Введение к работе
Актуальность работы. Возрастающий интерес к возведению малоэтажных жилых и производственных зданий предполагает использование материалов с применением местного нестандартного сырья и отходов промышленности. Использование таких материалов обеспечивает ресурсо - и энергосбережение и позволяет решать ряд экологических проблем.
В качестве сырья для производства строительных материалов могут использоваться вторичные продукты промышленности, например, фторангидрнт (ФТА), побочный продукт производства различных фторидов, содержащий в составе, в основном, безводный сульфат кальция, остаточную серную кислоту и фторид кальция.
В России ФТА практически не применяют в строительстве. Так, например, из 6 тыс. т ФТА Сибирского химического комбината лишь незначительная часть его используется в качестве добавки при производстве цемента на Яш-кинским цементном заводе. На Ачинском глиноземном комбинате запасы ФТА в отвалах ежегодно увеличиваются па 100 тыс. т, и при этомдакже не используются. Это связано с недостаточной изученностью вопросов нейтрализации остаточных кислот ФТА различных предприятий, процессов изменения свойств при хранении ФТА и получения его на основе композиционных материалов, требуемой прочности и долговечности.
В основу исследований в диссертационной работе положены результаты НИР научно-исследовательского института строительных материалов при Томской Государственной архитекутурно-строителыюй академии и кафедры строительных материалов, направленные на получение вяжущих композитов и безобжиговых стеновых материалов на основе побочных продуктов производства для малоэтажного строительства.
Работа выполнялась в соответствии с региональной программой по теме: "Технология производства безобжиговых стеновых материалов для малоэтажного строительства на базе извесгково-кремнеземистых вяжущих и наполнителя из местного минерального и органического сырья, преимущественно отходов промышленности", по договорам с предприятиями и гранта по фундаментальным исследованиям в области архитектуры и строительных наук, утвержденным Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации.
Целью работы является разработка приемов регулирования процессов структурообразования строительных композитов на основе ФТА и технологии производства стеновых материалов для малоэтажного строительства. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
обоснование и разработка способов химической и механо-химической модификации ФТА с целью получения вяжущих композитов;
исследование технических характеристик ФТЛ, в зависимости от времени его хранения;
разработка метода расчета количественного содержания химических добавок и побочных продуктов различных производств, для получения строительных материалов;
проведение физико-химических исследований, с целью изучения фазовых изменений в процессе структурообразования фторангидритовых композитов;
изучение свойств модифицированных фторангидритовых композитов;
разработка технологических приемов изготовления стеновых материалов с использованием легких заполнителей и поризованных композиций на основе отвального ФТА;
проведение опытно-промышленных испытаний, технико-
экономическое и экологическое обоснование использования фторангидритовых стеновых материалов.
Научная новизна работы. Установлены закономерности активации кислого и отвального ФТА с низким и высоким содержанием водорастворимого сульфата кальция, что позволило создать научные предпосылки для разработки новых фторангидритовых композитов и технологий на его основе. При этом :
выявлено, что при активации кислого ФТА добавками щелочных гидроксидов, щелочноземельных и амфотерных оксидов, образуются активаторы твердения и дополнительные структурообразующие компоненты фторангидритовых композитов. Это позволило предложить пути модификации фторангидритовых смесей вторичными продуктами производства, содержащими однотипные катионы и анионы;
разработана комплексная щелочная добавка, включающая КОН, MgO или NaOH, MgO, введение которой во фторангидритовые композиты позволяет обеспечить нейтрализацию остаточных кислот с образованием активаторов твердения нерастворимого ангидрита, преимущественно сульфата калия или натрия и сульфата магния, а также сингенита или глауберита, гексагидрзта сульфата магния и эпсомита, которые формируют структуру композитов с высокими физико-механическими характеристиками (Ас. 1701669 );
установлено, что при формировании структуры твердения композитов на основе отвального ФТА с высоким содержанием водорастворимого сульфата кальция, золы ТЭЦ и портландцемента образуются низкоосновные гидросиликаты кальция группы CSH(B), что позволяет получить долговечные композиты, твердеющих в различных условиях. Разработаны составы композитов и технологические параметры их получения;
установлено, что при обработке древесины акгиватором твердения, в виде раствора сульфата калия возрастает адгезионная прочность фторангидри-
тового геста к древесному заполнителю. Это позволяет улучшить экешгутацн-онпые свойства строительных блоков с использованием дреиесного 'заполнителя.
На защиту выносятся :
» результаты исследований физико-химических свойств кислого и отвального ФТЛ;
закономерности по влиянию комплексных добавок на процессы активации кислого ФТЛ;
результаты исследований процессов струїегурообразосапня и физико-механические свойства фторашидритовых композитов, модифицированных комплексными добавками с использованием побочных продуктов производств;
результаты исследований физико-механических свойств и долговечности фторашидритовых композитов;
составы и технология изготовления стеновых изделий из фторангидри-товых композитов.
Объектами исследований в работе служили: ФТА кислый и отвальный, химические добавки и побочные продукты различных производств, модифицирующие ФТА.
Практическая значимость и реализация работы:
показана возможность получения быстротпердеющего вяжущего нг> основе ФТА;
разработан способ активации отвального ФТА с целью получения композитов повышенной прочности и долговечности:
разработаны составы и технология фторангидритовых строительных композитов;
» разработаны технические условия для изготовления стеновых блоков на основе фторангидритоиых вяжущих по заказу лСнбакадемстроя»';
проведены промышленные испытания композитов на основе ФТЛ при
изготовлении стеновых блоков в количестве 1200 шт. На Томском заведе кера
мических материалов и изделий;
разработаны рекомендации по изготовлению декоративных колони
храма Сергия Радонежского на основе ФТА в г. Томске.
Полученные в работе результаты используются в учебном процессе кафедры «Строительные материалы и технологии» ТГАСА.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Региональной конференции научно-технических разработок и идей «Экология - 89» (Томск ,1989г). Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение долговечности сельскохозяйственных зданий и сооружений»(Челябинск, 1990г), на научно-технической конференции «Использование отходов промышленности в производстве строительных материалов» (Новосибирск. 193г.), на республиканской научно-технической конференции «Материалы, технология, организация строительства» (Новосибирск, 1995г.), на международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995г.), на научно-технических конференциях ТГАСА и НИИ СМ при ТГАСА. '
Публикации. Основное содержание работы и ее результаты опубликованы в 11 работах.
Экспериментальные исследования проводились в лабораториях НИИ СМ при ТГАСА, ТГАСА, ТГПУ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов и приложений, содержит 165 страниц, 36 рисунков, 40 таблиц, список литературы из 117 наименований.
Автор благодарит к.т.н. Н.П. Душенина, к.х.н. Л.Ы. Пименову, к.т.н. Б.В. Саламатина за оказанную помощь и консультации при выполнении работы.
