Введение к работе
Актуальность темы. Промышленность строительных материалов является отраслью, для которой вопросы энерго- и ресурсосбережения на основе использования многотоннажных отходов промышленных производств особенно актуальны.
Потенциальным источником расширения сырьевой базы строительной индустрии регионов Западного Казахстана, южных областеіі Украины, Крыма. Молдовы являются отходы камнепиления известняка-ракушечника. В настоящее время годовой объем добычи пильных известняков-ракушечников да территории СНГ превышает 20 млн.м-', в том числе на территории Западного Казахстана 3 млн.м-5, при этом средний выход блоков и плитки из горной массы, составляет лишь 30-40?.'.. Остальная масса в виде некондиционных блоков, бута, щебня, окола, штыба, шлама не может быть использована по прямому назначению. Существующие же технологии по утилизации отходов пильного камня, как правило, ориентируются на использование крупных и средних фракций, применяемых в основном для получения нпзкомарочных бетонов, а мелкодисперсный отсев обычно остается невостребованным.
В связи с этим продолжается поиск новых путей и технологий использования отходов пиления известняка-ракушечника в различных отраслях и, в частности, сельском хозяйстве, дорожном строительстве, производстве строительных материалов.
Настоящая работа посвящена разработке способов получения строительных материалов л изделий на основе дисперсного известняка-ракушечника с использованием метода фильтрационного прессования.
Работа выполнена в соответствии с целевой научно-технической программой Академии наук Казахстана и целевой комплексной программой "Стройнаука-2000" Госстроя Республики Башкортостан.
Цель работы состоит в разработке новых технологических путей использования многотоннажных отходов камнепиления известняка-ракушечника в производстве плитных облицовочных изделий, а также в исследовании возможностей фильтпрессовой технологии применительно к водовяжущим смесям на цементной основе.
Для достижения поставленной неліг в работе решались следующие задачи:
-
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности получения высокопрочных и долговечных материалов на основе водовяжущих цементных систем с дисперсными карбонатными наполнителями по методу фильтрационного прессования.
-
Исследование основных факторов, влияющих на процессы структурообразованіїя при прессовании пластичных смесей на основе цемента и дисперсного известняка-ракушечника с отводом избытка жидкой фазы.
-
Исследование свойств материалов на основе дисперсных ракушечных отходов, получаемых фильтрпрессованием.
.4. Разработка технологии изготовления облицовочной плитки широкого назначения на основе дисперсных отходов камнепнления известняка-ракушечника карьеров Западно-Казахстанского региона.
Научная новизна.
-
Применительно к водовяжущнм системам на основе клинкерных цементов исследована одна из новых технологических возможностей водоредуцирования названных систем с целью повышения прочности - прессование смеси с одновременным отводом отжимаемой воды, так называемое фильгрнрессование. Показано, что и технологии фильтрпрессования при умеренных давлениях 5...20 МПа достигается более высокое водопоннженне. чем при использовании суперпластнфикаторов - до 0,13...0,16 по величине водовяжу-щего отношения.
-
Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что наряду с общей пористостью важным фактором, оказывающим влияние на упрочнение при формировании структур по технологии фильтрпрессования, является улучшение структуры пористости цементного камня в связи со снижением ее многоранговости. Уровень многоранговости пористости цементного камня, характеризуемый, прежде всего, соотношением размеров пор двух смежных рангов - ге-левых и капиллярных - в рассматриваемом случае существенно понижается из-за резкого снижения расстояний между частицами во-довяжущей пасты в исходном состоянии и, соответственно, снижения абсолютных размеров капиллярных пор и их размеров по отношению к гелевым порам.
-
Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что повышению интенсивности действия механизма упрочнения че-
рез улучшение дифференциальной пористости структуры в технологии фильтрпрессования содействует введение в водовяжущую систему тонкоднсперсных минеральных наполнителей (ТМН) с дисперсностью по удельпой поверхности в 2...4 раза более высокой, чем исходное вяжущее. В качестве низкоэнергоемкого на стадии приготовлешія (помола) ТМН в данной работе использованы тонкодисперсные продукты на основе легко размалываемого известняка-ракушечника.
Практическое значение работы заключается в расширении использования многотоннажного отхода промышленности - дисперсного известняка-ракушечника и разработке технологии получения строительных изделий на основе этого сырья.
Реализация технологии производства облицовочных изделий на основе отходов камнеппления в рамках действующего производства плитной и блочной продукции разного назначения позволяет частично замкнуть технолопгческий цикл и сократить объемы отходов.
Плитные облицовочные изделия, получаемые по фнльтпрессо-воіі технологии на основе отходов известняка-ракушечника, цветных или обычных (серых) цементов, способны успешно заменить дорогостоящую продукцию из естественного камня (мрамор, гранит и др.). Изделия, получаемые по предлагаемой технологии, могут изготавливаться любой конфигурации, что сложно и дорого достигается в производстве изделий из естественного камня.
По результатам проведенных исследований и производственных испытаний разработаны нормативные документы, регламентирующие технологические, экономические и санитарно-гигиенические аспекты производства п применения облицовочной цементно-ракушечной плитки, в том числе технические условия "Плиты цементно-ракушечные облицовочные, ТУ 5714-055-02069450-96", технологический регламент производства цементно-ракушечной облицовочной плитки, исходные данные на проектирование линии по производству данной продукции на АО "Уральское производственное объединение стеновых материалов".
Реализация работы состоит в использовании результатов исследований при внедрении способа, технологии и установки для изготовления цементно-ракушечных облицовочных мраморовпдных плит на АО "Уральское производственное объединение стеновых материалов" (Казахстан) с экономическим эффектом 6 млн.теные (450 млн.руб.в ценах 1996 г).
Автор защищает
результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению механизма упрочнения и улучшения комплекса физико-механических характеристик цементных систем введением тонкодисперсных наполнителей;
результаты исследований цементно-карбонатньгх материалов, полученных в условиях фильтрационного прессования;
- результаты исследований по выявлению закономерностей
влияния ряда технологических факторов на свойства цементно-
ракушечных изделий;
- технологию производства облицовочной цементно-ракушечной
плитки.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Уфимского государственного нефтяного технического университета (Башкортостан, г. Уфа, 1995, 1996 гг.); Всероссийской научно-технический конференции "Проблемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строительных материалов" (Иваново, 1996); Первом Международном совещании по химии и гехнололш цемента (Москва, 1996 г.); Международном совещании "Современные проблемы строительного материаловедения" (Казань, 1996г.).
По основным результатам исследований опубликована монография, 5 статей и тезисов докладов, выпущены технические условия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, включая 14 иллюстраций и 18 таблиц, содержит два приложения. Список использованных источников включает 65 наименований.
