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 |

Строительные смеси на основе продуктов утилизируемого керамзитобетона.

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Герасимов Алексей Викторович

СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ УТИЛИЗИРУЕМОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА.

05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск 2002

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-

строительном университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Недавний О.И.

Научный консультант доктор геолого-минералогических наук, профессор

Мананков А.В.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Верещагин В.И.

кандидат технических наук

Майдуров В.А.

Ведущая организация: СПАО «Химстрой», г. Томск

Защита диссертации состоится 00.00.2002 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 в Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, г. Томск, площадь Соляная 2, корпус 5, ауд. 307.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского

государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан «___» ноября 2002 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, д.т.н., профессор Н.К. Скрипникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Несмотря на то, что достигнуты существенные успехи в научном обосновании и практической реализации разработок в области производства эффективных строительных материалов с использованием местного сырья и отходов промышленности, вопросы утилизации и повторного использования материалов от разборки зданий и сооружений решены в меньшей степени. В этом плане выполнен ряд исследований по вторичному использованию железобетона прежде всего по критерию целесообразности дальнейшего использования стальной арматуры и крупнозернистого заполнителя.

В тоже время исследования по вторичному использованию материалов легких бетонов ограждающих конструкций практически отсутствуют. При этом особую значимость приобретает разработка и научное обоснование технических и технологических решений по вторичному использованию керамзитобетона. Это обусловлено тем, что на сегодняшний день в Российской Федерации значительное количество строительных объектов жилого фонда построено в 60-тых годах, которые исчерпали свой ресурс и кроме того эти дома не отвечают требованиям по теплоэффективности. При этом основным строительным материалом для ограждающих конструкций этих домов служил керамзитобетон.

В связи с необходимостью сноса таких домов актуально проведение научных исследований, результаты которых позволяют вовлечь этот материал в производственную практику стройиндустрии. Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно – исследовательских работ ТГАСУ. Актуальность темы диссертационных исследований подтверждена участием автора в выполнении проекта № 2.03-28 по теме “Диагностика внутренних пространств остановленных уран-графитовых реакторов и разработка концепции контроля и управления технологией их консервации” по межотраслевой программе сотрудничества Министерства образования РФ и Министерства РФ по атомной энергии по направлению “Научно-техническое сотрудничество” и проекта № 211.09.02.036 раздела 211.09 проблемы комплексного использования научно-технических достижений в строительстве подпрограммы “Архитектура и строительство” научно-технической программы “Научные исследования высшей школы по приоритетным направалениям науки и техники”.

Целью диссертационной работы является:

Разработка и научное обоснование технических и технологических решений по переработке некондиционного и отслужившего свой срок керамзитобетона и его рациональное использование в строительной отрасли. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. Определить режимы помола дробленого керамзитобетона и установить эффективность внесения в измельчаемую среду добавок, снижающих энергетику помола;
  2. Исследовать влияние органических и минеральных добавок в измельчаемый продукт на физико-химические свойства получаемых строительных смесей;
  3. Исследовать кинетику набора прочности твердеющей смесью;
  4. Структурно-чувствительными методами определить физико-механические свойства продуктов гидратации измельченной смеси;
  5. Разработать технологическую схему производства строительной смеси и определить области ее рационального использования.

Научная новизна работы:

На основе экологически приемлемого принципа утилизации и повторного использования минералов керамзитобетона ограждающих конструкций разработана новая многофункциональная строительная смесь;

  • установлено, что в составе гидратированного продукта измельчения керамзитобетона присутствуют полностью гидратированный двухкальциевый силикат, трехкальциевый алюминат, переходящий в низкосульфатную форму с четким эндоэффектом, метасиликат кальция (волластонит) и тоберморитовый гель;
  • выявлены особенности минерального состава негидратированного и гидратированного продукта измельчения керамзитобетона, обусловленные определенным возрастанием кислотности материала по сравнению с портландцементом, при этом по результатам физико- химического моделирования на диаграмме CaO-Al2O3-SiO2 установлено поле продукта измельчения керамзитобетона, которое располагается ближе к вершине SiO2 по сравнению с портландцементом;
  • установлено, что наиболее эффективным является введение пластификатора С-3 в измельчаемый керамзитобетон в сухом виде на стадии помола, причем для обеспечения устойчивости технологического режима твердения разработанного композита требуется период начального зародышеобразования в воздушной среде.

Предмет исследования - взаимосвязь режимов измельчения керамзитобетона и физико-механических свойств продуктов гидратации полученной смеси.

Достоверность результатов и обоснованность выводов, содержащихся в работе обеспечивается использованием современного аналитического оборудования, их непротиворечием с известными положениями структурообразования твердеющих систем и опытом лабораторно- промышленных испытаний разработанных составов. При доверительной вероятности Р=0,95 погрешность определения прочности затвердевших образцов не превышала 1%. Разброс измеренных значений прочности затвердевших образцов не превышал 7%.

Методология работы: Исследования выполнялись с использованием основных положений теории твердения бетона. В работе использованы стандартные методы исследования, предусмотренные ГОСТ, и современные структурно чувствительные методы. Проведение исследований осуществлялось с использованием теоретических и технических разработок известных ученых: Ахвердова И.И., Баженова Ю.М., Чернышова Е.М., Боженова П.И., Кудякова А.И., Дворкина Л.И., Волженского А.В., Крылова Б.А., Хигеровича М.И., Ли Ф.С., Полака А.Ф., Скрамтаева Б.Г., Книгиной Г.И., Журавлева В.Ф., Бутта Ю.М., Ребиндера П.А., Ходакова Г.С., Аввакумова Е.Г. и др.

Практическая значимость состоит в разработке:

  • составов строительных смесей, предназначенных для их использования в качестве штукатурных и кладочных растворов, сухих смесей полной заводской готовности;
  • технологии получения смесей с вяжущими свойствами на основе совместного измельчения некондиционного керамзитобетона с модифицирующими добавками;
  • составов и способов их использования для обеспечения защиты строительных сооружений от действия влаги. По результатам диссертационных исследований теория вяжущих дополнена новыми сведениями по характеру гидратации смеси класса романцементов, в том числе с добавкой портландцемента и пластификатора класса С-3, и расширена сырьевая база производства строительных материалов.

Реализация результатов работы: Разработанные составы и технологии внедрены: в ООО «Паллада-В»(г.Томск), и ООО Томский завод сухих строительных смесей “Богатырь”.

Материалы диссертационной работы использу­ются в ТГАСУ при чтении курса лекций "Строительные материалы" и при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами специальности “Производство строительных материалов изделий и конструкций”.

На защиту выносится:

- установленные закономерности получения и использования измельченного керамзитобетона в строительных смесях;

-совокупность разработанных технических и технологических решений и обоснование целесообразности их практического использования.

Апробация работы: Результаты работы доложены на международных научно-технических семинарах: Нетрадиционные технологии в строительстве. Томск: 1999.,Томск: 2001., всероссийских и региональных конференциях, совещаниях и семинарах. Основное содержание диссертации опубликовано в 11печатных работах.

Структура диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, глав, заключения, списка литературы, и приложений. Объем работы - страниц, в числе которых рисунков, таблиц, список использованной литературы из 1 наименований и приложения.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и основные задачи исследований, сформулирована научная новизна.

В первой главе выполнен анализ научно-технической литературы по вопросам использования местного сырья для производства строительных материалов. На основе выполненного анализа сделан вывод об объективной необходимости достижения поставленной цели и решения задач исследования, сформулированных во введении.

В последующих главах диссертации изложена содержательная часть работы.

В качестве первого этапа исследований изучалась возможность использования в качестве строительного материала растворной части тяжелого бетона, получаемой при переработке тяжелого бетона с целью извлечения стальной арматуры и повторного использования крупного заполнителя. Пригодная для практического использования строительная смесь была получена путем совместного помола растворной части бетона и кирпичного боя. Далее в полученную смесь добавляли песок и гидрооксид кальция. Критерию минимума стоимости при достижении прочности на сжатие затвердевшей смеси не менее 5 Мпа отвечает состав, в частях по массе: гидрооксид кальция –10, кварцевый песок – 52, обожженная глина – 26, растворная часть тяжелого бетона – 12.

В продолжение этих исследований изучалась система “цементно-песчаный камень - керамзит”, представляющая керамзитобетон ограждающих конструкций.

Задача по получению строительной смеси решалась следующим образом: в начале керамзитобетон дробился, а затем измельчался. Критерием качества измельчаемого продукта выбрано значение удельной поверхности материала 250-300 м2/кг, что соответствует остатку на сите № 008 менее 15%. При этом в значительной степени разрушаются гидратные оболочки цементных зерен, обеспечивая гидратационную активность измельченного цементного камня.

Полученные результаты иллюстрируются рис.1, где приведены данные для керамзитобетона марок М50, М100, М150.

 ависимость величины  остатка на-0

Рис. 1 Зависимость величины

остатка на сите №008 от времени

помола керамзитобетона:

1-керамзитобетона М50,

2-керамзитобетона М100,

3- керамзитобетона М150.

Аппроксимирующая формула, устанавливающая зависимость величины Y остатка на сите от времени t помола для различных по прочности исследуемых образцов измельченного керамзитобетона, имеет вид:

Y=10,92+88,38exp-ctx,

где с=0,65 для М50, с=0,36 для М100, с=0,22 для М150; [t] = время в часах; х- размерный коэффициент, [х] = час-1.

Полученная зависимость позволяет прогнозировать необходимую тонкость помола для материала с различной прочностью. Однако, как видно из кривых рис.1, время помола даже для керамзитобетона марки М50 является технологически неприемлемым. Поэтому нами исследован способ получения вяжущего с использованием вторичного керамзитобетона и пластифицирующей добавки С-3, широко применяемой при производстве бетонных смесей. То есть, нами была использована идея применения пластификатора при помоле цементного клинкера для увеличения срока хранения цемента в условиях влажной атмосферы.

Задачи экспериментальных исследований предполагали:

1. Получение максимальных прочностных показателей строительной смеси;

2. Установление количественных зависимостей влияния модифицирующих добавок на технологические характеристики твердеющей смеси и прочность сформировавшегося камня;

3. Оценка возможности снижения энергетики процессов помола керамзитобетона за счет использования указанного П.А. Ребиндером эффекта действия расклинивающих сил при введении ПАВ в измельчаемое сырье.

В качестве методов исследования использованы: микроскопический, рентгенофазовый и дифференциально-термический методы анализа, методы изучения составов и свойств цементов, рекомендованные ГОСТ 30744-2001.

Экспериментальные исследования, направленные на получение максимальных прочностных показателей вяжущего, позволили установить количественные характеристики влияния модифицирующих добавок на технологические характеристики твердеющей смеси и прочность сформировавшегося камня. Они позволили также оценить возможность снижения энергетики процессов помола керамзитобетона за счет использования эффекта действия расклинивающих сил при введении ПАВ в измельчаемое сырье.

Процесс приготовления вяжущего минерального порошка состоял в следующем: керамзитобетонный щебень размером 20-40 мм подсушивали при температуре 150 – 200 0С до остаточной влажности менее 3%, подвергали дроблению до размера частиц не более 5 мм, затем осуществлялся помол при одновременном введении в измельчаемую массу сухого суперпластификатора С-3 в количестве 1-2% от массы керамзитобетона. Процесс помола контролировался следующим образом. За начальную точку отсчета принято 2 часа. Смесь извлекалась из рабочего пространства шаровой мельницы. Полученное значение удельной поверхности косвенно определялось ситовым методом по остатку на сите №008 и прибором ПСХ-2, реализующим эффект зависимости скорости прохождения заданной порции воздуха через исследуемую массу.

Полученные результаты представлены в табл.1.

Таблица 1

Влияние добавки С-3 на размалываемость керамзитобетона

Время помола, час Остаток на сите №008, % Нормальная густота, %
Молотый керамзитобетон М50 Молотый керамзитобетон + 2% С-3 Молотый керамзитобетон М50 Молотый керамзитобетон + 2% С-3
2 72.0 15 25.9 16.0
3 58.0 7.5 26.0 16.1
5 43.0 4.5 26.1 16.4
7 36.0 2.0 26.4 17.0
9 26.0 0 27.0 17.5
11 20.0 - 27.8 -
12 15.0 - 28.3 -

Как видно из таблицы, время помола существенно сокращается при введении добавки С-3 вплоть до шести раз. Нормальная густота теста служит показателем водопотребности, рост которой наблюдается при увеличении удельной поверхности вяжущего, и позволяет прогнозировать рост конечной прочности образцов. Данные по этому показателю иллюстрируются табл.2.

Таблица 2

Зависимость удельной поверхности и нормальной густоты измельченного керамзитобетона от количества вводимой добавки С-3 при времени помола = 7 часов

Содержание С-3 % от измельчаемой массы Удельная поверхность, см2/г Нормальная густота, %
1 4770 16.1
2 7800 17.4

В дальнейшем образцы-кубы с размером ребра 3см готовились на порошках полученного вяжущего без заполнителя. Набор прочности образцами-кубами происходил в нормальных условиях. Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Таблица 3

Кинетика набора прочности образцами из керамзитобетона без добавки и с различным содержанием С-3

С-3 % от массы молотого керамзитобетона Прочность на сжатие, МПа
Время твердения, сутки
3 7 14 28
0 2,3 2,7 3,4 3,5
1 8,5 15,3 16,9 22,9
2 12,2 18,0 26,0 35,0


Pages:   || 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.