Введение к работе
Актуальность темы.
Одним из эффективных направлений в строительной практике на сегодняшний день и в будущем является разработка и применение коррозионно-стойких бетонов.
На предприятиях пищевой, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, а также в транспортных, гидротехнических зданиях и сооружениях значительную роль в разрушениях строительных материалов и изделий играет действие агрессивных сред. Постоянные проливы органических жидкостей, химикатов приводят к разрушению дорожных покрытий, брусчатки, полов и емкостей, изготовленных из бетонов на основе портландцемента. Коррозионная стойкость цементных бетонов в агрессивных средах не всегда обеспечена из-за капиллярно-пористой структуры материала и взаимодействия продуктов гидратации цемента с агрессивной средой.
С целью повышения долговечности строительных материалов, экономии материальных и энергетических затрат на ремонт и восстановление разрушенных строительных конструкций, весьма актуальным является использование модифицированных шлакощелочных бетонов (ШЩБ), стойких к действию агрессивных сред.
Сырьевой базой для выпуска шлакощелочных бетонов являются отходы производства, в частности, шлаки металлургической, энергетической промышленности и литейных производств. Применение в качестве активаторов твердения щелочей, силикатов натрия, соды, а также солей щелочных металлов, дающих в результате гидролиза и каустификации в водной среде щелочную реакцию, позволяет расширить диапазон использования шлаков и щелочных отходов в производстве шлакощелочных бетонов. Анализ патентной литературы последних лет свидетельствует о том, что в качестве щелочных активаторов все больше используются щелочные отходы промышленных производств: травления трубоволочильного производства, травления аэрозольных алюминиевых баллонов, производства бариевых солей, автоклавной переработки фосфоритов, производства хитозана, каолина, содо-щелочной отход кислородного производства, щелочные отходы лекарственного, химического и биологического синтеза медпрепаратов и т. п.
Научный опыт, накопленный за многие годы исследований в области технологии ШЩБ, показывает, что в качестве эффективных модификаторов для коррозионно-стойких бетонов применяли добавку каолина и дегидратированную глину. Использование цеолитсодержащих глин для бетонных смесей, и дешевых модификаторов на основе отработанного минерального машинного масла, не изучалось. Данные модификаторы являются недорогими и недефицитными, однако эффект от их внедрения в заводскую технологию может дать существенный экономический эффект, а также повысить качество выпускаемой продукции.
Нельзя не отметить экологический эффект от реализации данной разработки. На автобазах и крупных предприятиях, имеющихся практически в каждом
городе, в год образуется до 20 т отходного масла, которое требует утилизации. При использовании его в качестве модификатора ШЩБ, отход, на утилизацию которого требуются дополнительные средства, становится ценным компонентом.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является экспериментально-теоретическое обоснование и разработка шлакощелочных бетонов, модифицированных цеолитсодержащей глиной и отработанным минеральным машинным маслом, стойких к действию агрессивных сред.
Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:
-
Определить физико-механические свойства шлакощелочных бетонов в зависимости от вида используемого шлака.
-
Исследовать кинетические особенности формирования прочности модифицированных ШЩБ в условиях агрессивных сред, обосновать механизм их твердения.
3. Выявить закономерности направленного изменения структуры и свойств
ШЩБ в зависимости от способа введения модификатора, степени наполнения
вяжущего цеолитсодержащей глиной и отработанным минеральным машинным
маслом.
-
Осуществить анализ коррозионной стойкости шлакощелочных вяжущих и бетонов в зависимости от вида шлака и модификатора (цеолитсодержащая глина, отработанное минеральное машинное масло).
-
Изучить физико-технические и эксплуатационные свойства модифицированных шлакощелочных вяжущих (ШЩВ) и бетонов на их основе.
-
Разработать рекомендации по применению модифицированных ШЩБ в условиях агрессивных сред.
Научная новизна работы определяется решением проблемы получения коррозионно-стойких шлакощелочных бетонов путем использования органо-минеральных модификаторов: цеолитсодержащей глины, отработанного минерального машинного масла.
-
Разработаны новые коррозионно-стойкие модифицированные шлакоще-лочные вяжущие и бетоны на их основе, содержащие дисперсные цеолитсо-держащие породы, являющиеся чрезвычайно активной твердеющей системой в присутствии целого ряда каталитических ядов: машинное масло, раствор сахара, дизельное топливо и др.
-
Впервые проведена «техническая вакцинация» шлакощелочных бетонов отработанным минеральным машинным маслом (МММ) с целью повышения коррозионной стойкости материала; разработана рецептура введения МММ в состав минерально-шлакового вяжущего.
-
Разработана и применена новая методика ускоренного определения коррозионной стойкости модифицированных шлакощелочных бетонов при полном погружении в агрессивные среды.
Практическая значимость работы. Получены малоэнергоемкие, энергосберегающие, безобжиговые вяжущие на основе отходов производств и комплекса модификаторов.
Разработана рецептура получения ШЩВ и бетонов, модифицированных цеолитсодержащей глиной и отработанным минеральным машинным маслом.
Показана возможность снижения высолообразований на поверхности изделий и конструкций, изготовленных на основе ШЩВ, путем модификации структуры материала за счет введения в его состав отработанного МММ и цео-литсодержащих пород глины.
Расширена сырьевая база компонентов ШЩВ путем использования отходов производства (отработанное машинное масло, техническая щелочь) и природных цеолитсодержащих пород глины.
Полученные ШЩВ и бетоны на их основе по многим показателям удовлетворяют требованиям действующих ТУ, ГОСТов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на Международных, Всероссийских и внутривузовских научно-технических конференциях: «Проблемы современного материаловедения»; Первые Соломатовские чтения. (Саранск, 2002 г.), «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2002 г., 2004 г.), «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2003 г.), «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2003 г., 2005 г.), «Студенческий научно-технический потенциал в XXI веке» (Пенза, 2004 г.), «Эффективные строительные конструкции: Теория и практика» (Пенза, 2005 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 работ, 1 из которых — в перечне ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка используемой литературы из 155 наименований, изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 39 таблиц.
Работа выполнена под руководством доктора технических наук, профессора Фокина Г.А.
Автор выражает глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту Романенко И.И. за консультации и практическое руководство работой.
Похожие диссертации на Повышение коррозионной стойкости шлакощелочных бетонов, модифицированных органоминеральными добавками
