Содержание к диссертации
ПРЕИМУЩЕСТВА СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ПЕРЕД ОБЫЧНЫМИ РАСТВОРАМИ 14
СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, ИХ ВИДЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ 15
СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ НА ЦЕМЕНТНОЙ ОСНОВЕ 17
СУХИЕ ГИПСОВЫЕ ШТУКАТУРНЫЕ СОСТАВЫ 19
ПЛИТОЧНЫЕ СУХИЕ КЛЕИ И СИСТЕМЫ 19
СУХИЕ СМЕСИ ДЛЯ ДЕКОРАТИВНОЙ ОТДЕЛКИ 21
1.3.1. ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТЕЙ СПЕЦИАЛЬНЫМИ ШТУКАТУРКАМИ 22
ПРИМЕНЕНИЕ СУХИХ СМЕСЕЙ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА 23
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ СУХИХ СМЕСЕЙ 25
ПРИМЕНЕНИЕ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД 28
ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 30
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ 32
2.1. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 33
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИКИ СВЯЗЫВАНИЯ СаО ПРИ ТВЕРДЕНИИ СМЕСИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 35
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКЛОННОСТИ К ОБРАЗОВАНИЮ ВЫСОЛОВ 36
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ РАСТВОРА.... 37
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ СПОЛЗАНИЯ ШТУКАТУРНОЙ СМЕСИ 38
ВОДОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТВОРНЫХ СМЕСЕЙ 38
МОРОЗОСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА 39 2.1.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЦЕОЛИТСОДЕР- ЖАЩИХ ПОРОД 39
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ 39
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД САХАПТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 43
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ И ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 43
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О САХАПТИНСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ 46
ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД.... 47
ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД МЕТОДОМ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО АНАЛИЗА 49
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД САХАПТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 50
ДИСПЕРСНЫЙ АНАЛИЗ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД .52
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАЗНОВИДНОСТЕЙ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД САХАПТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 54
Глава 3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЯЖУЩЕГО С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 59
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДЫ НА НОРМАЛЬНУЮ ГУСТОТУ И СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ СМЕСИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 60
ПРОЦЕССЫ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ СМЕСИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 65
ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА ТВЕРДЕНИЯ СОСТАВОВ СМЕСИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ НА ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ 67
СВЯЗЫВАНИЕ CAO ПРИ ТВЕРДЕНИИ СМЕСИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 89
ВЫВОДЫ 92
Глава 4. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ ДЛЯ КЛАДОЧНЫХ И ШТУКАТУРНЫХ РАБОТ 94
РАСЧЕТ СОСТАВА РАСТВОРА . 94
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ КЛАДОЧНЫХ И ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 96
ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРАХ 98
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУСТОТНОСТИ ДВУХФРАКЦИОННОЙ СМЕСИ ПЕСКА 101
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ СОСТАВОВ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 112
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРНЫХ ОБРАЗЦОВ НА ОСНОВЕ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ 114 .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКЛОННОСТИ К ОБРАЗОВАНИЮ ВЫСОЛОВ 114
ПРОЧНОСТЬ СЦЕПЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА С ПОВЕРХНОСТЬЮ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ 119
ВОДОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСТВОРНЫХ СМЕСЕЙ 122
МОРОЗОСТОЙКОСТЬ СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА 125
ВЫВОДЫ 126
Глава 5. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ТЕХНИКО- ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ САХАПТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 128
5.1. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ 129
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД 132
ВЫПУСК ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ ПАРТИИ СУХОЙ ШТУКАТУРНОЙ СМЕСИ С ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДОЙ САХАПТИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 135
ВЫВОДЫ 137
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 139
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 155
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 156
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 158
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 159
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 168
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 169
Введение к работе
Актуальность работы обусловлена необходимостью создания новых сухих строительных смесей на основе смеси портландцемента с цеолитсодержа- щей породой, которые предназначены для изготовления штукатурных и кладочных растворов для наружных и внутренних штукатурных работ.
На сегодняшний день наблюдается существенное отставание в изготовлении сухих штукатурных и кладочных смесей. Одной из причин, сдерживающих этот процесс, является недостаточное использование предприятиями регионов местной сырьевой базы, а также отходов различных производств.
Опыт разработки месторождений цеолитовых пород в России показывает, что эксплуатация месторождений, ориентированная на применение цеолитсо- держащих пород только в традиционных областях (сельское хозяйство, экология и т. д.) с небольшими объемами добычи оказывается недостаточно успешной и экономически оправданной. Эффективность эксплуатации месторожде7 ний определяется многочисленными факторами, в том числе и комплексным использованием цеолитсодержащих пород. Учитывая, что все цеолитсодержа- щие породы могут иметь практическое применение, целесообразно предусматривать эксплуатацию месторождения этого сырья в виде промышленного мегаполиса с выпуском широкого спектра продукции.
Степень разработанности проблемы. Среди исследователей-теоретиков, внесших значительный вклад в развитие производства и разработку составов сухих строительных смесей, следует выделить таких российских ученых, как Ю. М. Баженов, В. А. Безбородов, В. И. Белан, В. И. Калашников, В. С. Демьянова, В. В. Козлов, Е. Г. Неродовский, С. А. Петухов, Н. О. Капоница и др. Также большую работу по разработке и подбору составов сухих строительных смесей на основе композиционных вяжущих ведут ученые Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета и Томского государственного архитектурно-строительного университета.
Проведенный аналитический обзор научных публикаций по вопросам производства сухих строительных смесей показал, что основным структурообразующим компонентом является портландцемент, дефицит которого в настоящее время приводит к увеличению стоимости. Использование в производстве сухих строительных смесей ресурсов местной сырьевой базы и сопутствующих пород позволит более комплексно использовать разрабатываемые месторождения.
В целом наличие в России индустрии по производству вяжущих материалов в сочетании с богатыми природными запасами минерального сырья является мошной базой для развития отечественного производства сухих строительных смесей.
Возможность использовать цеолитсодержащую породу в качестве активной минеральной добавки к портландцементу в производстве сухих строительных смесей приводит к улучшению их эксплуатационных свойств и определяет актуальность выбранной темы диссертации.
Работа была выполнена в рамках ЕЗН, код ГРНТИ 67 «Теоретические исследования по созданию заданной структуры строительных материалов на основе вторичного сырья»; хоздоговорной темы «Отработка оптимальных условий использования кеков ОАО «Красцветмет» при производстве строительных растворов, сухих строительных смесей, асфальтобетонов с внедрением на предприятиях стройиндустрии», СЗ ЕЗН «Разработка теоретических основ использования вторичного сырья в производстве строительных материалов и изделий Сибирского региона».
Цель работы: разработка составов сухих строительных смесей с цеолит- содержащей породой для штукатурных и кладочных работ, исследование их физико-механических и строительно-технологических свойств.
Задачи исследований:
Проанализировать и обобщить опыт производства сухих строительных смесей для штукатурных и кладочных работ.
Исследовать процессы твердения, фазообразования смеси портландцемента с цеолитсодержащей породой для сухих строительных смесей.
Определить физико-механические характеристики сухих строительных смесей на основе смеси портландцемента с цеолитсодержащей породой.
Разработать оптимальные составы сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой для штукатурных и кладочных работ.
Провести опытно-промышленные испытания и разработать технологический регламент по изготовлению сухих строительных смесей с цеолитсодер- жащими породами.
Выполнить технико-экономический анализ использования цеолитсо- держащих пород в качестве основного компонента для производства сухих строительных смесей.
Научная новизна работы:
Установлены изменения реологических и технологических свойств сухих строительных смесей в зависимости от состава и физико-химических свойств компонентов сухой смеси. Цеолитсодержащая порода в смеси портландцемента повышает реакционную способность вяжущего, приводит к увеличению активности. При этом содержание в смеси вяжущего цеолитсодержащей породы составляет до 30 %.
Установлено, что введение цеолитсодержащей породы приводит к формированию более прочной структуры цементного камня. Это обусловлено тем, что аморфный глинозем цеолита связывает сульфат-ионы и выделяющиеся при гидратации клинкерных минералов ионы кальция в гидросульфоалюмина- ты кальция, которые уплотняют структуру и увеличивают прочность.
Разработаны и предложены составы сухих строительных смесей для штукатурных и кладочных растворов с применением цеолитсодержащей породы Сахаптинского месторождения с различными технологическими и эксплуатационными показателями, которые соответствуют регламентируемым физико- механическим показателям штукатурных и кладочных растворов. Значительно улучшены технологические свойства, такие как водоудерживающая способность и удобонаносимость цементно-цеолитовых растворов на основе сухих строительных смесей, и физико-механические показатели затвердевших растворов: прочностные характеристики при сжатии 10—15,4 МПа, при изгибе 2,4-2,5 МПа, прочность сцепления строительного раствора с керамической и бетонной поверхностями 0,149-0,186 МПа.
Предложена технология производства сухих строительных смесей на основе цеолитсодержащих пород.
3. Установлено, что введение в состав сухих строительных смесей цео- литсодержащей породы повышает прочность контактного слоя между раствором и основанием за счет интенсификации процессов гидратации и гидролиза в присутствии дополнительного количества щелочей, вводимых с цеолитсодер- жащей породой.
Практическая значимость работы:
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. В соответствии с формулой специальности 05.23.05 «Строительные материалы и изделия» в диссертации изучены физико-химические процессы структурообразо- вания в смеси портландцемента с цеолитсодержащей породой, осуществлен подбор составов сухих строительных смесей с заданными эксплуатационными свойствами для штукатурных и кладочных работ. Отраженные в диссертации научные положения соответствуют области специальности 05.23.05 «Строительные материалы и изделия», к которой относится разработка научных основ получения строительных материалов различного назначения и природы, включающая выбор сырья, проектирование состава, управление физико- химическими процессами структурообразования и технологии, обеспечивающие высокие эксплуатационные свойства изделий и конструкций при механическом нагружении и воздействии окружающей среды. Полученные результаты исследования соответствуют пунктам 7, 16 специальности 05.23.05 «Строительные материалы и изделия»:
пункт 7. «Разработка составов и принципов производства эффективных строительных материалов с использованием местного сырья и отходов промышленности»;
пункт 16. «Развитие теоретических основ и технологии получения сухих строительных смесей различного назначения».
Положения, выносимые на защиту: экспериментальное подтверждение и обоснование возможности получения сухих строительных смесей с цеолитсо- держащей породой Сахаптинского месторождения:
результаты исследований фазового состава новообразований и структуры цементного камня с цеолитсодержащей породой Сахаптинского месторождения;
составы и технология производства сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой;
результаты опытно-промышленного апробирования технологии производства сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой;
обоснование технико-экономической целесообразности производства сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой Сахаптинского месторождения в условиях предприятий стройиндустрии г. Красноярска и Красноярского края.
Реализация результатов исследования. На основе результатов диссертационных исследований подобраны составы сухих строительных смесей с цеолитсодержащей породой Сахаптинского месторождения для штукатурных и кладочных работ с заданными показателями прочности, которые прошли проверку на предприятиях г. Красноярска ООО «РОСО-98», а также опытное внедрение на объекте ООО «Зодчий» при оштукатуривании жилого дома по адресу: пр. Комсомольский, 17а. Методика испытаний сухих строительных смесей и растворов на их основе внедрена в учебный курс «Строительные материалы» для специальности 270106 - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены:
на ежегодных научно-технических конференциях КрасГАСА (2002 — 2005 гг.);
Всероссийской научно-практической конференции «Сибири - новые технологии в архитектуре, строительстве и ЖКХ» (г. Красноярск, 2006 г.);
межрегиональной научно-технической конференции «Молодежь Сибири - науке России» (г. Красноярск, 2007 г.);
Всероссийской конференции «Актуальные проблемы строительной отрасли» (65-я Научно-техническая конференция НГАСУ (Сибстрин) (г. Новосибирск, 2008 г.)
Вклад автора
Вклад автора состоит: в обосновании выбора направления исследования; разработке составов сухих строительных смесей на основе местных материалах; проведении экспериментов, обобщении полученных результатов, изложенных в диссертационной работе; в выпуске опытно-промышленной партии сухой строительной смеси с цеолитсодержащей породой для штукатурных работ и во внедрении результатов работы в производство.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 работах, в том числе в 1-й публикации в издании, рекомендованном ВАК. Получен патент на изобретение № 2348588.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и основных выводов, изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 26 рисунков, 6 приложений, список литературы из 142 наименований.
Похожие диссертации на Сухие строительные смеси на основе цеолитсодержащих пород
4.1.1. РАСЧЕТ СОСТАВА ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОГО РАСТВОРА..... 95
