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 || 5 |

Безобжиговые строительные материалы и изделия на основе бесклинкерных и малоклинкерных глиносодержащих вяжущих

-- [ Страница 4 ] --

щебневидных отходов АО “Молибден”, а также заполнителей из золо- шлаковых отходов и отсевов ербинского известняка.

Получены бетоны марок 100…125 на основе глиносодержащего бесклинкерного вяжущего (СБВ) и марок 100…300 на основе малоклинкерного вяжущего (СМВ) с морозостойкостью выше 15 и 50…100 соответственно (табл. 6).

Разработанные составы могут использоваться в строительстве для приготовления бетонных смесей и для изготовления разнообразных элементов малоэтажных зданий, а жесткие бетонные смеси с удобоукладываемостью 15…20 с, прочностью М100…М125 и морозостойкостью F15…F25 – для изготовления стеновых камней по технологии вибропрессования.

Декоративные бетоны приготавливаются на смешанных малоклинкерных вяжущих (СМВ) с заполнителями из отходов мрамора и отсевов известняка. Состав бетона оптимизирован по плану полного трехфакторного эксперимента. Критерием оптимизации служила прочность бетона в 28-суточном возрасте. Соотношение между крупным и мелким заполнителем выбиралось так, чтобы одновременно обеспечить прочность и декоративность бетона, характеризуемую коэффициентом камненасыщения поверхности. Оптимальной прочности бетона при коэффициенте крупности заполнителя 1,4…1,8 соответствует достаточно высокий коэффициент камненасыщения 0,6…0,7. Таким образом, наиболее полно реализуются активность вяжущего и декоративные возможности заполнителя.

Выявлена повышенная адгезия смешанного вяжущего к мраморному щебню. Объясняется это тем, что при наличии глинистой добавки в составе бетонной смеси, заполняющей пустоты, значительно увеличивается площадь контакта вяжущего с заполнителем. Улучшение же контакта между вяжущим и заполнителем, в свою очередь, сопровождается интенсификацией физико-химического взаимодействия между ними. При этом более полно может быть использована известная особенность карбонатных заполнителей, заключающаяся в том, что механическая переработка этих пород вызывает разрыв связей в кристаллической решетке минералов и образование ионов с некомпенсированными зарядами Са2+ и Мg2+, в результате чего свежеобразованная поверхность заполнителя заряжается положительно. Так в композиционном составе формируются разноименно заряженные адсорбционные слои, способствующие образованию более тесного контакта частиц и интенсивного формирования новообразований на карбонатной подложке.

В цехе АО “Хакасстройматериалы” проведены испытания и организовано производство мраморобетонных плит. Согласно данным расчёта и подбора состава на 1 м3 бетона расходуется (кг): смешанное вяжущее – 420; крупный щебень фракции 10…40 мм - 1100; мелкий щебень и песок – 700; вода (при осадке конуса 8 см) – 220. Добавка пластификатора С-3 входит в объём воды. Физико-механические свойства плит удовлетворяют требованиям ГОСТ 240999-80.

Выполнены теоретические и экспериментальные исследования теплоизоляционных материалов на основе отходов лигнина.

Для нахождения области оптимальных составов лигнобетонов использована возможность графической интерпретации зависимости характеристик материала от относительного объемного содержания связующего при условии

, (1)

где К - о тноси тельное объемное содержани е частиц лигни на к-го сорта в отдельной ячейке п ол ученног о мате­риала. При = 0 и = 1 исходными данными послужили соответственно характеристики лигнина и вяжущего.

Промежуточные (приведенные) значения основных свойств новых материалов найдены с использованием положений теории композиционных материалов. Предварительно была исследована модель реальной структуры лигнобетона при = К = 0,5 и выявлен ряд условий (однородность связующего и наполнителя, наличие контакта на границе связующее – частица композита), позволяющих применять уравнения теории континуума. Последующий подбор и оценка характеристик составов показали удовлетворительную сходимость кривых, построенных на основе экспериментально-теоретических данных.

Установлено, что по удельным показателям на единицу сопротивления теплопередаче (R0 = 1,0 м2 оС/Вт) теплоизоляционные материалы из отходов лигнина можно расположить в ряд по возрастающей эффективности в зависимости от вида вяжущего: портландцемент - гипс- - белитошламовый цемент - глинобитумная связка – глиносодержащие смешанные вяжущие (СБВ и СМВ). При этом удельная стоимость материала на смешанном вяжущем почти в 2 раза ниже, чем стоимость материала на портландцементе.

Разработаны материалы для ограждающих конструкций в виде теплоизоляционных засыпок и монолитных слоев с плотностью 240…500 кг/м3, коэффициентом теплопроводности 0,05…0,09 Вт/(моС). Разработана технология изготовления теплоизоляционных материалов на минеральных вяжущих, согласно которой для интенсификации технологического процесса рекомендован экспериментально обоснованный двухступенчатый режим сушки.

По количественным характеристикам пожаробезопасности, определенным методами ЦНИИПО, установлено, что лигнин и материалы на его основе менее пожароопасны, чем древесина, торфоплита и древесностружечные плиты.

Теоретически обоснована и экспериментально с использованием культуры гриба Coniophora cerebella доказана более высокая биостойкость лигнина и теплоизоляционных материалов на его основе (потери массы и обрастание мицелием после 60 – суточной экспозиции отсутствуют) в сравнении с арболитом (потери массы 0,3 %, обрастание среднее) и древесиной сосны (потери массы 38,7 %, обрастание сильное).

Удовлетворительные характеристики пожаробезопасности и высокой биостойкости теплоизоляционных материалов на основе лигнина, являющиеся важными составляющими общей оценки долговечности, подтверждаются также имеющимся положительным опытом долговременной (25-летней) эксплуатации зданий, построенных ранее с использованием теплоизоляционных материалов на основе отходов лигнина.

Глава 6 содержит решение задач по комплексному использованию техногенного сырья в производстве безобжиговых СМиИ на основе глиносодержащих смешанных вяжущих и оценку их эффективности.

Разработана конструкция камней, которая позволяет в наибольшей степени реализовать технико - экономические преимущества безобжиговых материалов на основе ТС. Достигается это особой геометрией камней, сочетанием прочных конструкционных и эффективных теплоизоляционных материалов и технологией кладки стен.

В основу комплекта камней положена единая схема их формообразования. При этом длина L ложкового или тычкового камня определяется соотношением

где В – ширина камня; H – ширина гребня (величина выхода гребня по нормали из тела камня).

Благодаря соотношению (2) камни приобрели важнейшее технологическое свойство – в кладке между ложками камней автоматически образуются взаимосвязанные каналы шириной Н, образующие в стене вертикальную полость, в которой может быть размещен утеплитель.

Расчёт показал, что стена, сложенная из камней умеренной пустотности (30 %), может иметь общую пустотность 52…60 %, что позволяет судить о соответствии её современным тенденциям направленного использования свойств конструкционного и теплоизоляционного материала. Теплотехническим расчётом установлено, что стена толщиной 0,51 м будет иметь термическое сопротивление 3,5 м2С/Вт, что в полной мере соответствует требованиям к теплозащите зданий и почти в 3 раза больше этого показателя сплошных стен из кирпича при их толщине 0,64 м.

В связи с комплексным характером данной работы проведено испытание предложенных камней для конструирования стен и перегородок в проекте коттеджа, предназначенного для возведения его методом “растущего дома”.

В разделе главы изложены технологические принципы использования лигнина в строительстве, результаты внедрения в производство новых материалов и технико-экономическая оценка их в сравнении с известными, наиболее эффективными видами теплоизоляции.

Предложены три основных принципа использования материалов на основе лигнина: засыпная теплоизоляция, опрессованные утеплители и конструкции с утеплителем из лигнобетона.

Приводится также теоретическое обоснование надежности в эксплуатационных условиях теплоизоляции из нейтрализованного лигнина, опрессованного при малом (0,03…0,05 МПа) давлении. Форма, приданная образцу, сохраняется в дальнейшем за счет взаимного зацепления частиц лигнина и вяжущих свойств содержащихся в нем смол и восков, чему благоприятствует отсутствие набухания при замачивании водой.

На основе исследований предложена конструкция трехслойной стеновой панели, состоящей из железобетонных скорлуп одного и того же типоразмера и опрессованного между ними нейтрализованного лигнина.

Разработанные технологии откорректированы с учетом опыта эксплуатации, повышенных требований к уровню теплозащиты ограждающих конструкций зданий и разработанных новых материалов. Расширены возможности способа изготовления трехслойных панелей по а.с. № 339647. Новая технология предусматривает беспрессовую сборку панелей из тех же железобетонных скорлуп и последующее введение в них вспучивающегося раствора из разработанной смеси ГСГС с реализацией принципа оставляемой опалубки.

Установлено, что техногенное сырье Хакасии характеризуется значениями удельной эффективности естественных радионуклидов Аэфф, не превышающими норму 370 Бк/кг, что позволяет применять его в производстве строительных материалов и во всех видах строительства без ограничений. Наименьший показатель Аэфф=13,01 Бк/кг имеет гидролизный лигнин, наибольший Аэфф=301,9 Бк/кг - зола ТЭЦ.

Указанные отходы (лигнин, шлаки и зола) в соответствии с заключением Хакасского республиканского Центра ГСЭН не токсичны и могут применяться в качестве компонентов строительных материалов.

Слагаемые технико-экономической оценки разработанных безобжиговых материалов и изделий весьма разнообразны.

Сопоставление рыночных цен на традиционные строительные материалы и расчетных цен на новые материалы из ТС показывает существенные их различия. Так, цена порошкового глиносодержащего малоклинкерного вяжущего (СМВ) ниже цены аналога (портландцемента) в 2…2,2 раза, цена шликерного СМВ ниже цены аналога в 2,6 раза.

Еще большие различия получены между аналогом и глиносодержащими смешанными вяжущими (СБВ): порошковое вяжущее имеет цену, сниженную в 5 раз; вяжущее с подготовкой глины шликерным методом, как и предполагалось, имеет наиболее сильное, 17 - кратное снижение цены.

Правомерность этого сравнения, несмотря на большие различия в марках сопоставляемых портландцемента (М400) и СБВ (М100), обосновывается тем, что в строительстве, особенно в малоэтажном, значительные объемы работ выполняются с использованием низкомарочных кладочных и штукатурных растворов, а также низкомарочных бетонов (М25…М100), в которых использование портландцемента нецелесообразно. Поэтому расчетная цена растворов на СБВ ниже цены известково-цементного раствора в 4,6…20 раз, на что дополнительно повлияла еще и значительно меньшая цена песка сорского, полученного из “хвостов”.

Подтверждена возможность получения интегрального эффекта за счет использования комплекса мероприятий по снижению стоимости строительства объекта.

Так, в разработанном варианте коттеджа с комплексным использованием безобжиговых строительных материалов и изделий на основе глиносодержащих смешанных вяжущих (СБВ и СМВ), включая кладку теплоэффективных стен из камней предложенной конструкции, сметная стоимость работ по возведению остова здания снижена в 1,9 раза в сравнении с базовым вариантом.

Выявлена количественная достаточность и качественная пригодность ТС для производства рядовых и декоративных заполнителей, а также для решения ключевой задачи – производства местных вяжущих. На этой основе впервые разработана карта размещения, технологическая классификация техногенного сырья и региональная схема его комплексного использования в строительстве Республики Хакасия.

Наибольшее видовое разнообразие ТС сконцентрировано в Абакано - Черногорском промузле (рис. 7), являющемся одним из наиболее перспективных районов Хакасии для развития строительства, в том числе жилищного. Именно здесь имеется весьма удачное в транспортном отношении размещение источников высококальциевой золы ТЭЦ и глинистых вскрышных пород Изыхского угольного разреза, находящихся на расстоянии 10 км один от другого. В этом же районе (г. Абакан) распо

ложены предприятия, имеющие отходы от переработки мрамора и отходы гидролизного лигнина.

Второе по величине и значению сосредоточение ТС находится в районе г. Сорска. На АО “Молибден” отрабатываются в отвалы вскрышные кварц-полевошпатовые породы, а также “хвосты” – отходы флотации руд цветных металлов, которые могут стать крупным источником сырья для производства стандартного песка. Кроме того, Сорская ТЭЦ имеет высококальциевые ЗШО, на Ербинском карьере накоплены в отвалах многотоннажные отсевы мраморовидного известняка.

Аналогично в Саяногорском промузле имеются высококальциевые ЗШО ТЭЦ СААЗа, отходы вскрышных и вмещающих пород в виде трещиноватых мраморов и хлорит-серицитовых сланцев, а также отходы камнеобработки АО “Саянмрамор”.

По результатам исследований предложена схема комплексного использования в строительстве отходов промышленности, целью которой является обеспечение сходимости материаловедческих, технологических, санитарно-гигиенических, экологических и экономических изысканий в конечной строительной продукции – некотором условном объекте строительства, например, коттедже, при возведении которого от фундамента до крыши были бы предельно использованы СМиИ, изготовленные из имеющегося в регионе техногенного сырья.

Реализация схемы комплексного использования техногенного сырья стала возможной после выполнения исследований и разработки материалов и изделий в последовательности: исходное техногенное сырье - вяжущие – заполнители – композиционные материалы (бетоны, растворы и т.д.) – изделия (например, стеновые) – технологические принципы производства СМиИ и особенности их применения при возведении зданий – реализация исследований в строительстве и технико-экономическая оценка разработанных материалов и изделий.

В качестве базовой основы для производства безобжиговых СМиИ использованы: высококальциевые золы ТЭЦ и глинистые вскрышные породы - для создания производства местных вяжущих (табл. 7, группа I), щебневидные и мелкозернистые минеральные и органические отходы – для производства заполнителей (группа II.А и группа II.Б).

Разработанная и внедряемая система частично базируется на результатах НИР, заводских испытаний и опыта эксплуатации объектов, построенных ранее в Хакасии с применением материалов на основе техногенного сырья. Так, получены положительные результаты 25-летней эксплуатации зданий, которые подтвердили согласованность долговечности предложенной теплоизоляции на основе лигнина и несущих конструкций из бетона и кирпича.

Т а б л и ц а 7

Классификация техногенного сырья Республики Хакасия для производства безобжиговых СМиИ

Наименование сырья Характеристика сырья Характеристика получаемого материала
Группа I. Компоненты смешанных вяжущих (СВ)
Зола ТЭЦ высоко-кальциевая сухого отбора (г. Абакан) S=200…500 м2/кг. Содержит SiO2, CaO, ангидрит, магнетит, C2S, алюминаты, алюмоферриты кальция Готовый компонент смешанных вяжущих (СВ)
Вскрышные породы Изыхского угольного разреза Полиминеральная глина, П=25…29, содержит каолинит, монтмориллонит, полевые шпаты, кварц Компонент СВ
Земля горелая (стале-литейный завод г. Абакан) Состоит в основном из кварцевого песка и глины, подвергшихся высокотемпературным воздействиям Компонент СВ
Группа II.А. Заполнители минеральные
“Хвосты” АО “Молибден” (г. Сорск) Кварц-полевошпатовые отходы в виде песка очень тонкого, Мкр 0,7 Песок строительный, в т.ч. декоративный
Отходы обогащения бедных руд цветных металлов Суммарный продукт дробления кварц-полевошпатовых изверженных пород, крупность 0…70 мм Рядовой и декоративный щебень (светло – оранже-вый цвет)
Вскрышные и вмещающие породы (г. Сорск) Кварц-полевошпатовые изверженные породы при максимальной крупности кусков до 300 мм Рядовой и декоративный щебень (светло-оранже-вый цвет)
Отсевы известняка (ст. Ербинская) Отход переработки известняка на щебень для производства извести Декоративный заполни-тель
Вскрышные и вмеща-ющие породы (г. В. Тёи) Габбро-диориты, грано-диориты, брекчии, известняки Рядовой и декоративный щебень
“Хвосты” магнитной сепарации (г. В. Тёи) Содержат серпентин, магнетит, доломит, кальцит, флогопит, хлорит, пирит, гематит в разных сочетаниях Стандартный щебень
Шлак ТЭЦ (г. Аба-кан, Сорск, и др.) Отход от сжигания канско-ачинских бурых углей Заполнитель мелкозер-нистый
ЗШО из бурых углей (г. Абакан, Сорск и др.) Отход от сжигания бурых углей Заполнитель мелкозер-нистый
Шлак топливный (г. Абакан, Абаза и др.) Отход от сжигания каменных минусинских углей Заполнитель легких бето-нов, теплоизоляционные засыпки
Отходы камнеобработ-ки (г. Абакан и Саяно-горск) Отходы добычи и переработки мрамора и гранита Декоративные заполни-тели белого и других цветов
Группа II.Б. Заполнители органические
Лигнин гидролизный (п. Усть-Абакан) Остаток древесных опилок и дробленки, прошедших процесс гидролиза Компонент теплоизоля-ционных материалов
Отходы лесопиления (п. Усть-Абакан) Древесные опилки и стружки Компонент теплоизо-ляционных материалов


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 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.