Введение к работе
Актуальность работы. Увеличение объема выпуска многих видов вяжущих материалов достигается за счет комплексного применения активных минеральных добавок природного и техногенного генезиса. Это хорошо согласуется со стратегией развития промышленности строительных материалов до 2020 года, разработанной Министерством регионального развития РФ. Один из путей производства высококачественных бетонов с высоким уровнем использования техногенного и природного сырья - переход на производство новых композиционных вяжущих с заменой части клинкера минеральными добавками, существенно снижающими энергоемкость производства строительных материалов гидратационного твердения.
В связи с этим изыскание простых в технологическом исполнении и сравнительно дешевых способов повышения эффективности композиционных вяжущих и бетонов на их основе, каждый компонент которых играет определенную роль в процессах гидратации и структурообразовании, является актуальной задачей. Работа выполнялась по тематическому плану в рамках госбюджетной НИР №1.1.07 от 01 января 2007 г. «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007-2011 гг.
Цель работы. Разработка эффективных композиционных вяжущих и бетонов на их основе.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - оценка активности минеральных добавок различного состава и генезиса и определение эффективности их применения в составе композиционных вяжущих;
- оптимизация вещественного состава композиционных вяжущих с учетом
генезиса минеральных добавок, исследование процессов структурообразова-
ния и особенностей продуктов гидратации;
разработка технологии производства композиционных вяжущих и бетонов на их основе;
внедрение результатов исследований.
Научная новизна.
Установлен характер синергетического действия комплекса минеральных добавок различного состава и генезиса на активизацию процессов гидратации и структурообразования композиционных вяжущих, формирование по различным механизмам первичной и вторичной микроструктур цементного камня в виде наноразмерных новообразований разной морфологии, формирование плотных и высокопрочных структур конгломерата. Уточнены механизмы действия каждого компонента вяжущего на разных стадиях гидратации и структурообразования и факторы, определяющие эффективность действия добавок, заключающиеся в активном взаимодействии известняка с опокой и доменным шлаком.
Предложен способ повышения эффективности бетонных и железобетонных изделий путем применения композиционных вяжущих, ускорения процессов гидратации и оптимизации структурообразования за счет использования комплекса минеральных добавок разного генезиса, позволяющих получать дополнительное количество гидрокарбоалюминатов и скоутита, которые уплот-
няют и упрочняют структуру цементного камня. Установлен характер влияния вещественного состава композиционного вяжущего на технологические свойства при изготовлении как вяжущего, так и бетонных смесей, а также на строительно-технические свойства бетонов на их основе.
Усовершенствована классификация минеральных добавок с учетом их состава, генезиса и роли в процессах гидратации и твердения. Предложены критерии оценки эффективности минеральных добавок в составе композиционных вяжущих и бетонов на их основе. Показана эффективность действия комплекса минеральных добавок различного состава и генезиса в вещественном составе композиционных вяжущих на строительно-технические свойства бетонов на их основе.
Практическое значение работы. Предложены рациональные составы композиционных вяжущих, обеспечивающие высокие показатели строительно-технических свойств бетонов на их основе. Реализация результатов работы позволила:
снизить долю клинкерной составляющей в композиционном вяжущем.
снизить экологический ущерб окружающей среды за счет применения вторичного сырья металлургических производств и ТЭС;
рационально комплексно использовать минеральные добавки различного состава и генезиса, позволяющие улучшить физико-механические показатели как композиционных вяжущих, так и бетонов на их основе;
снизить расход вяжущего на производство 1 м бетона на основе композиционных вяжущих.
Разработаны рекомендации к технологическому регламенту по выпуску композиционных вяжущих на ЗАО «Жигулевские стройматериалы». Разработаны рекомендации по использованию композиционных вяжущих для ООО «Жигулевское СМУ» при выпуске бетонов различного назначения. Получены изделия из тяжелого бетона различного ассортимента и классов прочности и морозостойкости по технологии пропаривания.
Внедрение результатов исследования. Результаты работы внедрены на ЗАО «ЖСМ» при выпуске композиционных вяжущих и бетонных изделий на их основе различного ассортимента и классов по прочности и морозостойкости на 000 «Жигулевское СМУ». Для внедрения результатов работы на ЗАО «ЖСМ» разработаны и внедрены в производство рекомендации в технологический регламент по выпуску композиционных вяжущих различных вещественных составов. Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе: при подготовке инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», 240304 «Химическая технология тугоплавких неметаллических силикатных материалов» и 220501 «Управление качеством»; бакалавров и магистров по направлению «Строительство».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на: Всероссийской научно-технической конференции «Сырьевые ресурсы регионов и производство на их основе строительных материалов»
(Пенза, 2008 г.); Международной научно-технической конференции «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов» (Пенза, 2008г.); Научно-практической конференции «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (Белгород, 2009 г.); III Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия» (Губкин, 2010 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе в пяти научных публикациях в центральных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена в пяти главах на 217 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части в виде четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 218 наименований, содержит 58 рисунков, 59 таблиц и 7 приложений.
