Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время удельная энергоёмкость внутреннего валового продукта в нашей стране в 2-3 раза превышает среднемировой показатель. Данная проблема в большей мере характерна для строительного производства, являющейся одной из наиболее энерго- и ресурсоёмких. При этом наиболее крупным потребителем энергетических ресурсов в строительном производстве занимают процессы, относящиеся к технологии создания строительных материалов. Экономия материальных и энергетических затрат достигается за счет применения ресурсосберегающих технологий предусматривающих широкое применение отходов промышленного и строительного производства. В этой связи разработка и получение эффективных композиционных материалов на основе местного сырья и отходов производства является актуальной, современной и значимой задачей. Широкое использование малоиспользуемых отходов стекла, бетонного лома, производства металлопластиковых труб позволяет решить более полно задачи ресурсосбережения и охраны окружающей среды, а также снизить затраты на изготовление строительных материалов.
Увеличение объема применения бетона и железобетона в строительстве и реконструкция зданий вызывают появление огромного количества отходов и некондиционной продукции. Однако вторичное использование бетона ограничено. В настоящее время утилизация данного вида отходов сводится к использованию бетонного лома в качестве крупного заполнителя. Наиболее перспективным решением проблемы повторного использования бетона является получение строительных композитов на его основе по технологиям алюмосиликатно-щелочных вяжущих и контактно-конденсационного твердения.
Бой стекла и шлак являются эффективными вторичными ресурсами, на основе которых можно получать связующие, растворы и бетоны. Используемые в настоящее время технологии изготовления строительных материалов с применением этих отходов имеют высокую энергоемкость. Актуальным решением этой проблемы является получение полимерных материалов на основе стеклобоя и шлакосодержащих составов по каркасной технологии.
Значительное увеличение объемов производства металлополимерных труб вызывает появление нового вида отходов. В этой связи исключительно важными являются исследования, направленные на разработку технологий, оптимизацию составов и изучение свойств композиционных материалов на основе отходов производства металлопластиковых труб.
Предлагаемая диссертационная работа посвящена решению указанных актуальных вопросов. Теоретическими предпосылками для проведения исследований явились научные положения физики, химии и механики дисперсных систем, а также поверхностных явлений на границе раздела фаз на ранних стадиях структурообразования и формирования долговечных структур.
Цель и задачи исследований.
Целью настоящей работы является научное обоснование методов и технологий получения эффективных строительных материалов и изделий с улучшенными эксплуатационными характеристиками на основе местных сырьевых ресурсов и отходов промышленности.
В целом задачи исследований состоят в следующем:
1. Обосновать выбор технологий по созданию материалов с применением некондиционной бетонной продукции, отходов стекла, шлаков, металлопластиковых труб и подобрать оптимальные технологические параметры получения композиционных материалов.
2. Установить закономерности структурообразования и оптимизировать составы композиционных строительных материалов на основе отходов промышленного и строительного производства, получаемых по технологиям алюмосиликатно-щелочных вяжущих, контактно-конденсационного твердения, прессования и технологии каркасных бетонов.
3. Исследовать влияние качественного и количественного состава и технологических параметров на свойства опытных образцов и установить основные физико-технические свойства композиционных материалов на основе отходов промышленного и строительного производства.
4. Получить количественные зависимости изменения физико-механических свойств композиционных материалов от различных структурообразующих факторов и воздействия агрессивных сред.
Научная новизна работы.
Установлены закономерности технологии получения эффективных строительных композитов из вторичного бетона по технологиям алюмосиликатно-щелочных вяжущих и контактно-конденсационного твердения.
Определены закономерности изменения структуры и свойств каркасных полимерных композитов, прессованных полимербетонов и материалов контактно-конденсационного твердения на основе шлака и стеклобоя в соответствии с математическими моделями в зависимости от зернового состава заполнителей и технологических условий.
Подтверждена возможность получения строительных композитов и изделий на их основе с применением отходов производства металлополимерных труб по различным технологиям.
Практическая значимость работы.
Предложены составы композиционных материалов из вторичного бетона, полученные по технологиям алюмосиликатно-щелочных вяжущих и контактно-конденсационного твердения. Получены составы композитов, имеющих прочность не ниже прочности утилизируемых бетонов.
Получены эффективные составы полимерных композиционных материалов на основе отходов стекла и шлака с применением каркасной технологии и способом прессования.
Выявлены оптимальные технологические режимы получения строительных композитов и изделий на их основе с применением отходов производства металлопластиковых труб.
Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: ежегодных научно-технических конференциях: XII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева, 2007 г., Шестой Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства», Саранск, 2007 г., VII всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования, Омск, СибАДИ, 2012.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 статьи опубликованы в журналах из перечня ВАК.
Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены лично автором. Им сформулированы цели и задачи исследования, обоснованы теоретические положения, выполнены экспериментальные исследования, их анализ и обобщение, раскрывающее научную новизну и подтверждающее ее практическую значимость.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 135 наименований. Она изложена на 140 страницах машинописного текста, включает 26 рисунков, 30 таблиц, 4 приложения.
Диссертационная работа выполнена на кафедре «Строительных материалов и технологий» в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва».
Похожие диссертации на Строительные композиционные материалы на основе местных сырьевых ресурсов
