Введение к работе
Актуальность работы. Нарушение межрегиональных экономических
їзєй в России, инфляция, хронические неплатежи и политическая не-
ібильность общества привели к колоссальному спаду промышленного
оизводства, в том числе производства строительных материалов.
В таких условиях особо актуальной становится разработка ресурсо-грегающих технологий, не требующих кардинальной реконструкции цествующих предприятий строительной отрасли и больших капи-іьньїх затрат. Производственные процессы должны быть малоэнер-;мкими и экологически чистыми, исключающими сушку сырьевых гериалов и обжиг изделий с сопутствующими выбросами газовых сме-і, сухой помол вяжущего с последующей пылеочисткой. Не менее актуальным следует считать переход на местные дешевые рьевые материалы и техногенные отходы. Источниками подобного рья являются глины и суглинки, имеющиеся практически в любом ионе. Из техногенных отходов наиболее распространены шлаки ме-ілургических производств. Глины не обеспечивают вяжущих свойств влажной среде, а существующие способы их стабилизации и превра-ния в водостойкие системы при нормальных воздушно-влажных усло-IX неэффективны. Современные методы утилизации шлаков в качестве кущих подтверждают возможность их эффективного использования в )Изводстве строительных материалов.
Наиболее эффективным методом утилизации шлаков явилось созда-: и производство шлакощелочных вяжущих веществ (ШЩВ). Основ-[ роль в разработке этого нового класса веществ принадлежит І.Глуховскому и его школе. Активация шлаков для ШЩВ предпола-г использование значительного количества дорогостоящих едкой ще-и и щелочных солей (5-15% в пересчете на сухое вещество от массы ака). В связи со значительным удорожанием едких щелочей, соды и икатов натрия такие вяжущие системы становятся на сегодняшний ь неэкономичными. К тому же высокое содержание щелочей часто [водит к снижению трещиностойкости изделий, образованию высолов товерхности и, как следствие, к разрушению декоративно-отделочных ев.
Предлагаемый в данной работе метод механогидрохимической актива-(МГХА) шлаков и композиций на их основе позволяет уменьшить ичество активизатора в 2-5 раз, в сравнении со шлакощелочными вя-[гими, снизить себестоимость изделий, а также устранить ряд нежела->ных явлений. Можно полагать, что совмещение в композиционные си-іьі глинистых пород и шлаков, способных в совокупности образовывать ідеющие структуры при активации их простыми и доступными ме-іми, позволит значительно удешевить производство стеновых матери-I. Исключение некоторых энергоемких и экологически грязных теп-лх и механических процессов из технологической схемы приведет к
существенной экономии энергетических и топливных ресурсов и сохранению чистоты воздушного бассейна.
Предлагаемые технологии не требуют значительной реконструкции существующих предприятий кирпичного проиводства и могут быть успешно внедрены в широком масштабе.
Цель работы. Целью работы является разработка метода механоги-дрохимической активации шлаков и смесей на их основе для получения эффективных композиционных вяжущих с использованием минимального количества химических добавок-активизаторов твердения при снижении энергозатрат на производство изделий.
Задачи исследований:
-
Исследовать энергетику мокрого измельчения шлаков в водной среде в присутствии ПАВ и щелочных электролитов.
-
Исследовать влияние процесса механогидрохимической активации на кинетику структурообразования композиций на основе суспензионных шлаковых вяжущих.
-
Изучить кинетику изменения кажущейся энергии активации процессов синтеза прочности и гидратации шлаковых вяжущих и установить влияние метода МГХА на изменение энергии активации.
-
Исследовать возможности реализации метода МГХА в технологии безобжиговых глиношлаковых строительных материалов по нескольким вариантам, изучить кинетику твердения глиношлаковых и глиношлакоизвестковых систем.
-
Установить влияние рецептурных и технологических параметров производства на прочность и водостойкость глиношлаковых прессованных материалов на основе МГХА-композиционного вяжущего.
-
Исследовать микроструктуру, физико-механические свойства и долговечность глиношлаковых материалов.
На защиту выносятся:
закономерности механогидрохимической активации шлаков и смесей на их основе;
данные по энергетике мокрого помола шлака в среде водных растворов ПАВ и электролитов и результаты исследования влияния щелочной среды на выделение гидролизной извести из шлаков в широком диапазоне концентраций щелочи;
результаты исследования кинетики структурообразования шлаковых вяжущих и определения кажущейся энергии активации процессов синтеза прочности и гидратации;
результаты исследования процессов твердения, взаимодействия и механизма синтеза прочности в системе "глина-шлак-щелочь" и микроструктуры глиношлаковых композиций;
направления практического использования метода механогидрохимической активации, составы и технологические параметры изготовления глиношлаковых и глиношлакоизвестковых изделий - режимы
работки на бегунах, параметры прессования и тепловлажностной работки;
- результаты исследования физико-механических свойств и долго-
тости глиношлаковых прессованных безобжиговых материалов.
Научная новизна работы:
разработаны принципы механогидрохимической активации шлаков аналогичных минеральных веществ со скрытовяжущими свойствами в створах ПАВ и электролитов;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффек-вность мокрого помола шлака в присутствии ПАВ и электролита, вы-лен механизм адсорбционно-каталитического воздействия ионов ектролита на диспергируемость шлаков;
установлен аномальный характер выделения гидролизной извести из таков в зависимости от концентрации щелочных электролитов в воде творения;
установлена возможность снижения энергии активации процессов нтеза прочности и гидратации шлаковых вяжущих при использовании ,'тодов механогидравлической и механогидрохимической активации;
предложена новая характеристика вяжущих систем - коэффициент нхронности процессов упрочнения и гидратации;
установлен факт интенсивного химического взаимодействия мине-їлов глины и шлака в щелочной среде при дефиците жидкости, вы-ілен характер новообразований и механизм упрочения глиношлаковых >мпозиций;
создан нозый строительный материал - глиношлаковый безобжиго-рій прессованный кирпич на основе МГХА композиционного вяжущего.
Практическое значение работы:
- разработана технология МГХА-суспензиошгого шлакового вяжущего
несколько вариантов технологической схемы изготовления глиношла-
>вых безобжиговых прессованных стеновых материалов;
отработаны технологические режимы изготовления глиношлаковых )мпозиций: режимы бегунковой обработки, прессования и тепловлаж-эстной обработки;
произведена оптимизация составов глиношлаковых композиций, )зволяющая снизить количество щелочей или щелочесодержащих ходов до 1-1,5% и получение изделий при низких давлениях эессования - 4-6 МПа;
результаты работы внедрены в производство, изготовлены опытно-эомышленные партии безобжигового кирпича и пустотных стеновых
ІОКОВ.
Апробация работы. Материалы диссертации нашли отражение в до-чадах на зональной научно-практической конференции "Теория и прак-іка применения суперпластификаторов в композиционных строитель-эгх материалах", Пенза,1993 г., на 1-ой Международной научно-практи-;ской конференции "Вопросы планировки и застройки городов", Пенза,
1994 г.; на Международном семинаре "Структурообразование, прочность и разрушение композиционных строительных материалов и конструкций", Одесса, 1994 г.; на XXV11I научно-технической конференции Пензенского ГАСИ, Пенза, 1995 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.
Работа выполнена в соответствии с госбюджетными НИР "Исследование технологических свойств смесей, режимов формования и термообработки мелкозернистых бесцементных бетонов на основе механо-гидрохимически активированных шлаков" и "Разработка технологии утилизации отходов промышленных предприятий для производства строительных материалов" в рамках межотраслевой научно-технической программы "Строительство".
