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 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Шлакощелочные вяжущие и бетоны с силикатными и алюмосиликатными минеральными добавками

-- [ Страница 2 ] --

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены возможности расширения сырьевой базы шлакощелочных вяжущих, растворов и бетонов за счет применения в них в качестве минеральных добавок молотого отхода формовочной смеси, карбонатно-кремнистых цеолитсодержащих пород, боя керамического кирпича, кварцевого песка, золы и др. На основе выявленных закономерностей и установленных зависимостей связи состава, структуры, технологии и свойств разработаны рядовые и высокопрочные, нормально-, быстро- и особобыстротвердеющие КШЩВ марок до 1200 и на их основе растворы марок до 900 и бетоны классов по прочности до В80, по морозостойкости до F800 и по водонепроницаемости до W25. Разработано 3 нормативных документа и технологические схемы на производство и применение композиционных шлакощелочных вяжущих с кремнеземистыми и алюмосиликатными минеральными добавками. Проведена опытно-промышленная апробация – изготовлены на основе ШЩВ с затворителем – водным раствором жидкого стекла из ЦСП блоки колец обделки тоннеля метрополитена, показавшие экономическую эффективность использования при этом вяжущего и указанного щелочного затворителя.

Теоретические положения работы и результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе по курсам «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Вяжущие вещества», и «Местные строительные материалы», а также при выполнении студенческих НИР.

Апробация работы.

Результаты исследований и основные положения диссертации вошли в научные труды и патенты, докладывались и обсуждались на Международных конгрессах по строительным материалам в Германии, 2006, 2009; Международном симпозиуме по нетрадиционным вяжущим и бетонам в Чехии, 2009; V Международной НТК «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии», Тула, 2004; Международной научно-практической Интернет-конференции, Белгород, 2005; II-ой Всероссийской (международной конференции) «Бетон и железобетон - пути развития», Москва, 2005; Международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве SIB-2008», Воронеж, 2008; Всероссийской НТК «Проблемы строительного материаловедения», Саранск, 2002; годичных собраниях РААСН, Казань, 2003 и Санкт-Петербург, 2006; Всероссийской НТК «Актуальные проблемы строительства. Вторые Соломатовские чтения», Саранск, 2003; 8-ых Академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспективы развития строительного материаловедения», Самара, 2004; 10-х Академических чтениях РААСН «Достижения, проблемы и направления развития теории и практики строительного материаловедения», Казань-Пенза, 2006; Всероссийской НПК «Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения», Казань, 2008; V-ой Республиканской НПК молодых ученых и специалистов «Наука. Инновации. Бизнес», Казань, 2005; республиканских ежегодных НТК в Казанском ГАСУ с 2002-го по 2009 гг.

На защиту выносятся:

- теоретические и экспериментальные основы получения и управления структурой и свойствами композиционных шлакощелочных строительных материалов на основе доменных шлаков и кремнеземистых и алюмосиликатных минеральных добавок природного и техногенного происхождения;

- закономерности и математические зависимости изменения состава, структуры и свойств композиционных шлакощелочных вяжущих, растворов и бетонов на их основе от вида, дисперсности, содержания и поверхностной активности доменных шлаков и кремнеземистых и алюмосиликатных минеральных добавок, вида затворителей, технологии совмещения компонентов и условий твердения;

- оптимальные составы композиционных шлакощелочных вяжущих с кремнеземистыми и алюмосиликатными добавками, растворов и бетонов и физико-технические свойства теста и камня вяжущих, растворных и бетонных смесей и растворов и бетонов на их основе;

- результаты опытно-промышленных испытаний применения бетона на основе шлакощелочного вяжущего с затворителем – жидким стеклом, полученным гидротермальной обработкой карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы, при изготовлении железобетонных блоков колец тоннелей Казанского метрополитена.

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 62-х научных статьях, из них 19 в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендуемых ВАК, 4 – в материалах докладов научных конгрессов и симпозиума в Германии и Чехии. Новизна технических решений подтверждена 5-ю патентами РФ на изобретения. Одна статья отмечена дипломом конкурса работ молодых ученых, проводившегося редакцией журнала «Строительные материалы» (2008), два патента на изобретения отмечены дипломами и премиями Республиканского совета общества изобретателей и рационализаторов РТ (2008, 2009), инновационная идея «Производство композиционных шлакощелочных вяжущих, бетонных и железобетонных изделий на их основе» отмечена дипломом на Первом Республиканском конкурсе «50 лучших инновационных идей Республики Татарстан» (2005).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 8 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений, работа изложена на 267 страницах машинописного текста, содержит 96 рисунков, 113 таблиц, списка литературы из 522 наименований, 5 приложений на 46 страницах.

Автор выражает благодарность своим бывшим аспирантам – кандидатам технических наук Гатауллину Р.Ф., Рахимову М.М., Соколову А.А., сотрудникам кафедры строительных материалов Казанского ГАСУ, кафедры минералогии Казанского Государственного Университета, ЦНИИГеолнеруд за участие и помощь в проведении отдельных исследований.

Решение отдельных задач диссертационной работы проводились в порядке выполнения госбюджетных НИР Казанского ГАСУ, планам и грантам НИР Российской академии архитектуры и строительных наук по темам: «Провести анализ состояния, выполнить комплекс исследований и разработать научно-обоснованные рекомендации по расширению использования техногенных образований и отходов промышленности в производстве строительных материалов и строительстве», «Ячеистые бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих», «Композиционные шлакощелочные вяжущие с добавками молотых продуктов дробления бетонных изделий», «Закономерности изменения прочности и плотности ячеистых бетонов на основе композиционных шлакощелочных вяжущих (газобетон)», гранта для государственной поддержки научных исследований молодых ученых Республики Татарстан по теме: «Разработка современных сухих строительных смесей с применением местных модифицирующих добавок на основе природного сырья Республики Татарстан и техногенных продуктов», по хоздоговорным НИР с производственными организациями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность проведения исследований по разработке теоретических и экспериментальных основ получения и управления структурой и свойствами композиционных шлакощелочных вяжущих с минеральными кремнеземистыми и алюмосиликатными добавками, растворов и бетонов на их основе.

В первой главе проведен анализ состояния разработок по исследованию, получению и применению КШЩВ с минеральными добавками, растворов и бетонов на их основе.

Для достижения поставленной в работе цели потребовалась предварительная оценка результатов известных исследований шлакощелочных вяжущих с минеральными добавками и строительных материалов на их основе по критериям: основные тенденции современного развития ШЩВ и КШЩВ; сырьевая база ИСКМ на основе ШЩВ и КШЩВ и требования к сырьевым материалам; состав, структура и свойства, а также определяющие их факторы, ШЩВ, как минеральной матрицы тонко- и крупнозернистых искусственных строительных композиционных материалов (ИСКМ); виды пригодных для получения КШЩВ с минеральными добавками веществ природного и техногенного происхождения; изученность КШЩВ с различными минеральными добавками, растворы и бетоны на основе ШЩВ.

Основными направлениями современного развития активированных щелочами цементов являются:

- поиск и исследование потенциальных возможностей использования различных видов природного и техногенного сырья для получения активированных щелочами цементов;

- разработка активированных щелочами цементов с минеральными и химическими добавками;

- разработка вяжущих с использованием различных способов активации;

- поиск путей снижения содержания щелочи в составе вяжущего;

- поиск альтернативных видов и повышение эффективности щелочных компонентов.

Известными исследованиями показано, что минеральная матрица из ШЩВ обеспечивает большие возможности получения ИСКМ. Для ШЩВ характерны высокая связующая способность, низкая основность и растворимость продуктов твердения; широкий диапазон когезионной прочности; высокая первичная и вторичная поверхностная активность; способность к эффективному взаимодействию с наполнителями и заполнителями различного состава и структуры с образованием прочных связей на границе раздела фаз; высокий уровень замкнутой пористости; способность приобретать заданные свойства под влиянием химических и минеральных модификаторов. Состав, структура и свойства ШЩВ, а также способы управления ими, хорошо изучены, однако, анализ литературы выявил недостаточную изученность вопроса взаимосвязи свойств ШЩВ с одним из основных факторов влияния – удельной поверхностью (Sуд) и гранулометрическим составом шлака и влияния этих показателей на свойства шлакощелочных растворов и бетонов.

По числу свойство- и структурообразующих факторов КШЩВ превосходят композиционные портландцементы, благодаря необходимости присутствия 3 компонента – щелочного с 5 варьируемыми параметрами. Химическая активация шлака и добавок при оптимальном подборе дисперсности основного и дополнительного компонента придают вяжущей системе в сравнении с портландцементной большую «гибкость» в плане вариантного проектирования состава, выбора сырьевых компонентов, и большую «универсальность» в плане направленного регулирования структуры и свойств, получения материалов и изделий широкой номенклатуры и назначения. Иные условия структурообразования, наличие высокощелочной среды расширяют границы возможностей использования инертных и активных минеральных добавок при получении композиционных видов ШЩВ – становится пригоден более широкий круг минерального алюмосиликатного сырья природного и техногенного происхождения, увеличиваются пределы содержания добавок в составе композиционного вяжущего, их влияния, участия в процессах свойство- и структурообразования искусственных каменных материалов.

На предмет использования в качестве добавок к ШЩВ ранее исследован большой перечень минеральных веществ различного состава. Эффективность минеральных добавок возрастает с увеличением степени химического и минерального сродства со шлаком и щелочным компонентом, продуктами твердения ШЩВ. В ходе анализа литературы выявлены также потенциально эффективные виды минеральных добавок, изученные недостаточно полно или совсем не изученные в аспекте их применения в составе КШЩВ – бой керамического кирпича, цеолитсодержащие породы с низким содержанием породообразующего минерала. Рассмотрены способы и возможности снижения содержания щелочного компонента с целью регулирования высолообразования ШЩБ путем использования минеральных добавок и замены жидкого стекла из силикат-глыбы на альтернативные виды силикатных затворителей.

Формирование структуры и свойств композиционных материалов на органических и неорганических связках – сложный многоаспектный процесс взаимодействия компонентов с участием сил физического, физико-химического и химического порядка. Адекватное описание искусственных строительных композиционных материалов (ИСКМ) требует учета как можно большего числа параметров композиционной системы, отражающих вышеперечисленные виды взаимодействий. Анализ литературы выявил недостаточную исследованность КШЩВ, растворов и бетонов на их основе, с силикатными и алюмосиликатными добавками, как ИСКМ с позиций рассмотрения их как наполненных модифицированных систем и учета влияния свойство- и структуро- определяющих факторов.

Во второй главе представлены характеристики исходных материалов, использованных в работе, описаны методы исследований. При постановке эксперимента были определены основные свойство- и структурообразующие факторы КШЩВ с кремнеземистыми и алюмосиликатными минеральными добавками (на рис.2 выделены жирным шрифтом). Исходные материалы выбирались с целью обеспечения возможности исследования композиционной системы в широком диапазоне варьирования этих факторов.

В качестве основного компонента КШЩВ использовались нейтральный Орско-Халиловского (ОХМК) и 2 слабокислых шлака, Магнитогорского (ММК) и Челябинского (ЧМК) металлургических комбинатов. Химический состав шлака ОХМК (в % по массе): SiO2 – 40,02; CaO – 42,02; Al2O3 – 8,22; MgO – 6,26; K2O+N2O – 0,66+0,44; MnO – 0,34; SO3 – 1,45. Мо=1,0; Ма=0,205, Кк=1,4. Химический состав шлака ММК (в % по массе): SiO2 – 36,63; CaO – 38,24; Al2O3 – 13,49; MgO – 7,31; K2O+N2O – 0,76+1,04; MnO – 0,16; SO3 – 1,09. Мо=0,9; Ма=0,368, Кк=1,57. Химический состав шлака ЧМК (в % по массе): SiO2 – 37,49; CaO - 36,22; Al2O3 – 12,86; MgO – 8,61; K2O+N2O – 1,59; MnO – 0,50; SO3 – 2,00. Мо=0,91; Ма=0,309, Кк=1,43. Минеральный состав шлаков представлен минералом группы окерманита-геленита в количестве 8-10% (ОХМК), 11% (ММК), 3-5% (ЧМК), остальное – рентгеноаморфная фаза.

В качестве добавок выбраны «физически» и «химически» активные добавки, и сочетающие в себе и «физическую» и «химическую» активность, силикатные и алюмосиликатные минеральные добавки, обладающие разной степенью разупорядоченности структуры, химического и минерального сродства со шлаком и продуктами твердения ШЩВ (табл.1). Химический состав добавок лежит в области меньшей основности (рис.1).

В качестве щелочных компонентов использовались водные растворы сульфата натрия плотностью 1,15 г/см3, растворы с плотностью 1,11-1,15 г/см3, водные растворы 2 видов жидких стекол, полученных промышленным автоклавным способом и гидротермальной обработкой карбонатно-кремнистой цеолитсодержащей породы с плотностью 1,15 г/см3 и силикатным модулем 1,5 и 2,8.

Влияние добавок оценивалось по 19 свойствам теста, камня, раствора и бетона,

Таблица 1

Характеристики минеральных добавок

«Физически» активные «Физически» и «химически» активные «Химически активные»
Кварцевый песок, Отработанная формовочная смесь Кирпичный бой (4 вида) Зола Цеолит-содержащие добавки (3 вида) Микро-кремнезем
Химический состав SiO2 Al2O3+SiO2 Al2O3+SiO2 Al2O3+SiO2 SiO2
Содержание главных оксидов, % 90,1-96,5 82,1-90,5 74,2-81,4 59,9-64,2 93,9-94,7
Содержание аморфной фазы, % 0 17-34 63-76 0-50 100
Минеральный состав, % Кварц-100% Кварц–42-74 Полевые шпаты-10-19 Гематит-2-6 Кристобалит-1-6 Кварц – 7-11 Муллит–15-18 Fe-шпинель < 5% Цеолит-16+3 ОКТ-фаза – 44+6 Глинистые минералы – 12+2 Кварц–6+1 -


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.