Введение к работе
Актуальность работы. Проблема охраны окружающей среды от загрязнения, тесным образом переплетается с важнейшими задачами по рациональному использованию местных материалов, повышению степени утилизации техногенного сырья и его комплексному использованию.
В настоящее время ведутся работы по подбору оптимальных составов и модернизации существующих бетонных и растворных смесей. Основной задачей в производстве этих материалов является максимальное снижение его себестоимости путём использования местных сырьевых компонентов в производстве новых составов, а также, по возможности, замена традиционных компонентов аналогичными по составу отходами промышленности.
В разработках стратегий развития страны на период до 2020 года, определён ряд задач, благодаря которым страна должна получить строительные материалы с высокими показателями качества.
Современная тенденция развития строительной индустрии направлена на широкое использование в производстве новых материалов из техногенного сырья, в частности отходов металлургии. На сегодняшний день, большинство из отправляемых в отвалы отходов остаются невостребованными, так как в силу разных причин не исследованы их свойства. Приносимый экологический ущерб и тоннажность большинства образующихся побочных продуктов металлургического производства, выдвигает задачу по их утилизации в ряд важнейших экологических проблем. При этом следует отметить, что один из главных потребителей такого рода отходов, является индустрия производства строительных материалов.
В связи с этим, вопрос исследования свойств малоиспользуемых отходов металлургии и использованию их при разработке эффективных строительных материалов, является актуальным.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами фундаментальных исследований Липецкого государственного технического университета 2009-2012 годов по теме «Структурообразование и технологии получения композиционных материалов, модифицированных нанотрубками и другими ультрадисперсными наполнителями», а также ряда хоздоговорных работ кафедры «Строительные материалы» Липецкого государственного технического университета.
Цель и задачи. Целью диссертационной работы является разработка оптимальных составов эффективных композиционных материалов с использованием отходов местного техногенного производства.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
-проведение исследования природных песков и отходов металлургического производства;
-проведение исследования строительно-технических свойств сухих строительных смесей и композиционных строительных материалов;
-разработка технологических возможностей производства композиционных вяжущих и смесей из природных материалов и отходов металлургии;
-разработка и оптимизация составов композиционных вяжущих на основе конвертерных шлаков ОАО «НЛМК».
Научная новизна работы. Определены особенности процесса взаимодействия конвертерных шлаков и цементов с установлением синергетического эффекта, при использовании в составе конвертерного шлака, металлического и закисного железа, что позволило снизить расход топлива на 60-80 ккал на1 кг клинкера.
Установлен характер влияния состава компонентов композиционных вяжущих на технологию приготовления композиционных бетонных составов и на их свойства.
Определён способ повышения кинетики набора прочности композиционных бетонных смесей, за счёт применения природных заполнителей и отходов металлургического производства.
Получены оптимальные составы сухих строительных смесей, использованных при устройстве автомобильной дороги и в штукатурных растворах.
Установлена возможность получения плотных составов асфальтобетона на местных песках и конвертерных шлаках ОАО «НЛМК».
Получены составы бетонных смесей на основе конвертерных шлаков с прочностью на сжатие 40-50 МПа и огнеупорностью до 1600 С.
Практическое значение работы. Разработаны и предложены оптимальные составы сухих строительных смесей на основе цементных композиций, природных заполнителей и добавок техногенного сырья. Эти составы были использованы на ОАО «Липецкий комбинат силикатных изделий» и ООО «Восход».
Предложены составы композиционных строительных материалов с заполнителями из отсева доломита и местных песков, которые были использованы при строительстве доменной печи №7 ОАО «НЛМК».
Теоретические положения и практические составы композиционных материалов использованы в учебном процессе Липецкого государственного технического университета для студентов специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Разработаны рекомендации по технологии применения конвертерных шлаков в элементах конструкций дорожных одежд из асфальтобетона, также
технологический регламент по устройству трещиностойких, гидроизоляционных (антикоррозионных) покрытий железобетонных конструкций городских транспортных сооружений с использованием модифицированных фурановых смол.
Личный вклад автора состоит в анализе литературных источников, проведении экспериментальных исследований и обработке результатов, анализе и обсуждении полученных результатов и формулировке выводов.
Достоверность исследований. Обеспечена использованием современных комплексов методов исследований, применения математических методов планирования экспериментов и статистической обработки результатов испытаний.
На защиту выносятся следующие положения:
-научное обоснование применения заполнителей и добавок техногенного сырья ОАО «НЛМК»;
-результаты испытаний отходов металлургического производства и способы их взаимодействия с портландцементом и шлакопортландцементом;
-результаты исследований по разработке сухих строительных смесей на основе местных песков различных месторождений Липецкого региона и отходов металлургического производства.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, проведённые в диссертационной работе, доложены на ряде научно-технических конференций Липецкого государственного технического университета, посвященных 50-летию ЛГТУ в 2006 году, на международной научно-технической конференции «Геотехнические проблемы строительства, реконструкции и восстановления надежности зданий и сооружений» 2007 года, на международной конференции ЛГТУ «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре в 2009 году», на международной конференции, посвященной 80-летию строительного образования и 40-летию архитектурного образования ВолГАСУ, в 2010 году, на IV Всероссийской научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов » ВолГАСУ, в 2011 году, на IV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Волгоград-Михайловка в 2011 году.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемых источников из 147 наименований, приложений, изложена на 136 страницах текста, содержит 23 рисунка и 51 таблицу.
