Обґрунтування принципів отримання стінового матеріалу з карбонатного бетону. Особливості інтенсифікації фізико-хімічних процесів при гідратації портландцементу. Заходи оптимізації технологічних параметрів процесу виготовлення будівельного матеріалу.
Аннотация к работе
Їх переробка і застосування вигідні як з економічної, так і екологічної точки зору, адже відбувається звільнення площ значних земельних угідь від накопичених відвалів шкідливих техногенних відходів і зниження витрат на їх складування та утримання. В Україні із 1,5 млрд. т. природних ресурсів, які щорічно використовуються у виробництві, більша частина йде у відходи. Залучення відходів промисловості сприяє зниженню витрат на виробництво виробів приблизно на 10...30% порівняно з виробництвом із природної сировини, економія капіталовкладень при цьому становить 35...40%. Розробка і дослідження дрібнозернистого карбонатного бетону на золоцементному вяжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою, виконувались відповідно до держбюджетної програми Міністерства освіти і науки України „Нові технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та аграрно-промисловому комплексі” (номер державної реєстрації 0104U000744): тема „Розробка теорії армування та ущільнення композиційних матеріалів з метою підвищення їх несучої спроможності при динамічних і статичних навантаженнях” - 2004-2006 роки. Відповідно до поставленої мети дисертаційної роботи сформульовані такі задачі досліджень: - проаналізувати використання техногенних відходів енергетичної промисловості (золи-винесення), металургійної промисловості (бокситового шламу) та видобувної промисловості (відходів каменерізання карбонатних порід) у виробництві вяжучих та бетонів;В першому розділі викладено сутність наукової проблеми, її значення і підстави для необхідності проведення досліджень. Для розробки дрібнозернистого карбонатного бетону на золоцементному вяжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою, для пресованих виробів було проаналізовано утворення золи-винесення, бокситового шламу та карбонатних відходів і їх використання у виробництві вяжучих та бетонів. Також розглянуто використання бокситового (червоного) шламу при виробництві будівельних матеріалів на основі відомих робіт М.І. За рахунок дрібнодисперсної будови червоного шламу (90% частинок має радіус менше 10 мкм) ведення його як мікронаповнювача дозволить підвищити фізико-механічні властивості вяжучого та бетонів на його основі. Автором розроблено методологію досліджень, що включає загальну блок-схему досліджень, обґрунтований вибір методик дослідження фізико-механічних властивостей, складу і структури комплексного механохімічно активованого золоцементного вяжучого, модифікованого лужною алюмоферитною добавкою (золошламове вяжуче) та карбонатних матеріалів на основі даного вяжучого.Здійснено класифікацію, аналіз утворення і використання техногенних відходів промисловості (золи-винесення, бокситового шламу та карбонатних відходів) у виробництві вяжучих та бетонів. Розроблено методологію досліджень, що включає загальну блок-схему досліджень карбонатного бетону на золоцементному вяжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою, та методику визначення оптимальних параметрів пресування у залежності від фізико-механічних властивостей прес-суміші; Виявлено основні закономірності впливу механохімічної активації золи-винесення лужною алюмоферитною добавкою. Доведено комплексний вплив бокситового шламу на фізико-механічні властивості золошламового вяжучого та визначені мінімальні витрати ПЦ І-400 - в межах 10% від маси золошламового вяжучого, - які забезпечують нормовану морозостійкість та водостійкість; бетон портландцемент будівельній Доведено, що золоцементні вяжучі, модифіковані лужною алюмоферитною добавкою, придатні для використання в будівництві, а фізико-механічні властивості отриманого матеріалу відповідають ДСТУ Б. В.2.
План
. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Здійснено класифікацію, аналіз утворення і використання техногенних відходів промисловості (золи-винесення, бокситового шламу та карбонатних відходів) у виробництві вяжучих та бетонів. Вивчено фізико-хімічні закономірності отримання малоклінкерних золоцементних вяжучих;
2. Обґрунтовано вибір сировинних матеріалів та вивчені їхні властивості з метою отримання комплексного вяжучого. Розроблено методологію досліджень, що включає загальну блок-схему досліджень карбонатного бетону на золоцементному вяжучому, модифікованому лужною алюмоферитною добавкою, та методику визначення оптимальних параметрів пресування у залежності від фізико-механічних властивостей прес-суміші;
3. Виявлено основні закономірності впливу механохімічної активації золи-винесення лужною алюмоферитною добавкою. Доведено комплексний вплив бокситового шламу на фізико-механічні властивості золошламового вяжучого та визначені мінімальні витрати ПЦ І-400 - в межах 10% від маси золошламового вяжучого, - які забезпечують нормовану морозостійкість та водостійкість; бетон портландцемент будівельній
4. Досліджено за допомогою рентгеноструктурного та диференційно-термічного аналізу мінерально-фазовий склад новоутворень золошламового вяжучого. Встановлено, що введення бокситового шламу в золоцементне вяжуче суттєво впливає на зміну мінерально-фазового складу новоутворень золоцементного каменю. Оксиди заліза - Fe2O3 та алюмінію Al2O3, які містяться в червоному бокситовому шламі, є прискорювачами утворення гідросилікатів кальцію. При наявності Fe2O3 в складі цементної звязки утворюються алюмозалізовміщувальні гідрогранати, залізовміщувальні гідросилікати кальцію та гідроферити кальцію;
5. Визначено оптимальний склад компонентів золоцементного вяжучого, модифікованого лужною алюмоферитною добавкою: витрати золи-винесення складають 52,6%, червоного шламу 37,4% та портландцементу 10%. Доведено, що золоцементні вяжучі, модифіковані лужною алюмоферитною добавкою, придатні для використання в будівництві, а фізико-механічні властивості отриманого матеріалу відповідають ДСТУ Б. В.2.7-22-95;
6. Встановлено залежність значень величин міцності R, водостійкості K та середньої щільності pm від основних технологічних параметрів: кількості вяжучого m, вологості прес-суміші W, тиску пресування P;
7. Апробовано методика визначення оптимальних параметрів пресування підтвердила її достовірність, а оперативність та менша матеріаломісткість надають їй переваги у порівнянні з традиційними методиками. Удосконалена ресурсозберігаюча технологія виготовлення дрібнозернистих прес-бетонів на основі відходів каменерізання карбонатних порід та комплексного золошламового вяжучого;
8. Отримані результати підтвердили можливість застосування золошламокарбонатного прес-бетону для виготовлення дрібноштучних стінових виробів;
9. Здійснено випуск дослідно-промислової партії лицьової цегли на основі дрібнозернистих карбонатних прес-бетонів з використанням модифікованого вяжучого. Економічний ефект складає 71,12 грн. на 1 тис. штук цегли. Дослідне впровадження результатів роботи підтвердило достовірність отриманих результатів, обґрунтованість висновків та рекомендацій. Розрахунковий економічний ефект: при потужності підприємства 4,311 млн. штук умовної цегли в рік прибуток за рахунок виробництва цегли складає 177 тис. грн. за рік, а прибуток від скорочення економічного збитку, що наноситься навколишньому середовищу - 129,5 тис. грн. Загальний розрахунковий економічний ефект від впровадження результатів дисертаційних досліджень складає близько 306,60 тис. грн. за рік.
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ВИКЛАДЕНО У ПРАЦЯХ
1. Ковальський В.П. Застосування червоного бокситового шламу у виробництві будівельних матеріалів // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. - 2005. - №1 (49). - С. 55-60.
2. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Дрібноштучні стінові матеріали з використанням відходів промисловості // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2005. - №1. - С. 16-21.
3. Друкований М.Ф., Очеретний В.П., Ковальський В.П. Комплексне золошламове вяжуче // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. - 2006. - Вип. 21. - С. 94-100.
4. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Машницький М.П. Активація компонентів цементнозольних композицій лужними відходами глиноземного виробництва // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2006. - №4.
5. Пат. 13518 Україна, МПК С 04 В28/00. Суміш для виготовлення будівельних виробів. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Заявл. 21.06.2005, Опубл. 17.04.2006. Бюл. №4. - 6 с.
6. Друкований М.Ф., Очеретний В.П., Ковальський В.П., Чепурченко В.П. Вяжуче з відходів для дорожнього будівництва // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. - С. 50-54.
7. Очеретный В.П., Ковальский В.П. Определение факторного пространства для построения математической модели карбонатного пресс-бетона // Материалы к 43-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов “Моделирование и оптимизация в материаловедении”, МОК’43. - Одесса: Астропринт, 2004. - С. 149.
8. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Передумови активації золи-винесення відходами глиноземного виробництва // Матеріали VIII міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта 2005”. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. - Том 55. - С. 31-32.
9. Ковальский В.П. Оптимизация состава карбонатного бетона // Материалы к 44-му международному семинару по моделированию и оптимизации композитов “Моделирование и оптимизация в материаловедении”, МОК’44. - Одесса: Астропринт, 2005. - С. 134.
10. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Використання відходів промисловості при виготовленні оздоблювальних матеріалів // Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2006. - С. 169-177.
11. Очеретний В.П., Ковальський В.П., Машницький М.П. Комплексна активна мінеральна добавка на основі відходів промисловості // Сборник научных трудов по материалам IV международной научно-практической Интернет-конференции „Состояние современной строительной науки - 2006”. - Полтава: Полтавский ЦНТЭИ, 2006. - С. 116-121.