Газобетон на модифікованому в’яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості - Автореферат

Одним з таких матеріалів є газобетон, який успішно використовується в усьому світі і зараз починає все більше використовуватися в Україні. На сьогоднішній день практичне значення у технології газобетону можуть мати використання червоних шламів, що дозволить покращити основні властивості матеріалу, підвищити техніко-економічні показники, а також сприятиме екологічному оздоровленню навколишнього середовища за рахунок утилізації шламових відходів. Для досягнення зазначеної мети в роботі вирішуються наступні завдання: - дослідження сумісного використання червоного шламу та мікрокремнезему у складі модифікованого вяжучого в газобетоні; Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в наступному: - теоретично обґрунтована та експериментально підтверджена ефективність сумісного використання червоних шламів і мікрокремнезему у складі модифікованого вяжучого в газобетоні, що має комплексний характер впливу, який дозволяє: 1) інтенсифікувати процес набирання пластичної міцності газобетонної суміші за рахунок того, що червоний шлам містить луги, що сприяє підвищенню реакційної спроможності мікрокремнезему; 2) покращити фазово-мінералогічний склад новоутворень у газобетоні на модифікованому вяжучому за рахунок наявності у складі червоного шламу сполук заліза, а також цеолітоподібних високодисперсних гідроалюмосилікатів, які є активними центрами кристалізації, що забезпечує покращення фізико-механічних властивостей газобетону;У першому розділі подається огляд раніше виконаних робіт щодо дослідження червоного шламу та мікрокремнезему та використання їх у виробництві будівельних матеріалів, і в тому числі у газобетоні, зокрема робіт П.І. У звязку з цим нами була запропонована робоча гіпотеза: - червоний шлам є луговмісним відходом виробництва, який сприяє інтенсифікації розчинення аморфного кремнезему, крім цього він має пластифікуючу дію, у своєму складі містить сполуки заліза, а також цеолітоподібні високодисперсні гідроалюмосилікати, які є активними центрами кристалізації; За фазово-мінералогічним складом шлам містить гідрогранати, гематит, гетит, гідроалюмосилікати натрію, аморфний гідроксид заліза, за заводськими та літературними даними має відносно постійний хімічний та фазово-мінералогічний склад. Отже, на першому етапі було досліджене вяжуче на основі портландцементу з сумісним додаванням червоного шламу та мікрокремнезему для встановлення раціонального вмісту цих компонентів з метою подальшої заміни частини цементу на ці компоненти вже у цементно-вапняному вяжучому газобетону. Подальше збільшення вмісту мікрокремнезему призводить до зниження показників міцності, що повязано з підвищенням водопотреби, а збільшення кількості червоного шламу призводить до погіршення процесів структуроутворення, повязаних з послабленням сил міжзернової взаємодії, які виникають у результаті перенасичення розчинної складової червоного шламу.На основі виконаних у роботі досліджень приводиться теоретично обґрунтоване та експериментально узагальнене рішення науково-технічних завдань покращення властивостей газобетону за рахунок уведення у сировинний склад відходів промисловості. Практичні результати, отримані автором, забезпечують підвищення фізико-механічних властивостей газобетону, зниження собівартості матеріалу за рахунок зниження витрат цементу, підвищення продуктивності. Введення луговмісного червоного шламу сприяє інтенсифікації розчинення аморфного кремнезему, що дозволяє скоротити у 1,3 рази період набирання пластичної міцності для газобетонних сумішей на модифікованому вяжучому порівняно з газобетонними сумішами на змішаному цементно-вапняному вяжучому. При сумісному введенні у склад газобетону мікрокремнезему та червоного шламу, завдяки наявності у складі шламу сполук заліза, а також цеолітоподібних високодисперсних гідроалюмосилікатів, які є активними центрами кристалізації, встановлено покращення новоутворень в отриманому газобетоні порівняно із газобетоном на змішаному вяжучому. У результаті дослідження основних властивостей газобетону на модифікованому вяжучому встановлено, що введення червоного шламу та мікрокремнезему у склад газобетону сприяє покращенню показників з морозостійкості в 1,4 рази завдяки створенню більш міцної структури міжпорових перегородок порівняно з газобетоном без додаваннях даних відходів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

На основі виконаних у роботі досліджень приводиться теоретично обґрунтоване та експериментально узагальнене рішення науково-технічних завдань покращення властивостей газобетону за рахунок уведення у сировинний склад відходів промисловості.

Практичні результати, отримані автором, забезпечують підвищення фізико-механічних властивостей газобетону, зниження собівартості матеріалу за рахунок зниження витрат цементу, підвищення продуктивності.

1. Теоретично обґрунтована та експериментально підтверджена ефективність сумісного використання червоного шламу та мікрокремнезему у складі модифікованого вяжучого в газобетоні.

2. Введення луговмісного червоного шламу сприяє інтенсифікації розчинення аморфного кремнезему, що дозволяє скоротити у 1,3 рази період набирання пластичної міцності для газобетонних сумішей на модифікованому вяжучому порівняно з газобетонними сумішами на змішаному цементно-вапняному вяжучому.

3. У результаті досліджень отримані сировинні склади газобетону на модифікованому вяжучому з найбільш раціональним вмістом червоного шламу та мікрокремнезему. Сумісне введення даних відходів дозволяє до 30...40% підвищити показники міцності, порівняно з газобетоном на змішаному вяжучому. Отриманий газобетон на модифікованому вяжучому при середній щільності 600 кг/м3 має клас В 3,5, при середній щільності 500 кг/м3 - клас В 2,5.

4. При сумісному введенні у склад газобетону мікрокремнезему та червоного шламу, завдяки наявності у складі шламу сполук заліза, а також цеолітоподібних високодисперсних гідроалюмосилікатів, які є активними центрами кристалізації, встановлено покращення новоутворень в отриманому газобетоні порівняно із газобетоном на змішаному вяжучому. Так, за результатами рентгеноструктурного та диференційно-термічного аналізу у зразках газобетону на модифікованому вяжучому встановлено зниження кількості незвязаного оксиду кальцію, підвищився вміст низькоосновних гідросилікатів кальцію, у тому числі тоберморіту, відмічено утворення гідрогранатів. Ступінь гідратації підвищився. Це призводить до зміцнення міжпорових перегородок й підвищення міцності у цілому. Показники усадки при висиханні газобетону на модифікованому вяжучому відповідають вимогам діючих стандартів.

5. У результаті дослідження основних властивостей газобетону на модифікованому вяжучому встановлено, що введення червоного шламу та мікрокремнезему у склад газобетону сприяє покращенню показників з морозостійкості в 1,4 рази завдяки створенню більш міцної структури міжпорових перегородок порівняно з газобетоном без додаваннях даних відходів. Так, газобетон на модифікованому вяжучому середньою щільністю 600 кг/м3 має марку з морозостійкості F50, а середньої щільності 500 кг/м3 - марку F35.

6. Введення у склад газобетону на модифікованому вяжучому високодисперсного мікрокремнезему сприяє зменшенню товщини міжпорових перегородок, що призводить до незначного зниження значення коефіцієнту теплопровідності (до 6%).

7. На основі виконаних лабораторних досліджень проведено промислову перевірку та впровадження результатів досліджень. Виготовлено партію дрібноштучних газобетонних блоків середньої щільності 600 кг/м3. Результати промислової перевірки підтвердили отримані в ході досліджень експериментальні дані.

8. Проведено розрахунок економічної ефективності. У результаті заміни частини цементу на відходи виробництва встановлено зниження собівартості 1 м3 газобетонних виробів на модифікованому вяжучому порівняно з базовим. Річний розрахунковий економічний ефект при обсягу випуску 25 тис. м3 становить 280750 грн.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В ПРАЦЯХ

1. Приходько А.П., Сторчай Н.С. Використання відходів глиноземної промисловості у виробництві будівельних матеріалів // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - 2005. - № 5. - с. 33-39.

Особистий внесок автора: виконано огляд шламів глиноземного виробництва, та питань використання їх у технології різних будматеріалів.

2. Приходько А.П., Сторчай Н.С. Использование отходов глиноземного производства в дорожных покрытиях //Строительство, материаловедение, машиностроение // Сб. научн. трудов. Вып. 32, ч. 2. - Днепропетровск, ПГАСА, 2005. - с. 273-277.

Особистий внесок автора: проведено аналіз літератури щодо попередніх досліджень з використання відвальних шламів глиноземного виробництва у дорожніх покриттях.

3. Приходько А.П., Сторчай Н.С. Складирование отходов глиноземного производства // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - 2005. - № 5. - с. 31-34.

Особистий внесок автора: виконані теоретичні дослідження та аналіз проблеми складування багатотоннажних шламових відходів глиноземного виробництва.

4. Приходько А.П., Сторчай Н.С. Использование отходов промышленности в технологии ячеистых бетонов // Сб. труд. «Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве». Вып. 2. - Днепропетровск: ПГАСА, 2005. - С. 158-163.

Особистий внесок автора: проведено теоретичне дослідження впливу використання відходів виробництва на властивості ніздрюватого бетону.

5. Приходько А.П., Сторчай Н.С. Ячеистый бетон с использованием отходов глиноземного производства //Строительство, материаловедение, машиностроение // Сб. научн. трудов. Вып. 36, ч. 3. - Днепропетровск, ПГАСА, 2006. - с. 188-192.

Особистий внесок автора: виконано лабораторні дослідження з підбору складу ніздрюватого бетону при використанні шламових відходів.

6. Приходько А.П., Сторчай Н.С. Легкий конструкционный материал с использованием отходов производства // Theoretical Foundations of Civil Engineering. Polish - Ukrainian - Lithuanianian Transactions. -V. 14.- Dnipropetrovsk-Warsaw, June 2006

Особистий внесок автора: виконані дослідження властивостей газобетону при додаванні у склад шламових відходів.

7. Томилин К.В., Сторчай Н.С. Ячеистый бетон - перспективы развития // Бетон и железобетон в Украине. - 2006. - №3. - С.2-3.

Особистий внесок автора: здобувачем проведено критичний аналіз теплотехнічних характеристик традиційних стінових матеріалів.

8. Приходько А.П., Еременко В.А., Сторчай Н.С. Газобетон с использованием отходов производства // Сб. труд. «Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве». Вып. 3. - Днепропетровск: ПГАСА, 2007. С. 130-131.

Особистий внесок автора: досліджено властивості газобетону на модифікованому вяжучому з використанням червоного шламу та мікрокремнезему.

9. Storchay N.S. The use of aluminum production wastes in modern building // IV International Students’ Scientific Conference. Abstracts of reports. - Dniepropetrovsk: Publishing department of Dniepropetrovsk Natioonal University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 2005. - P. 52-52.

Особистий внесок автора: виконано теоретичний аналіз напрямків утилізації червоних шламів.

10. Рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель „Сировинна суміш для виготовлення ніздрюватого бетону” (реєстраційний номер заявки u 2007 12268, дата подання 05.11.2007 р.)

Особистий внесок автора: виконано теоретичне обґрунтування та розробка ніздрюватобетонної суміші, лабораторні дослідження суміші та отриманого газобетону.