Газобетон на модифікованому в’яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості

Аналіз сумісного використання червоного шламу та мікрокремнезему у складі модифікованого в’яжучого в газобетоні. Особливість фазово-мінералогічних досліджень отриманого пористого бетону. Характеристика рекомендацій щодо виготовлення газобетонних виробів.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 14.09.2015
Размер файла 37,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА та АРХІТЕКТУРИ

05.23.05 - будівельні матеріали та вироби

УДК 691.327.332:624.131.22.002.68

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ГАЗОБЕТОН НА МОДИФІКОВАНОМУ В'ЯЖУЧОМУ З ВИКОРИСТАННЯМ ВІДХОДІВ ГЛИНОЗЕМНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

СТОРЧАЙ НАДІЯ

СТАНІСЛАВІВНА

Дніпропетровськ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: - кандидат технічних наук, професор Приходько Анатолій Петрович Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, проректор з науково-педагогічної та навчально-виховної роботи, завідувач кафедри технології будівельних матеріалів виробів та конструкцій.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Шишкін Олександр Олексійович, Криворізький технічний університет, завідувач кафедри технології будівельних виробів, матеріалів та конструкцій;

- кандидат технічних наук, доцент Краснюк Андрій Віталійович, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В.Лазаряна, декан факультету „Промислове та цивільне будівництво”, доцент кафедри графіки.

Захист відбудеться ” 14 травня 2008 року о 13оо годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.085.01 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою:

49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а, к. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

Автореферат розісланий 10 квітня 2008 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К.В. Баташева

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах енергозбереження основним напрямком у технології сучасних стінових матеріалів являється зниження щільності для досягнення кращих теплотехнічних показників при одночасному підвищенні міцних характеристик, тобто створення ефективних стінових матеріалів.

Одним з таких матеріалів є газобетон, який успішно використовується в усьому світі і зараз починає все більше використовуватися в Україні. Завдяки унікальному поєднанню низьких показників коефіцієнту теплопровідності та достатнім показникам міцності він є перспективним матеріалом для огороджуючих конструкцій малоповерхового та висотного каркасного будівництва. Традиційно в газобетоні використовують цементно-вапняне в'яжуче. З метою покращення фізико-механічних властивостей матеріалу до складу в'яжучого можуть вводитися різні добавки або відходи виробництва, тобто створюється модифіковане в'яжуче.

Шлами глиноземної промисловості є багатотоннажними відходами виробництва, складуються мільйонами тонн на величезних площах. 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.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Наведені у дисертаційній роботі дослідження виконані відповідно до напрямків науково-дослідних робот кафедри „Технологія будівельних матеріалів, виробів та конструкцій” Придніпровської державної академії будівництва та архітектури у рамках програм: „Розробка нових ефективних будівельних матеріалів і виробів на основі вторинних продуктів різних галузей народного господарства”, номер державної реєстрації 0104U000238 (термін виконання - 2005 р.); „Розробка енергозберігаючих технологій будівельних матеріалів і виробів на основі вторинних матеріальних ресурсів” номер державної реєстрації 0106U002023 (термін виконання - 2006-2007 рр.). Рівень участі дисертанта - виконавець.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є отримання конструктивно-теплоізоляційного газобетону на модифікованому в'яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості.

Для досягнення зазначеної мети в роботі вирішуються наступні завдання:

- дослідження сумісного використання червоного шламу та мікрокремнезему у складі модифікованого в'яжучого в газобетоні;

- підбір раціональних сировинних складів газобетону на модифікованому в'яжучому;

- фазово-мінералогічні дослідження отриманого газобетону;

- визначення основних фізико-механічних властивостей газобетону на модифікованому в'яжучому;

- проведення промислової перевірки отриманих результатів досліджень та оцінка техніко-економічної ефективності використання даних відходів.

Об'єктом дослідження є процеси формування структури з заданими фізико-механічними властивостями газобетону на модифікованому в'яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості.

Предметом дослідження є газобетон на модифікованому в'яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості.

Методи дослідження. У роботі використані загальноприйняті стандартні методи визначення властивостей в'яжучого і газобетону; застосовані математичні методи планування експерименту та обробки результатів. Визначення фазово-мінералогічного складу новоутворень здійснювалося методами рентгеноструктурного і диференційно-термічного аналізів.

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в наступному:

- теоретично обґрунтована та експериментально підтверджена ефективність сумісного використання червоних шламів і мікро- кремнезему у складі модифікованого в'яжучого 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 в'яжучому 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;

3) знизити витрати цементу за рахунок введення у склад газобетону відходів виробництва;

- встановлено раціональні витрати червоного шламу та мікро- кремнезему при їх сумісному використанні у складі модифікованого в'яжучого в газобетоні при найбільш ефективному співвідношенні компонентів газобетонної суміші, що дозволяє покращити основні властивості отриманого газобетону.

Практичне значення одержаних результатів:

- отримано конструктивно-теплоізоляційний газобетон на модифікованому в'яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості;

- досліджено основні властивості газобетону на модифікованому в'яжучому;

- надано рекомендації щодо виготовлення газобетонних виробів на модифікованому в'яжучому з використанням відходів глиноземної

промисловості;

- розширена сировинна база газобетонів за рахунок використання даних відходів та знижена собівартість газобетонних виробів.

Промислова перевірка та впровадження результатів досліджень проведені на ТОВ „Дніпропетровський завод стінових матеріалів”.

Особистий внесок здобувача полягає в:

- теоретичному обґрунтуванні та експериментальному підтвердженні покращення основних характеристик газобетонної суміші та отриманого газобетону за рахунок сумісного використання у складі модифікованого в'яжучого червоного шламу та мікрокремнезему ;

- розробці складів газобетону на модифікованому в'яжучому та дослідження їх фізико-механічних властивостей;

- проведенні промислової перевірки результатів досліджень та їх впровадженні.

Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати досліджень дисертаційної роботи доповідались та обговорювались: на міжнародній конференції „Theoretical Foundations of Civil Engineering” м. Варшава, 2006 р.; на міжнародних науково-практичних семінарах ”Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве” м. Дніпропетровськ, 2005 р., м. Севастополь, 2007 р.; на конференціях ПДАБА "Стародубовские чтения" м. Дніпропетровськ, 2005-2006 рр.; на міжвузівській науково-практичній конференції молодих вчених „Наука і техніка: перспектива ХХІ ст.” м. Дніпропетровськ, 2004 р.; на конференціях, наукових семінарах для викладачів, аспірантів та студентів ПДАБА, 2000-2006 рр.

Публікації. Основні наукові положення дисертації опубліковані у 9 статтях, 6 з них опубліковано у фахових виданнях, які входять до переліку, затвердженого ВАК України. Отримане 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.)

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, 2 додатків і містить 138 сторінок, 24 таблиці, 33 малюнків. Крім основного тексту, розміщеного на 103 сторінках, дисертація включає список використаних джерел з 137 найменувань на 14 сторінках і 2 додатків на 3 сторінках.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету роботи, наведено найважливіші положення, які лягли в основу даних наукових досліджень і практичних розробок, показано новизну роботи, визначено практичну цінність результатів.

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. Боженова, Р.В. Бейшіра, Х.С. Воробйова, П.В. Кривенка, І.Б. Удачкіна, Ю.Д. Націєвського, Л.Й Дворкіна, В.І. Кавалерової, Б.П. Парімбетова, Н.О. Требухіної, М.І. Бураєва, В.І. Корнієва, М.С. Шморгуненка, О.Г. Сусс та ін.

На підставі аналізу літературних джерел встановлено таке. Покращення фізико-механічних властивостей газобетону можливе за рахунок введення у сировинний склад відходів виробництва. Із робіт Р.К. Айлера, Александера, та ін. відомо, що підвищення рН середовища сприяє збільшенню розчинності аморфної форми кремнезему. Гідравлічна активність „пірогенного” аморфного кремнезему значно вища за активність природного. Одним з представників цієї групи є високодисперсні відходи виробництва кристалічного кремнію - кремнеземистий пил. Подібний продукт відомий за кордоном під загальною назвою „мікрокремнезем”. У своєму складі містить до 96% аморфного кремнезему. Цінною властивістю мікрокремнезему є його висока питома поверхня (до 25 тис. см2/г), однак це підвищує водопотребу суміші, і тому його необхідно використовувати у сполученні з пластифікатором.

Червоні шлами Запорізького алюмінієвого комбінату є багатотоннажними відходами при переробці бокситів на глинозем. Залежно від способу виробництва, відрізняються також відвальні шлами за хімічним та фазово-мінералогічними складами та ін. Запорізький шлам є відходом при виробництві глинозему за комбінованою Байєр-спікательною схемою виробництва. З технологічного процесу шлам у вологому вигляді перекачується по магістральному шламопроводу на шламосховище, де складується та поступово висихає. Загальна площа шламосховища складає 51,50 га. Щорічне надходження шламу складає 0,24 млн. м3, загальна кількість складованого шламу - 5,1 млн. м3. Запорізький шлам містить у своєму складі сполуки заліза, луги, а також цеолітоподібні гідроалюмосилікати, які є активними центрами кристалізації, шлам має пластифікуючу дію.

У зв'язку 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;

- використання червоного шламу у сполученні з мікро- кремнеземом у складі газобетону буде мати комплексний характер дії, дозволить інтенсифікувати процеси структуроутворення у початковий період набирання пластичної міцності газобетонної суміші, і в подальшому буде сприяти покращенню фізико-механічних властивостей отриманого матеріалу;

- використання багатотоннажних відходів промисловості дозволить знизити собівартість газобетонних виробів, а також покращить навколишнє середовище у Придніпровському регіоні.

У другому розділі наведені основні характеристики, використаних у дослідженнях сировинних матеріалів, надано опис методів досліджень.

Для виготовлення газобетону було використано такі матеріали: Балаклеївський портландцемент; вапно комове негашене, яке швидко гаситься; відвальний червоний шлам Запорізького алюмінієвого комбінату; мікрокремнезем - кремнеземистий пил - відхід газоочистки виробництва кристалічного кремнію; кремнеземистий компонент - дніпровський річковий пісок з модулем крупності 1,92; газоутворювач - алюмінієва паста АВП-1.

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.

Хімічний склад червоного шламу та мікрокремнезему наведений у табл. 1.

Таблиця 1 Хімічний склад використаних відходів

Найменування відходу

Масовий вміст основних оксидів, %

Al2O3

SiO2

Fe2O3*

CaO

TiO2

Na2O

ВПП

Червоний шлам

16,6

10,5

40,7

12,1

4,2

6,3

9,4

Мікрокремнезем

0,64

93,6

0,24

0,84

-

-

3,94

* - у використаних літературних джерелах та у заводських даних кількість FeO у червоному шламі не надається

Основні властивості в'яжучого і газобетону визначали із застосуванням стандартизованих методів досліджень. Визначення фазово-мінералогічного складу новоутворень здійснювалось методами рентгеноструктурного і диференційно-термічного аналізів. Рентгеноструктурний аналіз проводили на рентгенівському дифрактометрі Дрон-4, для уточнення і перевірки проводилась додаткова зйомка на дифрактометрі Дрон-2. Використовувалась рентгенівська трубка з мідним анодом БСВ-23, зйомка проводилась в Cu випромінюванні відфільтрованому за допомогою плаского графітового монохроматора. Диференційно-термічний аналіз виконувався на дериватографі системи А.Ердея, Ф.Пауліка, І.Пауліка. Розшифровка результатів здійснювалась за літературними даними відомих авторів В.С. Горшкова, В.В. Тімашева, Ю.М. Бутта, Л.М. Рашковича та ін. та за даними картотеки JCPDS. Мікроструктура зразків визначалась за допомогою скануючого мікроскопу фірми Джеоль 25j. Визначення коефіцієнту теплопровідності газобетону виконували на приборі БИТ-021А. У роботі використане математичне планування експерименту та обробки результатів.

Третій розділ присвячено встановленню найбільш раціонального вмісту червоного шламу та мікрокремнезему. Газобетон містить раціонально підібрані компоненти, найбільш важливим з яких є в'яжуче. У нашому газобетоні приймаємо змішане цементно-вапняне в'яжуче. Враховуючи досвід попередніх досліджень, найбільш ефективно замінити на даний вид червоного шламу, частину цементу. Отже, на першому етапі було досліджене в'яжуче на основі портландцементу з сумісним додаванням червоного шламу та мікро- кремнезему для встановлення раціонального вмісту цих компонентів з метою подальшої заміни частини цементу на ці компоненти вже у цементно-вапняному в'яжучому газобетону.

Для встановлення раціонального вмісту червоного шламу та мікрокремнезему був застосований симплекс-решітчатий метод планування експерименту. За вхідні параметри взято вміст у в'яжучому: портландцементу; червоного шламу; мікрокремнезему. За вихідні параметри взяті межа міцності на стиск та на згин зразків після 28-добового тужавлення при нормальних умовах.

За результатами планування та проведення експерименту отримані математичні моделі, які описують залежність міцності в'яжучого при зміні його складу. Отримані математичні моделі міцності на стиск та згин в'яжучого на основі портландцементу марки 400 мають вигляд:

Rсж = 40,2 Х1 + 35,7 Х2 + 36,8 Х3 + 1,8 Х1Х2 + 12 Х1Х3 + 9,8 Х2Х3 + 8,4 Х1Х2Х3 .

Rизг = 5,4 Х1 + 4,5 Х2 + 4,6 Х3 - 0,6 Х1Х2 + 2,2 Х1Х3 + 2,8 Х2Х3 - 1,8Х1Х2Х3 .

та на основі портландцементу марки 500:

Rсж = 52,1 Х1 + 48,0 Х2 + 49,2 Х3 - Х1Х2 + 9 Х1Х3 +8,8 Х2Х3 + 7,2 Х1Х2Х3 .

Rизг = 6,3 Х1 + 5,4 Х2 + 5,6 Х3 + 0,2 Х1Х2 + 3,4 Х1Х3 + 2,4 Х2Х3 - 6,3 Х1Х2Х3

де Х1, Х2, Х3 - вміст компонентів в'яжучого відповідно: портландцементу; червоного бокситового шламу; мікрокремнезему. За отриманими моделями побудовані діаграми „склад - міцність при стиску”.

Було проведено дослідження впливу додавання червоного шламу та мікрокремнезему на технологічні властивості в'яжучого на основі портландцементу. Введення червоного шламу знижує значення нормальної густини цементного тіста. Ультрадисперсні частинки шламу мають знижені адсорбційні властивості відносно води, тому, впроваджуючись у міжчастковий простір цементу, вони зменшують тертя між цими частинками. З додаванням високодисперсного кремнеземистого пилу виникає підвищення водопотреби внаслідок високої адсорбційної можливості пилу відносно води.

За результатами досліджень виявлено найбільш раціональний вміст червоного шламу та мікрокремнезему у складі в'яжучого (відповідно 10...12% та 5...7%,). При цьому співвідношенні можна отримати тісто нормальної густини без істотних відмінностей від звичайного. Підвищення показників міцності на стиск та на згин відбуваються внаслідок утворення більшої кількості термодинамічно стійких фаз низькоосновних гідросилікатів кальцію, що утворюються при взаємодії лугової складової фази шламу з кремнеземистим компонентом та з вивільнюваними при гідратації цементу гідрооксидами кальцію. Подальше збільшення вмісту мікрокремнезему призводить до зниження показників міцності, що пов'язано з підвищенням водопотреби, а збільшення кількості червоного шламу призводить до погіршення процесів структуроутворення, пов'язаних з послабленням сил міжзернової взаємодії, які виникають у результаті перенасичення розчинної складової червоного шламу.

За результатами рентгеноструктурного та диференційно - термічного аналізу виявлено, що у зразках в'яжучого з додаванням червоного шламу та мікрокремнезему спостерігається менша кількість незв'язаного гідроксиду кальцію, підвищується кількість тоберморітоподібних гідросилікатів кальцію типу СSH(B) та C2SH2 порівняно із звичайним в'яжучим на портландцементі.

Четвертий розділ дисертації містить дослідження газобетону на модифікованому в'яжучому з використанням червоного шламу та мікрокремнезему.

Розрахунок складу газобетону середньою щільністю 500, 600 кг/м3, виконувався за методикою запропонованою білоруськими авторами М.П. Сажнєвим, В.М. Ганчариком та ін. Частина цементу (до 19%) у цементно-вапняному в'яжучому замінювалась на встановлене раціональне співвідношення червоного шламу та мікрокремнезему (тобто модифіковане в'яжуче) склади наведені у табл. 2, 3.

Сировинні компоненти проходили підготовку таким чином: вапно подрібнювалось по сухому з частиною піску у співвідношенні 0,68:0,32 до питомої поверхні 4000 см2/г; пісок подрібнювався по мокрому до питомої поверхні 2000...2500 см2/г. Після досягнення зразками пластичної міцності зрізувався „окраєць” і зразки проходили теплову обробку в автоклаві при температурі 174 0С та тиску 0,8 МПа за режимом: 1,5 год. набір тиску; 7 год. витримка; 2...3 год. скидання тиску.

Загальновідомо, що важливою умовою для отримання ніздрюватого бетону із заданими структурно-механічними властивостями є управління процесом структуроутворення на початковому етапі. Так, якість та тривалість процесу формування макроструктури визначається в основному співвідношенням часу газоутворення та набирання пластичної міцності суміші. З підвищенням рН середовища, отже, з покращенням умов для газоутворення, щільність ніздрюватого бетону падає, тобто спостерігається приріст об'єму пор. Але підвищення лужності середовища може призвести до невідповідності швидкостей протікання процесів газоутворення та набирання структурної міцності.

Оскільки у нашій сировинній суміші поряд з червоним шламом, який має у своєму складі луги, міститься також мікрокремнезем (кремнеземистий пил), що має аморфну форму кремнезему, це сприяє більш інтенсивному проходженню процесу набирання пластичної міцності.

Так, період зростання пластичної міцності для газобетонних сумішей на модифікованому в'яжучому скорочується у 1,3 рази порівняно з газобетонними сумішами на цементно-вапняному в'яжучому. Після обробки в автоклаві характеристики міцності газобетону на модифікованому в'яжучому підвищуються на 30...40% порівняно з газобетоном на змішаному цементно-вапняному в'яжучому (табл. 2,3.).

Таблиця 2 Дослідження впливу червоного шламу та мікрокремнезему на характеристики міцності газобетону середньої щільності 600 кг/м3

Склад сировинних компонентів на 1 м3, кг

Міцність при стисканні, МПа

пісок

вапно

цемент

червоний шлам

мікро- кремнезем

336,42

128,52

82,66

12,24

7,14

4,81

336,42

128,52

86,75

10,20

5,10

4,52

336,42

128,52

102,1

-

-

3,01

325,08

128,52

91,85

13,60

7,93

4,85

325,08

128,52

96,39

11,34

5,67

4,63

325,08

128,52

113,4

-

-

3,28

322,14

142,8

82,66

12,24

7,14

5,21

322,14

142,8

86,75

10,20

5,10

5,18

322,14

142,8

102,1

-

-

3,47

310,8

142,8

91,85

13,60

7,93

5,25

310,8

142,8

96,39

11,34

5,67

5,14

310,8

142,8

113,4

-

-

3,51

Фазово-мінералогічний склад новоутворень для зразків газобетону на модифікованому в'яжучому та газобетону на змішаному цементно-вапняному в'яжучому (далі газобетон на змішаному в'яжучому) визначався за однакових умов за допомогою рентгеноструктурного та диференційно-термічного аналізу. шлам мікрокремнезем модифікований газобетон

За результатами аналізу газобетону на модифікованому в'яжучому порівняно із газобетоном на змішаному встановлено зниження кількості незв'язаного оксиду кальцію, що відмічено на рентгенограмі по зниженню інтенсивності характерного дифракційного максимуму

Таблиця 3 Дослідження впливу червоного шламу та мікрокремнезему на характеристики міцності газобетону середньої щільності 500 кг/м3

Склад сировинних компонентів на 1 м3,кг

Міцність при стисканні, МПа

пісок

вапно

цемент

червоний шлам

мікро-кремнезем

280,35

107,1

68,89

10,20

5,95

2,73

280,35

107,1

72,29

8,50

4,25

2,62

280,35

107,1

85,05

-

-

2,38

270,9

107,1

76,54

11,34

6,61

2,90

270,9

107,1

80,32

9,45

4,72

2,74

270,9

107,1

94,5

-

-

2,47

268,45

119

68,89

10,20

5,95

3,19

268,45

119

72,29

8,50

4,25

3,05

268,45

119

85,05

-

-

2,49

259

119

76,54

11,34

6,61

3,53

259

119

80,32

9,45

4,72

3,27

259

119

94,5

-

-

2,52

d=0,493 нм. Вміст тоберморіту C4S5H5, в газобетоні на модифікованому в'яжучому спостерігається за підвищенням інтенсивності характерного дифракційного максимуму d = 1,13 нм порівняно із газобетоном на змішаному в'яжучому.

В газобетоні на модифікованому в'яжучому відмічається наявність магнетиту, про що свідчить характерний широкий екзотермічний ефект при температурі 250-375 0С (при якому відбувається окислення магнетиту до маггемиту), та другий екзотермічний ефект при температурі 710 0С. Окрім магнетита, у газобетоні на модифікованому в'яжучому спостерігається присутність гетиту, наявність якого засвідчена характерними ендоефектоми при температурі 320 0С, та при температурі 680 0С.

Взаємодія сполук заліза та алюмінію між складовими газобетону у процесі автоклавної обробки підтверджується присутністю на рентгенограмі газобетону на модифікованому в'яжучому дифракційних максимумів d = 0,270; 0,289; 0,259 нм, характерних для гідрогранатів. Ступінь гідратації у газобетоні на модифікованому в'яжучому збільшилась порівнянно з газобетоном на змішаному в'яжучому.

За результатами отриманих аналізів можна зробити висновок про покращення характеру новоутворень в газобетоні на модифікованому в'яжучому, яке відбувається за рахунок уведення у сировинний склад червоного шламу та мікрокремнезему. Це призводить до покращення показників міцності.

Морозостійкість газобетону визначалась згідно зі стандартним методом. При цьому встановлено, що показники з морозостійкості у газобетоні на модифікованому в'яжучому підвищуються в 1,4 рази (газобетон середньої щільності 600 кг/м3 має марку з морозостійкості F 50, а середньої щільності 500 кг/м3 - F 35) порівняно із звичайним газобетоном на змішаному в'яжучому.

Підвищення показників щодо морозостійкості газобетону на модифікованому в'яжучому відбувається за рахунок покращення новоутворень, що приводить до створення більш міцної структури міжпорових перегородок.

Усадку при висиханні газобетону на модифікованому в'яжучому визначали згідно зі стандартною методикою. Як відмічають Ю.М. Бутт, Л.Н. Рашкович, вироби які містять волокнисті гідросилікати, дають велику усадку при сушінні або при зміні вологості оточуючого середовища, у тоберморіта таких недоліків немає. Оскільки газобетон на модифікованому в'яжучому має у своєму складі тоберморіт, незважаючи на те, що у сировинну суміш додано високодисперсні відходи, отримані результати при дослідженні усадки відповідають вимогам діючих стандартів.

Визначення коефіцієнту теплопровідності проводилось за стандартною методикою. Введення у склад газобетону високодисперсного пилу сприяє зменшенню товщини міжпорових перегородок, що призводить до зниження значення коефіцієнту теплопровідності у газобетоні на модифікованому в'яжучому (до 6%).

П'ятий розділ присвячено перевірці результатів досліджень у виробничих умовах та впровадженню їх у виробництво.

Під час дослідно-промислової перевірки отриманих результатів досліджень у виробничих умовах ТОВ ДЗСМ на лінії з виробництва ніздрюватобетонних блоків була виготовлена дослідна партія дрібноштучних стінових блоків з газобетону на модифікованому в'яжучому з використанням червоного шламу та мікрокремнезему середньої щільності 600 кг/м3 класу В 3,5 (ГОСТ 21520-89).

Впровадження використання червоного шламу та мікрокремнезему при виготовленні газобетонних виробів дозволяє: покращити основні властивості продукції; скоротити тривалість набору структурної міцності і тим самим скоротити тривалість технологічного процесу виготовлення виробів, що сприяє підвищенню продуктивності; знизити витрати цементу (до 19%).

Економічна ефективність використання червоного шламу та мікрокремнезему (кремнеземистого пилу) замість частини цементу у складі модифікованого в'яжучого у газобетоні визначалась за зниженням собівартості одиниці продукції за рахунок економії цементу на 1 м3 газобетону порівняно із газобетоном такого ж складу, але без додавання даних відходів. При виробництві газобетонних дрібноштучних блоків на модифікованому в'яжучому з обсягом випуску 25 тис. м3 на рік розрахунковий економічний ефект складає 280750 грн.

ВИСНОВКИ

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 в'яжучого 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 в'яжучому порівняно з газобетонними сумішами на змішаному цементно-вапняному в'яжучому.

3. У результаті досліджень отримані сировинні склади газобетону на модифікованому в'яжучому з найбільш раціональним вмістом червоного шламу та мікрокремнезему. Сумісне введення даних відходів дозволяє до 30...40% підвищити показники міцності, порівняно з газобетоном на змішаному в'яжучому. Отриманий газобетон на модифікованому в'яжучому 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 в'яжучому. Так, за результатами рентгеноструктурного та диференційно-термічного аналізу у зразках газобетону на модифікованому в'яжучому встановлено зниження кількості незв'язаного 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 в'яжучому відповідають вимогам діючих стандартів.

5. У результаті дослідження основних властивостей газобетону на модифікованому в'яжучому 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 в'яжучому 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 в'яжучому 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 в'яжучому 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 в'яжучому 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.

АНОТАЦІЯ

Сторчай Надія Станіславівна. Газобетон на модифікованому в'яжучому з використанням відходів глиноземної промисловості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали і вироби. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ, 2008.

На основі виконаних у роботі досліджень приводиться теоретично обґрунтоване та експериментально узагальнене рішення науково-технічних завдань покращення властивостей газобетону за рахунок ведення 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.

Теоретично обґрунтована і практично підтверджена ефективність сумісного використання червоного шламу і мікрокремнезему у складі модифікованого в'яжучого у газобетоні. Введення луговмісного червоного шламу сприяє інтенсифікації розчинення аморфного мікрокремнезему, що дозволяє скоротити у 1,3 рази період набирання пластичної міцності для газобетонних сумішей на модифікованому в'яжучому.

Завдяки покращенню новоутворень створюється більш міцна структура міжпорових перегородок. Це призводить до підвищення показників міцності у газобетоні на модифікованому в'яжучому (до 30...40%), покращенню характеристик морозостійкості (в 1,4 рази) порівняно із звичайним газобетоном на цементно-вапняному в'яжучому.

Ключові слова: червоний шлам, мікрокремнезем, модифіковане в'яжуче, газобетонна суміш, газобетон, інтенсифікація процесу, покращення властивостей.

Сторчай Надежда Станиславовна. Газобетон на модифицированном вяжущем с использованием отходов глиноземной промышленности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. - Днепропетровск, 2008.

На основе выполненных в работе исследований, приводится теоретически обоснованное и экспериментально обобщенное решение научно-технических задач улучшения свойств газобетона за счет введения в сырьевой состав отходов промышленности.

Практические результаты, полученные автором обеспечивают повышение физико-механических свойств газобетона, снижение себестоимости материала за счет снижения затрат цемента, повышение производительности.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность совместного использования красного шлама и микрокремнезема в составе модифицированного вяжущего в газобетоне.

Введение щелочесодержащего красного шлама способствует интенсификации растворения аморфной формы кремнезема, что позволяет сократить в 1,3 раза период нарастания пластической прочности газобетонной смеси по сравнению с газобетонными смесями на цементно-известковом вяжущем.

В результате исследований получены сырьевые составы газобетона с наиболее рациональным содержанием красного шлама и микрокремнезема. Совместное введение данных компонентов позволяет повысить до 30…40% прочностные показатели по сравнению с газобетоном на цементно-известковом вяжущем. Полученный газобетон на модифицированном вяжущем при средней плотности 600 кг/м3 имеет класс В3,5, при средней плотности 500 кг/м3 - класс В2,5.

При совместном введении в состав газобетона микрокремнезема и красного шлама, за счет содержания в шламе соединений железа, а также цеолитоподобных гидроалюмосиликатов, которые являются активными центрами кристаллизации, установлено улучшение новообразований в полученном газобетоне по сравнению с газобетоном на смешанном вяжущем. Так по результатам рентгеноструктурного и дифференциально-термического анализа в образцах газобетона на модифицированном вяжущем наблюдается снижение количества несвязанного оксида кальция, повышение содержания низкоосновных гидросиликатов кальция, в том числе тоберморита, отмечено образование гидрогранатов. Степень гидратации повысилась. Это все приводит к упрочнению межпоровых перегородок и повышению прочности в целом. Показатели усадки при высыхании газобетона на модифицированном вяжущем отвечают требованиям действующих стандартов.

В результате исследования основных свойств газобетона на модифицированном вяжущем установлено, что введение красного шлама и микрокремнезема в состав сырьевой смеси газобетона способствует улучшению показателей по морозостойкости в 1,4 раза, благодаря образованию более прочной структуры межпоровых перегородок по сравнению с газобетоном без добавления данных отходов. Газобетон на модифицированном вяжущем средней плотности 600 кг/м3 имеет марку по морозостойкости F50, а средней плотности 500 кг/м3 - марку F35.

Введение в состав газобетона высокодисперсной кремнеземистой пыли уменьшает толщину межпоровых перегородок, что приводит к небольшому снижению значения коэффициента теплопроводности в газобетоне на модифицированном вяжущем (на 6%).

На основании выполненных лабораторных исследований проведена производственная проверка и внедрение результатов исследований. Изготовлена партия мелкоштучных газобетонных блоков средней плотностью 600 кг/м3.

Проведен расчет экономической эффективности. В результате замены части цемента на отходы производства установлено снижение себестоимости 1 м3 газобетонных изделий на модифицированном вяжущем по сравнению с базовым. Годовой расчетный экономический эффект при объеме выпуска 25 тыс. м3 составляет 280750 грн.

Ключевые слова: красный шлам, микрокремнезем, модифицированное вяжущее, газобетонная смесь, интенсификация процесса, улучшение свойств.

Storchay Nadezhda. Aerocrete on modified binder with alumina industry wastes. - Manuscript.

Thesis for a scientific degree of the candidate of technical science in speciality 05.23.05 - building materials and items. - Pridniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture. - Dnipropetrovsk, 2008.

On the basis of investigations carried out in the work it is bought the theoretically based and experimentally proved solution of scientific and technical purpose of improving properties of aerocrete by incorporation industry waste to rough mixture. Practical results received by the author provide improving physical-mechanical properties of aerocrete, reducing prime cost of materials by reducing of cement content and raising productiveness.

The effectiveness of the joint use of the red mud and silica fume in the composition of the modified binder in the aerocrete with the purpose of the improvement of main material properties is theoretically justified and practically corroborated in the given work. Introduction of the red mud and silica fume allows to intensify the process of plastic strength accumulation of the aerocrete mixture (1,3 times), to increase 30…40% the strength characteristics of the obtained aerocrete, to improve its indices to frost-resistance.

Key words: red mud, silica fume, modified binder, aerocrete, aerocrete mixture, process intensification, improvement of properties.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Видобування та виготовлення кам’яних матеріалів. Класифікація та характеристика виробів. Використання відходів видобування і обробки гірських порід. Властивості і особливості застосування порід різного походження. Сировина і технологія виготовлення.

    реферат [34,1 K], добавлен 28.04.2015

  • Класифікація виробів з легких бетонів за середньою щільністю, способом виготовлення та призначенням. Властивості конструкцій з бетонів на пористих заповнювачах. Ніздрюваті бетони на портландцементі, вапняно-кремнеземистому та гіпсовому в'яжучому.

    реферат [33,3 K], добавлен 21.12.2010

  • Устаткування для первинної переробки й дозування сировини, для обслуговування сушильного й пічного відділення. Комплекс по виробництву дрібноштучних виробів з бетону методом вібропресування. Управління об’єктом удосконалення та автоматизація комплексу.

    курсовая работа [792,3 K], добавлен 18.03.2015

  • Характеристика основних властивостей бетону - міцності, водостійкості, теплопровідності. Опис технології виготовлення залізобетонних конструкцій; правила їх монтажу, доставки та збереження. Особливості архітектурного освоєння бетону та залізобетону.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.09.2011

  • Класифікація, властивості і значення будівельних матеріалів. Технологія природних кам'яних, керамічних, мінеральних в'яжучих матеріалів і виробів, бетону і залізобетону. Особливості і структура будівельного виробництва, його техніко-економічна оцінка.

    контрольная работа [1,8 M], добавлен 20.12.2010

  • Сфери застосування бетону в сучасному будівництві. Застосування шлакової пемзи, золошлакових відходів. Основні характеристики легких бетонів на пористих заповнювачах. Жаростійкі та теплоізоляційні бетони. Основні властивості спученого вермикуліту.

    реферат [27,7 K], добавлен 06.01.2015

  • Різновиди криволінійних поверхонь та об'ємних елементів, їхнє використання в інтер'єрах приміщень. Технологія гнуття криволінійних елементів з гіпсокартону великого радіусу і виготовлення шаблонів, вибір необхідних матеріалів для виготовлення шаблону.

    реферат [225,4 K], добавлен 28.08.2010

  • Виготовлення та обробка гіпсокартонних плит. Монтаж каркасів гіпсокартонних систем. Заходи щодо підготовки приміщень до сухого оштукатурювання стін. Звуко- і теплоізоляція огороджувальних конструкцій. Облицювання стін з використанням металевого каркаса.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 27.08.2010

  • Газобетон - особенности материала, характеристики и применение. Сырьевая смесь для получения и технология производства газобетона. Свойства, размеры и инструмент для обработки газобетонных блоков. Строительство дома из газобетона. Внутренние работы.

    реферат [684,6 K], добавлен 19.10.2016

  • Бетон - штучний композитний каменеподібний матеріал. Підприємства з виготовлення виробів із щільних силікатних бетонів. Класифікація залізобетонних конструкцій; технологія виготовлення збірних арматурних каркасів, змішаних будівельних розчинів і сумішей.

    реферат [41,1 K], добавлен 21.12.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.