Введение к работе
Актуальность работы. Задача поиска путей экономии ресурсо- и энергозатрат в технологии строительных материалов является актуальной и решению этих задач может способствовать изыскание и использование энергетических резервов гидратационлых процессов цементных минералов, лежащих в основе твердения бетонов. Кроме того, создание технологий получения строительных материалов на базе техногенных продуктов позволяет одновременно решать экологические проблемы, что также является одной из первостепенных задач современности.
Цель работы состояла в изыскании и использовании энергетических резервов химических процессов, лежащих в основе твердения, бетонов на основе портландцемента для снижения энерго- и ресурсозатрат ...... при получении строительных материалов.
Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи:
-рассчитать прогнозируемые термодинамические (внутренние энергетические).резервы (ТР) цементных систем за счет изменения фа-зообразовампя, фазосодержания, а также степени гидратации;
-разработать актизаторы твердения Сетоноп, максимально использующие энергетические резервы химических процессов;
-определить физико-химические п физико-механические свойства строительных материалов активированного твердения.
Автор лящиннсг;
активированное твердение Сетоноп путем использования ц\ термодинамического (энергетического) резерва, управляя фазообрлю-ваннем, фазесодержаннег і и гидратацнонной активностью;
повышенное качество и долгосечность бетонов, твердеющих при нормальных температурах и строительных растворо», по;:учс::ны\ п режиме э'сономт:» цемента с разработанными добавкам» "Д'ЭЯ" н"ДЭЯ-Г;
активирование твердения бокситовых ишамоа, технологии получения вяжущего н свойств:! изделий на его основе.
Метод исследований - комплексные, включающие натурні.:-' исследования, а также современные фнзнко-мгхлпнческне и физико-химические методы.
Научная новизна.
1. Возможность акпчшровнни:! тсердепня цементных матерна.юн рассмотрена с учетом и во взаимосвязи с термодинамическими резервами - ТР, которые создают энергешческую основу роста нрочмеепг бетона при прочих ровных условиях.
Термодинамические резервы сметем оненены но величин;!'-; нзмс-нения энтальпий (міеріосодержніїш:) чгдратаиионных процессам - \11;
понижение энергосодержания системы и использование ее ТР достигается влиянием на фазообразование, фазосодержание и степень гидратации.
2. Показано расчетами, что образование низкоосновных гидро-
.силикатов кальция (ГСК) с основностью ' < 0.8 по сравнению с вы-
сокоосчовнымн ГСК с основностью „._ '> обеспечивает термодинамический резерв (ТР) системы в 19...25 кДж при гидратации СзБ и в 6...23 кДж при гидратации C2S, что является энергетической основой роста прочности материала. Также показано расчетами, что усложнение фазового состава систем, например, образованием СаСОз дополнительно к тобермориту в результате карбонизации всего образующегося при гидратации СзБ гпдроксида кальция изменяет величину энергосодержания системы до 370 кДж, что также обеспечивает термодинамический резерв роста прочности материала.
3. Экспериментами и расчетами показано, что увеличение степени
гидратации минералов CjS и CzS и усложнение фазового состава про
дуктов гидратации с образованием СаСОз t=-4C с предварительным
твердением 1...3 суток в возрасте 28 суток понижает энергетический ре
зерв систем на основе CsS и CaS на 85 и 25 кДж; прочность увеличи
вается при этом на 17 и 5 МПа соответственно. ..
-
Исследованы процессы гидратации портландцемента в присутствии разработанных добавок "ДЭЯ"" и "ДЭЯ-Г в условиях нормального тверденля. Показано, что "ДЭЯ" изменяет фазообразование и способствует низкоосновным ГСК при равной степени гидратации и в одном возрасте, при этом ТР цементных систем используется на величину порядка 20 кДж, а прочность камня возрастает до 30%; модифицированная добавка "ДЭЯ-I" одновременно повышает и степень гидратации, прочность при этом возрастает до 50%.
-
Разработан комплексный активатор твердения бокситового шлама на базе фосфогипса и хлорида магния; установлено, что комплексный активатор способствует увеличению степени гидратации C2S в красных шламах, образованию большего количествах низкоосновных ГСК, росту прочности, морозостойкости и устранению высолов.
Практическое значение работы. 1. Реальное ресурсо- и энергосбережение при производстве бетонов и материалов на основе техногенного сырья достигнуто управлением энергетикой гидратационных процессов, протекающих при твердении; использование ТР при твердении дает возможность сокращать расход цемента при получении бетонов естественного твердения и строительных растворов, а также получать материалы из бокситового шлама поиышенной прочности.
-
На базе попутных продуктов производства лимонной кислої ы созданы добавки "ДЭЯ" и "ДЭЯ-I"; разработано техническое условие ТУ5743-005-00343071-95 и организован выпуск добавок на АОЧТ "Завод лимонной кислоты" з г. Санкт-Петербурге с 1995 г. Определены уровни повышения прочности бетонов твердеющих при естественных условиях с добавкой "ДЭЯ-I": в возрасте 3 суток прочность возраст ает до 50%, в 7 суток - от 50 до 70%, п проектном возрасте - до 20%. /(оказано, что прочность бетонов активированных добавкой "ДЭЯ-1", при снижении расхода цемента до 15% в условиях нормального твердения к 7 суток достигает 73...35% марочной прочности, в проектном возрасте превышает марочную на 10%.
-
Определена возможность изготовления активированных строительных растворов при сокращении расхода цемента на 8...10% при этом в возрасте 7 суток растворы достигают 90% марочно:"! прочности; п возрасте 28 суток прочность препышает марочную на 15...20%.. Установлено, что "ДЭЯ-!" улучшает удобоукладываеыосп. растгорных смесей.
-
Выпущены опытно-промышленные партии Сетонов с ;ч>Г>чпкоі'і "ДЭЯ-I" в г. Санкт-Петербурге на за годе "Ленстройдеталь" АО'.) Г г. количестве 120 м3, ЗСК Л1>19 АООТ з количестве 1С!) м' ц ча Ло;:е:;н.> польском заводе строительных изяелні и количестве 100 :\ і.'; і.іно.:. ЖБН-3 АОЗТ п.о. "Баррикад':'' и ісхчолопно ппсязводеть:1 бетона і-железобетона введе;:?, добавка ''Д-1 '-!"
-
Випущені.: опьпио-про'.і.цплсчш.іе партии строите.".:.1;./-. ;кі.-тпороп с добавко/1 "ДЭЯ-I" на ЗСК КліО АООТ а ;-о.чпче;-:: ~ Т) ' :; Лоде.:!пс:тол(-г::о'.г заходе строгі ~"і.>:; ;х пп:єлпі: :, кадичесіее і % ч".
С. Газ!аЗот:.ко актнзироаактое ия^щее гиг: сірсіае:::.;:-'". г к-лнй нз отходов производства глиігі.^с":'. - Сюїхтов-.'то ::l::-m. Сосі іч вт/кутаего защищен патентом па изобретение ; "??0!{;:?>. і\: :; іР.ч.чі технологический регламент по производству безоб/а;гог>о! о :""і:чча ч техничес::-:? viv:o:::i;i на Оезобч'.чга-;>>.. кирпич ТУ5745-001-Г><;-"'2- '-'-'" из бокситепого пг.::;у:дсго.
7. ? Материал: і диссертации пслолі.зуюк.': :: ; Ч'.бпоч і;.. '.М'.' ;.. |> "Инженер-;.;:! химн^" а комщ.кчерны.ч прої рам.ч.і*. "Г-а/.,:;; . діч перепне системі;" Iі. "Термод;іи:чіііі::сі;н<; аспект протноси: .
Доп"Оі!Єри^хт^_геіуль^по!і но/иГ;ер <,,!;-::- бо.:;,::'.. ; 'Чт.еччч ЭКСперщ:д:то:;, 0-'і:.Є'.'0.'ілі!НіЧ'п.<.> >;ckv'U'? !і;Ч':іс,,іч::іі;н:і, ,,':;і'. >.,.: онптно-і'ромі-.чуг.'ннг.іх пар:н,'і т^нччур Осінні т и іі;>.>: и-і:.і:і.". растер-ч
.\нр v !!'!г; р..;Л-.;!'а.і!. П'.бдр.: ;p".'U
Оеії;ч-!!'.:е ;>о:іо:\е:іня диссеріенпанпеи р.і'.'чіч ;кч, :,; ::пч ; :. і1 об:у,v;;: ;,:,;-, пі 3-е.і І'еаибчп'.аїчі.'і'й конференцій' "'.!.-, ти
*
технический прогресс в технологии строительных материалов" (г.Алма-Ата, 1990 г.), на Всесоюзном техническом семинаре (г.Рига, 1991 г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании по химии и технологии цемента (г.Москва, 1991 г.), на Межреспубликанском семинаре (г.Рига, 1991 г.), на научно-технических конференциях в ПГУПСе "Неделя наукн-91", "Неделя науки-92", "Неделя науки-93", "Неделя нау-Ки-94", "Неделя науки-95", "Неделя науки-96", на научно-технической конференции на основе использования природного и техногенного сырья" (г.Санкт-Петербург, 1992 г.).
Объем и структура диссертации.
