых руд;

- показано, что щебень из вскрышных пород обладает высокими показателями, обеспечивающими возможность его использования в дорожном строительстве: устройстве оснований на автомобильных дорогах всех технических категорий и во всех дорожно-климатических зонах, покрытий без применения вяжущих, получении асфальтобетонных смесей, бетонных монолитных и сборных покрытий;

- разработаны составы тяжелых бетонов на нефелинсодержащих заполнителях в пределах класса В30, свойства которых сопоставимы с показателями равнопрочных тяжелых бетонов на традиционном гранитном заполнителе;

- установлены технологические режимы, обеспечивающие получение из местных сланцев пористого заполнителя с необходимыми коэффициентом вспучивания и другими техническими показателями; на его основе разработаны составы легкого бетона требуемого качества классов В3.5-В12.5;

- получен жаростойкий конструкционно-теплоизоляционный бетон на основе ковдорского вермикулита с тонкодисперсными добавками из золоотходов кислого состава и других техногенных продуктов, обеспечивающий класс в пределах И9-И10 по допустимой температуре применения;

- одностадийным способом в скоростном смесителе получен негорючий плитный утеплитель для кровельных покрытий из вермикулитопенобетонных смесей, выпущена опытно-промышленная партия плит и заложен экспериментальный участок на кровле крупного промышленного объекта;

- разработаны для огнезащитной заделки проходов электрических кабелей через строительные конструкции секционированное устройство с использованием вермикулита, обеспечивающее самоуплотнение заделки при пожаре, ее неразрушаемость, экологическую безопасность, 1.5-часовой предел огнестойкости и предотвращающее перегрев кабеля в месте заделки при эксплуатации, а также конструкционно-теплоизоляционный вермикулитобетон для эксплуатационно надежных заделок с высоким пределом огнестойкости;

- установлена экономическая эффективность использования исследуемых видов минерального сырья для получения строительных материалов.

На защиту выносятся:

- научно-техническое обоснование возможности использования в строительстве нетрадиционного крупномасштабного сырьевого источника - вскрышных скальных пород хибинских месторождений апатитонефелиновых руд;

- установление эффективности применения местных вспучивающихся сланцев как потенциального сырья для получения искусственных пористых заполнителей и легкого бетона на их основе;

- результаты исследований по разработке эффективных видов теплоизоляционных, негорючих и жаростойких вермикулитсодержащих материалов и изделий;

- разработка устройств нового типа для огнезащитной заделки проходов электрических кабелей с использованием вермикулитсодержащих смесей, обеспечивающих повышенную надежность заделки при её эксплуатации и пожаре;

- технико-экономическая эффективность выполненных научных разработок;

- результаты опытно-промышленных испытаний, внедрения и разработки нормативной документации.

Вклад автора в разработку проблемы. Автором осуществлены: научное обоснование работы, выбор и разработка методов и программ исследований, их организация и непосредственное участие в проведении, анализ и обобщение результатов, разработка нормативной документации, участие в опытно-промышленных испытаниях и внедрении научных разработок.

В диссертации представлены результаты исследований, выполнявшихся лично автором и под его научным руководством:

- начиная с 1975 года по настоящее время по планам научно-исследовательских работ ИХТРЭМС Кольского научного центра РАН, включавших тематику, связанную с изучением кольского природного и техногенного сырья и получением строительных материалов, в т.ч. заполнителей и бетонов на их основе;

- по проекту «Разработка эффективных материалов из природного и техногенного сырья Кольского полуострова для обеспечения строительства объектов промышленного и гражданского назначения в условиях Крайнего Севера» региональной целевой научно-технической программы Мурманской области на 2004-2005 годы;

- по проектам «Разработка теоретической модели теплопереноса в футеровках, создание на ее основе магнезиально-силикатных огнеупоров высокой термостойкости и жаростойких конструкционно-теплоизоляционных бетонов» (2003-2005 гг.) и «Разработка нового композиционного материала: огнеупор-жаростойкий конструкционно-теплоизоляционный вермикулитобетон для футеровки высоконагревательного оборудования» (с 2006 г.) в соответствии с программой Отделения химии и наук о материалах РАН.

Реализация результатов исследований:

- выпущена промышленная партия дробленой вскрышной породы уртитового состава объемом 220 тыс. м3, использованная в дорожном строительстве;

- в АОЗТ «Хидал» (г.Мурманск) внедрена технология получения стеновых камней из вибропрессованного легкого бетона с использованием шунгизитовых пылей уноса - отходов Мурманского завода шунгизитового гравия;

- в ПКПО «Апатитстройиндустрия» Главмурманскстроя для выпуска однослойных стеновых панелей внедрена технология поризованного легкого бетона с использованием синтетического пенообразователя, что способствовало улучшению качества продукции;

- в ОАО «Апатит» реализована технология тепловой изоляции промышленных водогрейных котлов ПТВМ-3ОМ, КВГ-50 с помощью вермикулитсодержащих смесей, обеспечивающих необходимые формовочные свойства и физико-механические показатели вермикулитобетона. Общая площадь изолированных поверхностей 5 котлов с использованием разработанных смесей составила 1200 м2;

- установлена целесообразность использования золоотходов Апатитской ТЭЦ в качестве активной минеральной добавки в бетоны. Положительные результаты исследований позволили обосновать проведение геолого-разведочных работ и утвердить запасы золошлаковых смесей в объеме 168 тыс. м3 на первоочередном для отработки участке золоотвала;

- выполненные научные разработки включены для практической реализации в «Стратегию развития строительного комплекса Мурманской области до 2015 года».

Разработаны технические условия на следующие строительные материалы:

- ТУ 113-12-1-12-88 (совм. с СоюздорНИИ) «Порода скальная дробленая рудника «Восточный» ОАО «Апатит», предназначенная для устройства оснований автомобильных дорог;

- ТУ 113-00-77-15-89 (совм. с СоюздорНИИ) «Смеси щебеночно-песчаные из породы скальной дробленой рудника «Центральный» ОАО «Апатит», предназначенные для устройства щебеночных оснований автомобильных дорог, а также покрытий без применения вяжущих материалов на дорогах IV-V категорий;

- ТУ 2025-90 (совм. с СоюздорНИИ) «Смеси асфальтобетонные на основе нефелинсодержащих пород уртит и рисчоррит», которые распространяются на горячие и теплые асфальтобетонные смеси, полученные на основе заполнителей из нефелинсодержащих пород, предназначенные для устройства верхних и нижних слоев покрытий на дорогах I-IV категорий;

- ТУ 66.023-90 (совм. с СоюздорНИИ) «Смеси бетонные и бетон на основе продуктов дробления вскрышных нефелинсодержащих пород уртита и рисчоррита ОАО «Апатит» для дорожного строительства», предназначенные для монолитных и сборных покрытий и оснований автомобильных дорог всех категорий;

- ТУ 66.024-90 (совм. с НИИЖБ) «Бетон тяжелый на основе заполнителей из уртита и рисчоррита для промышленного и гражданского строительства», распространяющиеся на бетоны для монолитных и сборных бетонных и железобетонных деталей, изделий и конструкций, эксплуатирующихся в неагрессивных газо-воздушных средах;

- ТУ 5765-001-04694169-94 (совм. с ФГУ ВНИИПО) «Подушки огнезащитные вермикулитсодержащие марки ПОВ-4», предназначенные для заделки проходов кабелей в различных конструкциях при толщине заделки 300 мм с пределом огнестойкости не менее 1.5 ч и устройства огнепреградительных поясов;

- ТУ 5722-002-04694169-95 «Концентрат вермикулитовый модифицированный», предназначенный для получения расширяющихся материалов на основе вермикулита с пониженной температурой вспучивания;

- ТУ 5712-003-04694169-95 «Сланцы хлоритовые месторождения «Вуручуайвенч» и заполнитель пористый на их основе», применяемые для получения легких бетонов, теплоизоляционных изделий и засыпок.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 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.