Введение к работе
Актуальность работы. Президентская программа «Доступное жилье» получила широкое развитие не только в центральной части России, но и в Сибири. В Иркутской области растут темпы строительства жилья, в том числе и доступного. Однако, происходит это гораздо медленнее, чем бы хотелось. К основным факторам, сдерживающим строительство, относятся дефицит и высокая стоимость строительных материалов. Перспективным направлением снижения себестоимости производства строительных материалов является использование промышленных отходов для их производства, в частности, отходов теплоэнергетики. За годы эксплуатации ТЭЦ ОАО «Иркутскэнерго» накоплено около 80 млн. тонн золы от сжигания углей различного состава (ирбейского, ирша-бородинского, азейского, мугунского и т.д). Ежегодно в процессе высокотемпературного сжигания угля на ТЭЦ образуется коло 1,7 млн. тонн золы.
Работы по созданию и изучению вяжущих материалов из кислых зол ТЭЦ и получение эффективных строительных материалов на их основе с использованием щелочных компонентов являются весьма актуальными, особенно для строительной отрасли Иркутской области. При этом необходимо оценить свойства искусственного камня при разных условиях синтеза, а также роль ряда факторов, влияющих на свойства золощелочных вяжущих (ЗЩВ) и золощелочных бетонов (ЗЩБ) на их основе.
Работа выполнена в рамках региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности», принятой правительством Иркутской области на 2010 – 2015 гг.
Цель работы: разработка технологии производства эффективных ЗЩВ и бетонов на их основе с учетом изменения структуры исходной золы унос.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
исследовать изменения состава и структуры кислых зол при их тонком измельчении;
оптимизировать составы и условия получения ЗЩВ и бетонов на их основе с учетом изменения структуры золы унос;
разработать технологию производства ЗЩВ и бетонов на их основе;
внедрить результаты исследований.
Научная новизна работы: предложены принципы повышения эффективности производства бетонов на основе золощелочных вяжущих, заключающиеся в оптимизации микроструктуры вяжущих и формировании рационального состава новообразований.
Установлена взаимосвязь между фазовым составом, структурой и физико-механическими свойствами золощелочных вяжущих и бетонов на их основе, заключающаяся в том, что регулируя структуру исходной золы, можно оказывать направленное влияние на структуру композиционных материалов на основе золощелочных вяжущих, обеспечивая тем самым их заданные свойства.
Изучен механизм, кинетика процесса твердения золощелочных вяжущих, идентифицирован фазовый состав новообразований, установлены стадийность их изменений во времени при различных условиях механохимической активации исходной золы и режимах тепловой обработки.
Практическая ценность: Разработаны составы и технологические параметры производства золощелочных вяжущих с использованием золы унос с регулируемой структурой.
Разработаны составы и технология производства золощелочных бетонов на основе композиционных золощелочных вяжущих, твердевших в условиях безавтоклавной и автоклавной обработки. На оптимальных составах получен бетон с маркой по прочности М400-М1000 и маркой по морозостойкости F200 при плотности 1800 кг/м3.
Разработаны составы и технология производства стеновых камней, бортовых камней и тротуарной плиты на основе золощелочных вяжущих с регулируемой структурой. С учетом свойств бетонов составлены рекомендации по производству и рациональному использованию изделий на основе разработанных вяжущих веществ.
Внедрение результатов исследований: Разработанная технология производства ЗЩБ прошла апробацию в производственных условиях на предприятии ООО «Фабрика бетонов», где была выпущена опытно-промышленная партия штучных стеновых камней и тротуарной плиты. Полученные изделия соответствовали по своим физико-техническим характеристикам требованиям нормативных документов, и разработанная технология принята к внедрению. Результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров, инженеров и магистров по специальности 270106, что отражено в учебных программах дисциплин «Технология конструкционных материалов» и «Материалы из местного сырья».
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались в 2009 – 2011 гг. на: научно-практических конференциях ИрГТУ, ВСГТУ, Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск, Института земной коры СО РАН, г. Иркутск.
Публикация работы. По результатам исследований диссертационной работы опубликовано 7 статей, в том числе в 6 реферируемых изданиях из перечня ВАК РФ.
Объем работы. Диссертация включает введение, литературный обзор, экспериментальную часть, изложенную в 5-ти главах, выводы, библиографическое описание отечественных и зарубежных источников. Работа изложена на «186» страницах машинописного текста, содержит «83» таблицы, «55» рисунков.
Автор выносит на защиту: Представления о природе, и механизме поведения аморфной и кристаллической фаз золы, при воздействии на них комплексом механохимических и технологических факторов. Механизм, кинетику процесса твердения ЗЩВ, фазовый состав новообразований при разных условиях механохимической активации исходной золы.
Составы ЗЩБ с учетом особенностей способа регулирования их свойств, посредством механохимических и технологических факторов.
Результаты технико-экономического обоснования производства и технологию материалов и изделий на основе ЗЩБ.
