Шлакощелочные вяжущие и бетоны с силикатными и алюмосилиактными минеральными добавками

При твердении образцов в условиях ТВО введение МК в ШЩВ позволяет повысить прочность камня (ШЩК) на 105% (до 115 МПа при содержании добавки 4%) при использовании шлака ОХМК.

Рис. 9 Влияние добавки МК на прочность камня КШЩВ при твердении в НВУ и после ТВО

При использовании шлака ЧМК прочность вяжущего повысилась на 60% (до 98 МПа) при содержании добавки 3%. Выявлено, что упрочняющее действие МК может использоваться для снижения содержания щелочного компонента при получении КШЩВ. Введение МК приводит к ускорению нарастания прочности ШЩК в НВУ в ранние сроки - на 105 и 50% на третьи и седьмые сутки твердения соответственно (рис.7).

Однако, со временем «упрочняющий» эффект снижается и при твердении до 1 года прирост прочности не превышает аналогичный показатель контрольных систем (рис.8).

На основе КШЩВ с добавками МК порении щелочным компонентом - водным раствором соды. Установлено снижение содержание свободной щелочи на 25%, повышение модуля упругости ШЩБ до 26%, призменной прочности, морозостойкости F700 и сохранение на уровне контрольного водонепроницаемости ШЩБ W20.

В пятой главе приведены результаты исследований свойств КШЩВ, растворов и бетонов, с алюмосиликатными добавками - золой, боем керамического кирпича (БКК), цеолитсодержащими добавками (ЦСД).

Цеолитсодержащие добавки.

В работе использовались три ЦСД: карбонатно-кремнистая цеолитсодержащая порода (ЦСП), отход производства из нее жидкого стекла (ОВС) и синтетический цеолит (СЦ), отличающиеся химико-минералогическим составом. Основное отличие заключается в содержании в составе ЦСП легкодиспергируемой высокореакционноспособной опал-кристобалит-тридимитовой фазы (ОКТ-фазы). Как и в случае с добавкой БКК совместный помол шлака с ЦСД позволяет оптимизировать микрогранулометрию смешанных вяжущих. Так, без увеличения времени на помол, всего 10% ЦСП увеличивает Sуд до 600-650, ОВС - 500, СЦ - 400 м²/кг. Несмотря на невысокое содержание цеолитового минерала, высокая степень химического и структурного сродства с продуктами твердения ШЩК, способность к ионному обмену и регулированию щелочности среды, высокая поверхностная активность, обусловили широкие возможности управления свойствами КШЩВ путем введения ЦСД - повышение прочности, снижение плотности растворов затворения, использование щелочных компонентов с низким уровнем рН, повышение водостойкости вяжущих на кислых шлаках и высокомодульных жидких стеклах.

Минеральный состав добавок предопределяет эффективность активации тем или иным видом щелочного компонента, поэтому для затворения КШЩВ всех ЦСД использовались растворы несиликатных, а для ОВС и СЦ только силикатных щелочных компонентов. При затворении КШЩВ растворами несиликатных щелочных компонентов - водных растворов Na₂SO₄ и Na₂CO₃ высока активность аморфного кремнезема в составе ЦСП. Благодаря ей становится возможным использование ЦСП с низким содержанием породообразующего минерала низкоактивным Na₂SO₄. Активность всех добавок в условиях рассматриваемых вяжущих систем, также как и для золы и МК, в значительной степени повышается с повышением температуры твердения и основности шлака, в особенности при использовании в качестве щелочного компонента Na₂SO₄. Упрочняющий эффект при их оптимальном содержании 10% добавок при ТВО (нейтральный шлак ОХМК) уменьшается в ряду

КШЩВ с ЦСП > КШЩВ с ОВС > КШЩВ с СЦ > ШЩВ

4,7-4,8 > 1,54-1,85 > 1,17-1,28 > 1,

в НВУ КШЩВ с ЦСП > КШЩВ с ОВС > КШЩВ с СЦ > ШЩВ

1,04 - 1,10 > 1,02 > 0,96 - 0,99 > 1.

Для КШЩВ (нейтральный шлак ОХМК) с щелочным компонентом из Na₂CO₃ показатель эффекта роста прочности Кэ уменьшается в рядах:

при твердении в условиях ТВО

КШЩВ с ЦСП > КШЩВ с ОВС > КШЩВ с СЦ > ШЩВ

1,76 - 1,87 > 1,51 - 1,55 > 1,20 - 1,36 > 1,

в НВУ КШЩВ с ЦСП > КШЩВ с ОВС > КШЩВ с СЦ > ШЩВ

1,50 - 1,82 > 1,52 - 1,55 > 1,15 - 1,34 > 1.

Эффект упрочнения ШЩК с введением ЦСД проявляется как на ранних, так и на более поздних этапах формирования ШЩК (рис.11, кривая 2), несмотря на невысокую скорость реализации гидратационного потенциала частиц шлака в составе КШЩВ совместного помола, размер которых сопоставим с размером шлака в пробе с Sуд=300 м²/кг. «Упрочняющий» эффект и ионообменная способность ЦСД использована также для снижения плотности раствора и повышения экономической эффективности КШЩВ. Приведенные на рис.15 данные показывают, что ЦСД позволяют снизить плотность раствора соды с 1,15 до 1,11 г/см³ с получением с добавками ОВС равнопрочных составов, а с добавками ЦСП даже повышенной на 26% прочностью.

Рис. 15 Зависимости изменения прочности после ТВО ШЩК на КШЩВ с ЦСД в зависимости от плотности раствора соды

Исследования влияния условий твердения на уровень прочности образцов на основе полученных КШЩВ показали, что в отличие от бездобавочного состава на шлаке ММК, образцы на КШЩВ со всеми ЦСД набирают прочность не только при ТВО, воздушно-сухих условиях и НВУ, но и в воде.

При затворении вяжущей системы силикатным затворителем на прочность ШЩК оказывают влияние две добавки - ОВС и СЦ. Отсутствие аморфной формы кремнезема в их составе уменьшает зависимость Кэ от условий твердения и вида шлака. Кэ уменьшается в следующем порядке: после ТВО

КШЩВ с ОВС > КШЩВ с СЦ > КШЩВ с ЦСП > ШЩВ

1,24 - 1,27 > 1,21 - 1,18 > 0,98 - 1,02 > 1 (на шлаке ОХМК),

1,19 - 1,22 > 1,15 - 1,16 > 0,92 - 0,98 > 1 (на шлаке ММК),

после твердения в НВУ,

КШЩВ с ОВС > КШЩВ с СЦ > ШЩВ > КШЩВ с ЦСП

1,20 - 1,21 > 1,15 - 1,18 > 1 > 0,98 - 0,99 (на шлаке ОХМК),

1,19-1,21 > 1,16 - 1,17 > 1,1-1,05 > 1 (на шлаке ММК).

Прочность образцов ШЩК, твердевших в НВУ на КШЩВ превышает не только в возрасте 28 сут, но также и в 3, 7 и 14 сут. Выявлено повышение водостойкости КШЩВ на кислых шлаках и высокомодульных жидких стеклах с введением добавок ОВС и СЦ. На сульфате натрия при введении добавок нормальная густота возрастает до 32%, срок схватывания сокращаются. На соде нормальная густота с введением добавок возрастает до 17,3%, сроки схватывания с ЦСП сокращаются, а с ОВС и СЦ удлиняются. У составов на жидком стекле с внесением добавок нормальная густота и сроки схватывания изменяются несущественно. Средняя плотность образцов камня КШЩВ с ЦСД меньше бездобавочных до 11,9%, а водопоглощение выше до 18,6% в зависимости от вида шлака, добавки, затворителя и условий твердения. Установлена эффективность использования в качестве затворителя жидкого стекла, полученного из ЦСП низкотемпературной обработкой щелочным раствором. Исследования влияния вида жидкого стекла - из силикат-глыбы и ЦСП на свойства ШЩК показали, что по нормальной густоте, срокам схватывания, равномерности изменения объема составы не отличаются. Однако, по прочности ШЩВ на жидком стекле из ЦСП превышает состав на обычном жидком стекле на 24,9% после ТВО и на 21,9% после 28 сут НВУ. Это связано с тем, что в жидком стекле из ЦСП после фильтрации остается часть нерастворимого остатка (ОВС) в тонкодисперсном состоянии, обладающего свойство- и структурообразующими свойствами. Выдвинутое предположение подтверждено данными оптической микроскопии.

Получены КШЩВ с ЦСД с затворителем из сульфата натрия с марками по прочности до М300, соды до М600, с силикатным затворителем до М900, ШЩБ с заполнителями из гранодиоритового щебня и кварцевого песка классами по прочности до В20, морозостойкости до F400, водонепроницаемости до W4 на сульфате натрия, В40, F500, W20 на соде, В60, F800, W25 на силикатных затворителях. С заполнителями из карбонатного щебня и кварцевого песка, а также песчано-гравийной смеси и силикатных затворителях получены ШЩБ классов 30 и 40, соответственно.

Седьмая глава посвящена анализу результатов исследований влияния кремнеземистых и алюмосиликатных добавок на состав и структуру образцов камня КШЩВ, описанию механизмов процессов структурообразования, выявлению особенностей и построению моделей структуры и структурных элементов камня КШЩВ в зависимости от вида добавок.

Анализ состава новообразований камня КШЩВ, проведенный с помощью методов РФА и ТГ, ДТГ и ДСК, показал, что с введением кремнеземистых и алюмосиликатных минеральных добавок происходит увеличение степени гидролитической деструкции. Фиксируется снижение содержания аморфной фазы в составе новообразований образцов камня КШЩВ и увеличение объема продуктов твердения с участием кальция. Новообразованиями камня ШЩВ и КШЩВ являются кальцит, тоберморит, шабазит (СаNa₂)[Al₂Si₄0₁₂]6H₂0, гибшит 3СаО Al2O₃^.2SiO₂^.2H₂O. Выявлена взаимосвязь степени кристаллизации с долговременной прочностью камня. Установлено, что по мере возрастания содержания аморфного кремнезема увеличиваются скорость и глубина деструкции шлака, связанность щелочных оксидов в составе труднорастворимых продуктов твердения, снижается основность и повышаются вяжущие свойства продуктов твердения, снижается усадочное микротрещинообразование камня КШЩВ. Результаты электронномикроскопических исследований образцов камня КШЩВ (рис.16), показывают, что модифицированные ШЩК отличаются от бездобавочных более однородной и мелкозернистой структурой.

Основываясь на полученных экспериментальных данных по исследованию свойств и структуры камня КШЩВ построены модели, описывающие механизмы формирования структуры с добавками в зависимости от вида их активности (рис.17).

От состава и структуры вещества минеральных добавок зависит их влияние на состав дисперсионной среды, состав, толщину и характер развития межфазного слоя и т.д. С введением «физически» активных добавок увеличивается концентрация щелочного оксида на единицу массы шлака, то есть в теле камня присутствует избыточная щелочь. Благодаря этому создаются благоприятные условия для длительной гидратации шлака с невысокой дисперсностью, взаимодействия матрицы с поверхностью наполнителя, а на границе раздела ШЩВ - частицы КП или ОФС образуется «развивающаяся» контактная зона, эволюция которой во времени заключается в увеличении прочности сцепления вяжущего с наполнителем в результате развития рельефа поверхности частиц наполнителя, вызванного ее постепенной эрозией при высоком рН дисперсионной среды. Результатом взаимодействий компонентов вяжущей системы, является образование со временем дисперсно-упрочненного искусственного каменного композиционного материала, состоящего из 3-х структурных элементов - наращивающих прочность дисперсионной среды (прореагировавшая часть, поры, непрореагировавшие остатки частиц шлака), «развивающаяся» контактная зона, частицы наполнителя (рис.17 а).

Кремнезем в химически активной форме МК является активным участником образования камня. Аморфный кремнезем выводит катионную составляющую Са²⁺ из зерна шлака, что углубляет его гидролитическую деструкцию. Вывод Са²⁺ в твердую фазу смещает химическое равновесие между оксидами в сторону сохранения высокой концентрации Na₂O, в результате чего последний продолжает диспергировать шлак до достижения равновесных условий концентраций компонентов, характерных для бездобавочной системы шлак-щелочь. Параллельно с этим, в результате катионного обмена 2Nа⁺>Са^2+, независимо от вида примененного щелочного компонента, образуется едкая щелочь. Высока вероятность связывания ею аморфным кремнеземом с образованием силикатов натрия, анионная составляющая которых аналогична гидратированным первичным продуктам деструкции алюмокремнекислородного каркаса и служит их дополнительным резервом. В комплексе все это способствует увеличению концентрации продуктов деструкции, объема образования щелочноземельных низкоосновных гидросиликатов на ранних стадиях твердения, армирующих дисперсионную среду и обеспечивающих камню повышенные прочностные характеристики, ускорению вывода гидрозолей в твердую фазу, развитию и усложнению конденсационной и коагуляционной структуры. Поэтому с добавками МК камень КШЩВ приобретает повышенные прочностные характеристики как при сжатии, так и изгибе, повышаются призменная прочность и модуль упругости бетона, содержание щелочи в составе труднорастворимых продуктов твердения. Повышение аморфным кремнеземом степени гидролитической деструкции шлака может использоваться для снижения расхода щелочного компонента. Структура образцов камня КШЩВ с добавками МК и ЦСП описывается моделью, структурными элементами которой являются дисперсионная среда пониженной по сравнению с контрольным составом основности и усиленный каркас, образованный продуктами взаимодействия аморфного кремнезема с щелочным компонентом и продуктами гидратации шлака (рис.17 в).

а) б) в) г)

д) е) ж)

Рис. 16 Микрофотографии камня ШЩВ (а), КШЩВ с ОФС (б), КШЩВ с золой (в), КШЩВ с БКК (г), КШЩВ с МК (д), КШЩВ с ЦСП (е), ШЩВ (ж)

*Примечание: рис.а-е образцов камня, изготовленных с затворителем из соды, ж - с затворителем из жидкого стекла

а) б) в)

Рис. 17 Модели структур и структурных элементов камня КШЩВ с физически активными наполнителями (а), физически и химически активными (б) наполнителями, химически активными модификаторами (в): 1 - шлак, 2 - физически активная добавка, 3 - физически и химически активная добавка, 4 - химически активный модификатор, 5 - дисперсионная среда, 6 - «развивающийся» межфазный слой, 7 - «взаимопроникающий» межфазный слой, 8 - каркас

Размещено на http://www.allbest.ru/

При использовании как «физически», так и «химически» активных добавок реализуются оба механизма упрочнения с образованием волокнистого дисперсно-упрочненного композита, состоящего из дисперсионной среды, каркаса, частиц добавки и 2 видов контактных зон (рис.17 б). Механизм действия золы и БКК и формирования структуры более сложный, чем с мономинеральными и монофазовыми добавками, поскольку в структурообразовании помимо кристаллического и тонкодисперсного аморфного кремнезема принимают участие стекловидные частицы среднего и крупного размера. Частицы золы стекловидной структуры или аморфизированного глинистого вещества БКК ввиду высокой степени разупорядоченности структуры способны «замедленно» гидратироваться щелочью и образовывать собственные продукты взаимодействия с большей концентрацией кремнезема, обладающих вяжущими свойствами. В результате на границе дисперсионная среда - частицы стекловидной структуры формируется межфазный слой, который может быть охарактеризован как «взаимопроникающий» из-за более глубокого взаимодействия компонентов системы. В результате замедленной гидратации, со временем, начиная с поверхности, начинает происходить постепенное разрыхление щелочью структуры золы, переход продуктов реакции в коллоидную фазу, ее конденсация с формированием в результате оболочки, имеющей большую степень сродства со слоем ШЩВ, прилегающем к поверхности частиц золы. Это приводит к возникновению на более поздних стадиях дополнительного объема новообразований меньшей основности, взаимному проникновению слоев, возникновению контактов «срастания» и «врастания». Общая площадь границы раздела складывается из площадей «развивающейся» и «взаимопроникающей» контактных зон. В случае с добавкой из золы площадь «взаимопроникающей» контактной зоны больше площади «развивающейся» пропорционально содержанию кристаллической и аморфной фазы в золе, с добавкой БКК наоборот.

Выявленные при выполнении работы закономерности и установленные зависимости изменения свойств КШЩВ, растворов и бетонов на их основе, механизма процессов их структурообразования от влияния систем исследованных факторов, являются научными и экспериментальными основами управления структурой и свойствами композиционных шлакощелочных строительных материалов с силикатными и алюмосиликатными минеральными добавками.

В восьмой главе приведены сведения о ТУ и проектах ТУ на производство КШЩВ, результаты промышленной апробации шлакощелочных бетонов (ШЩБ) и расчета их экономической эффективности.

В 2006 году на заводе ЖБИ «Казметрострой» г.Казани были изготовлены 3 сегмента - блока кольца обделки тоннеля метрополитена. С целью снижения цементоемкости производства блоков обделки и строительства тоннеля метрополитена исследована возможности замены портландцемента на шлакощелочное вяжущее. Проведенный эксперимент показал, что разработанный на основе результатов исследований состав с затворителем - водным раствором жидкого стекла из ЦСП позволяет изготовлять железобетонные блоки колец тоннеля метрополитена, вполне соответствующих по предъявляемым к ним требованиям по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости. В настоящее время блоки установлены в тоннель с целью мониторинга.

Расчет экономической эффективности разработанных КШЩВ показал, что в зависимости от вида добавки и затворителя рациональные составы вяжущих до от 30 до 70% дешевле портландцемента соответствующих марок.

Основные выводы

1. На основе анализа научных, экспериментальных, технико-экономических и технологических разработок развиты научные представления о наполненных композиционных строительных материалах как управляемых системах, включающие учет: определяющих структуру и свойства факторов, классификацию наполнителей по составу и механизму влияния, топологические модели структуры, технологии совмещения компонентов и оценку эффективности наполнителей.

2. Разработаны теоретические и экспериментальные основы получения и управления структурой и свойствами композиционных шлакощелочных вяжущих с силикатными с содержанием кристаллической фазы 0 до 95-100% и алюмосиликатными с содержанием SiO₂ + Al₂O₃ 60-90% и аморфной фазы 17-65% при соотношении SiO_2: Al₂O₃ = (3,5-12,6):1 минеральными добавками природного и техногенного происхождения, растворов и бетонов на их основе. Развиты научные представления о механизмах твердения, структурообразования и формирования свойств камня композиционных шлакощелочных вяжущих с кремнеземистыми и алюмосиликатными добавками, взаимодействиях в системе шлак - щелочной компонент - минеральная добавка, направлениях повышения эффективности минеральных добавок в вяжущих системах и материалах на их основе.

3. Впервые выявлены закономерности и установлены зависимости изменения нормальной густоты и сроков схватывания, структуры и свойств камня композиционного шлакощелочного вяжущего от химического, минерального, фазового составов и дисперсности шлаков, кремнеземистых и алюмосиликатных добавок, их соотношения и способы совмещения, вида щелочного затворителя, условий и продолжительности твердения, определена значимость каждого из этих факторов в управлении свойствами теста и камня композиционных шлакощелочных вяжущих по группам химически инертных и активных минеральных добавок; определены диапазоны «эффективного» и «возможного» содержания добавок в составе вяжущего. Установлены коэффициенты эффективности добавок по влиянию на прочность камня вяжущих, которые в зависимости от вида и дисперсности компонентов и условий твердения имеют показатели в пределах для: кремнеземистых от 0,1 до 1,9; алюмосиликатных от 0,9 до 4,86.

4. Впервые установлены зависимости свойств камня, растворов и бетонов на основе ШЩВ от удельной поверхности в диапазоне 300-900 м²/кг и микрогранулометрии шлаков. Выявлено, что наибольшие показатели плотности и прочности и наименьшие по водопоглощению минеральная матрица ШЩВ приобретает при дисперсности шлаков 600-700 м²/кг. Этой тонкости помола соответствует распределение зерен шлакового стекла по размерам, при котором преобладающей является фракция размером 0-5 мкм, и ее количественное содержание превышает содержание фракции 5-10 мкм - в 1,5-1,7 раза для нейтрального шлака (2,1-2,4 для кислого), фракции 10-20 мкм - в 1,2-1,5 раза (1,7-2,2), фракции 20-100 мкм в 1,7-2,5 (2,3-3,3).

С помощью метода лазерной диспергации определены размеры частиц шлака, количественное содержание и соотношение фракций, при которых составы имеют свойства рядовых, высокопрочных, нормально-, быстро- и особобыстротвердеющих шлакощелочных вяжущих.

5. Определены эффективные способы совмещения шлака и добавок - при раздельном или совместном помоле, оптимальные параметры их диспергации. Для добавок, вводимых при раздельном измельчении, установлен рациональный уровень дисперсности при минимальной допустимой тонкости помола основного компонента шлака 300 м²/кг. Результаты исследования свойств составов, получаемых совместным измельчением, на основе результатов экспериментальных данных и математической модели, подтвердили вывод о соответствии максимальных прочностных характеристик искусственного камня Sуд дисперсной фазы КШЩВ - 600-700 м²/кг. Энергозатраты на помол разработанных составов не превышают, а в некоторых случаях ниже затрачиваемых на диспергацию шлаков до Sуд 300 м²/кг.

6. Наполнение минеральной матрицы из ШЩВ молотыми химически неактивными добавками КП и ОФС при Sуд, в 1,6-2,6 раза превосходящей Sуд шлака, позволяет заменить шлак в составе вяжущего до 50% без увеличения энергозатрат на помол компонентов и снижения прочностных характеристик относительно бездобавочного вяжущего с получением КШЩВ марок до 800 и ШЩБ классов до В60 (с повышенным до 20% модулем упругости).

7. Введение добавок тонкодисперсной золы позволяет решать задачи шлакозамещения до 50%, повышения прочности камня до 62%, снижения образования высолов, с получением КШЩВ марок до М500 и ШЩБ классов до В30 с активатором из карбоната натрия с повышенными призменной прочностью и до 40% модулем упругости. Выявлено, что влияние добавок золы на прочность камня КШЩВ усиливается с увеличением основности шлака, дисперсности золы до определенных пределов и температуры твердения КШЩВ. Установлено, что помол золы до дисперсности более 500-800 м²/кг нецелесообразен. Молотая сверхкислая зола при Sуд 200-800 м²/кг для ШЩВ представляет собой добавку, участвующую в структурообразовании камня как на ранних, так и на поздних стадиях твердения, и сочетающей свойства наполнителя и высокоактивного минерального модификатора.

8. Молотые добавки глин в обожженном состоянии в виде боя керамического кирпича, как и зол, сочетая свойства наполнителя и активной добавки, образуют диапазоны как «возможного» - до 60%, так и «эффективного» присутствия - до 30% в КШЩВ, снижают содержание свободной щелочи в теле бетона. Установлено, что совместный помол шлака и БКК способствует более полной реализации потенциальной активности добавки при формировании структуры и свойств камня КШЩВ. На активаторах из карбоната и силиката натрия разработаны составы рядовых, высокопрочных и особобыстротвердеющих бездобавочных и с добавками молотого боя керамического кирпича шлакощелочных бетонов марок по прочности от М300 до М1100, по морозостойкости от F300 до F800 и по водонепроницаемости W10-W25.

9. Впервые показана возможность комплексного применения карбонатно-кремнистых цеолитсодержащих пород для получения ШЩВ и КШЩВ, растворов и бетонов на их основе, в качестве эффективных минеральных модификаторов и сырья для производства растворов силикатов натрия. Установлена эффективность использования цеолитсодержащих добавок в области малых добавок - до 10% для повышения прочности КШЩВ с щелочными компонентами из силиката, карбоната и сульфата натрия, увеличения водостойкости. Получены КШЩВ с ЦСД с затворителем из сульфата натрия марками по прочности до М300, соды до М600, с силикатным затворителем до М900, КШЩВ с ЦСД на растворе соды с низкой плотностью 1,11 г/см³ марками по прочности до М500, шлакощелочные бетоны на основе КШЩВ с ЦСД с заполнителями из гранодиоритового щебня и кварцевого песка марками по прочности до М300, морозостойкости до F400, водонепроницаемости до W4 на сульфате натрия, М500, F500, W20 на соде, М800, F800, W25 на силикатных затворителях.

10. Установлено, что ШЩБ на основе КШЩВ с добавками из КП, ОФС, золы, БКК, ЦСП, имеют пониженные, но остающиеся тем не менее на высоком уровне, морозостойкость и водонепроницаемость.

11. Установлена высокая эффективность добавок МК для совершенствования свойств камня, растворов и бетонов на основе КШЩВ, заключающаяся в пластифицирующем действии, значительном повышении прочности с ранних сроков твердения с получением ШЩВ М500 и ШЩБ В30 при активации несиликатным щелочным компонентом - водным раствором соды, устранении высолообразования, повышении модуля упругости до 26%, призменной прочности, морозостойкости F700 и сохранении на уровне контрольного водонепроницаемости ШЩБ W20.

12. Впервые выявлено влияние кремнеземистых и алюмосиликатных минеральных добавок на фазовый и минеральный состав, микроструктуру камня КШЩВ. С помощью методов рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии установлено, что кремнеземистые и алюмосиликатные минеральные добавки способствуют более полному взаимодействию шлака и щелочного компонента, за счет увеличения глубины диспергации шлака, взаимодействия минеральной добавки с щелочным компонентом и продуктами гидратации шлака, способности добавки образовывать собственные элементы структуры камня КШЩВ, происходит увеличение объема новообразований, образование более равномерной, однородной, тонкозернистой структуры с меньшим содержанием усадочных микротрещин.

С помощью метода сканирующей электронной микроскопии выявлено, что в присутствии кремнеземистых добавок - ОФС, КП, МК, а также сверхкислой золы снижается основность состава новообразований как в контактной зоне матрицы и добавки, так и в межзерновом пространстве цементного камня.

13. Установлены закономерности изменения кубиковой и призменной прочности, модуля упругости, средней плотности, водопоглощения, водонепроницаемости и морозостойкости бетонов в зависимости от вида разработанных вяжущих и заполнителей. На основе выявленных закономерностей и установленных зависимостей разработаны вяжущие, растворы и бетоны:

- нормально-, быстро- и особобыстротвердеющие композиционные шлакощелочные вяжущие марок до 1200,

- бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих классов по прочности до В80, по морозостойкости до F800 и по водонепроницаемости до W25.

14. Проведены опытно-промышленные испытания шлакощелочного бетона с затворением раствором жидкого стекла и цеолитсодержащей породы с изготовлением железобетонных блоков кольца тоннеля Казанского метрополитена, по свойствам отвечающим проектным. Разработаны ТУ 57440-001-46140373-0007 и два проекта технических условий на производство КШЩВ с силикатными и алюмосиликатными минеральными добавками. Расчетная себестоимость 1-ой тонны КШЩВ в зависимости от вида шлака и затворителей и минеральных добавок и марки ниже стоимости бездобавочного ШЩВ более чем на 10% и на 30-70% стоимости портландцемента.

Основные положения и результаты диссертации изложены в следующих публикациях

I. В журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендуемых ВАК:

1. Рахимова, Н.Р. Состояние и перспективные направления развития исследований и производства композиционных шлакощелочных вяжущих, растворов и бетонов / Н.Р. Рахимова // Строительные материалы. 2008. №9. с. 77-80.

2. Рахимова, Н.Р. Композиционные шлакощелочные вяжущие, растворы и бетоны на их основе / Н.Р. Рахимова // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. Воронеж. №4(12). 2008. с. 110-118.

3. Рахимова, Н.Р. Влияние добавок на марку композиционного вяжущего и свойства бетона на его основе / Н.Р. Рахимова // Промышленное и гражданское строительство. 2008. №5. с. 43-44.

4. Рахимова, Н.Р. Состав и структура камня композиционного шлакощелочного вяжущего с добавкой отработанной формовочной смеси / Н.Р. Рахимова // Известия ВУЗов. Строительство. 2008. №1. с. 45-49.

5. Рахимова, Н.Р. Влияние добавок молотого боя керамического кирпича на состав и микроструктуру камня композиционного шлакощелочного вяжущего / Н.Р. Рахимова // Башкирский химический журнал. 2007. Том 14. №4. с. 83-86.

6. Рахимова, Н.Р. Влияние добавок молотого кварцевого песка на кинетику твердения композиционного шлакощелочного вяжущего / Н.Р. Рахимова // Строительные материалы. 2007. №7. с. 78-79.

7. Рахимова, Н.Р. Шлакощелочные вяжущие с добавками молотого боя керамического кирпича / Н.Р. Рахимова // Известия КазГАСУ. №2(8). 2007. с. 83-88.

8. Рахимова, Н.Р. Влияние добавок молотых компонентов мелкозернистого бетона на свойства композиционных шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, Г.А. Фатыхов, Д.П. Кузнецов // Известия ВУЗов. Строительство. 2009. №8. с. 11-15.

9. Рахимова, Н.Р. Использование доменных шлаков и боя керамического кирпича в производстве шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Экология и промышленность России. 2008. №4. с. 10-12.

10. Рахимова, Н.Р. Прочность камня композиционных шлакощелочных вяжущих с цеолитсодержащими добавками / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Известия КазГАСУ. 2008. №2(10). с. 131-134.

11. Рахимова, Н.Р. Композиционные шлакощелочные вяжущие и бетоны на их основе для транспортного строительства / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, М.М. Рахимов // Транспортное строительство. 2008. №1. с. 24-28.

12. Рахимова, Н.Р. Влияние тонкости помола шлака с добавкой боя керамического кирпича на среднюю плотность и водопоглощение камня композиционного шлакощелочного вяжущего / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, А.А. Соколов // Известия ВУЗов. Строительство. 2007. №5. с. 17-22.

13. Рахимова, Н.Р. Влияние вида и содержания цеолитсодержащих добавок на прочность камня композиционных шлакощелочных вяжущих с содовым затворителем / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Вестник Томского ГАСУ. 2007. №2(15). с. 191-198.

14. Рахимова, Н.Р. Влияние содержания и дисперсности добавок молотой отработанной формовочной смеси на нормальную густоту и сроки схватывания теста композиционного шлакощелочного вяжущего / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Известия ОрелГТУ. Сер. Строительство. Транспорт. 2007. №1/13(529). с. 66-69.

15. Хабибуллина, Н.Р. Повышение эффективности шлакощелочных вяжущих и бетонов / Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // Бетон и железобетон. №5. 2006. с. 15-17.

16. Хабибуллина, Н.Р. О влиянии добавок цеолитсодержащих пород на состав и структуру шлакощелочного камня на основе композиционного шлакощелочного вяжущего / Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // Известия ВУЗов. Строительство. №9. 2006. с. 21-25.

17. Рахимов, М.М. Композиционные шлакощелочные вяжущие с цеолитсодержащими добавками / М.М. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // Известия ВУЗов. Строительство. 2005. №6. с. 33-35.

18. Рахимов, Р.З. Бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих / Р.З. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина, М.М. Рахимов, А.А. Соколов, Р.Ф. Гатауллин // Строительные материалы. №8. 2005. с. 16-17.

19. Рахимов, Р.З. Композиционные шлакощелочные вяжущие / Р.З. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина, А.А. Соколов, Р.Ф. Гатауллин, М.М. Рахимов, Т.П. Конюхова // Строительные материалы. №5. 2005. с. 30-32.

II. Патенты на изобретения.

20. Пат. 2271343 Российская Федерация, С1 С04В 7/153. Вяжущее / Рахимов М.М., Хабибуллина Н.Р., Рахимов Р.З., Конюхова Т.П., Михайлова О.А., Соколов А.А.; опубл. 10.03.2006, Бюл. №7. 4 с.

21. Пат. 2273610 Российская Федерация, С1 С04В 7/153. Способ получения вяжущего / Рахимов М.М., Хабибуллина Н.Р., Рахимов Р.З., Биккинина Х.Г., Шарафутдинова Р.Х., Гатауллин Р.Ф.; опубл. 10.04.2006, Бюл. №10. 6 с.

22. Пат. №2287498 Российская Федерация, С1 С04В 7/153. Вяжущее / Гатауллин Р.Ф., Хабибуллина Н.Р., Рахимов Р.З., Александров А.В., Морогов В.И., Рахимов М.М.; опубл. 20.11.2006, Бюл. №32. 4 с.

23. Пат. №2289551 Российская Федерация, С1 С04В 7/153. Вяжущее / Гатауллин Р.Ф., Хабибуллина Н.Р., Рахимов Р.З., Рахимов М.М.; опубл. 20.12.2006, Бюл. №35. 3 с.

24. Пат. №2296724 Российская Федерация, С1 С04В 7/153. Вяжущее (варианты) / Соколов А.А., Хабибуллина Н.Р., Рахимов Р.З., Рахимов М.М.; опубл. 10.04.2007, Бюл. №10. 7 с.

III. В других изданиях.

25. Rakhimova, N.R. Properties of the slag-alkaline bindings - specific surface and granulometric of ground blast furnace slags relation / Rakhimova N.R., Rakhimov R.Z. / N.R. Rakhimova // - 2009. 17. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht. Band 1. Weimar. p.1-0499-0504.

26. Rakhimova, N.R. The influence of the type and content zeolite containing addings on the properties and composition slag-alkaline bindings with liquid glass solution / N.R. Rakhimova, R.Z. Rakhimov // Non-Traditional Cement & Concrete III. Proceedings of the International Symposium. Brno, June 10-12, 2008. р.640-646.

27. Rakhimov, R.Z. Properties, composition and structure of the slag-alkaline stone with microsilica adding / R.Z. Rakhimov, N.R. Rakhimova // Non-Traditional Cement & Concrete III. Proceedings of the International Symposium. Brno, June 10-12, 2008. р. 647-652.

28. Rakhimova, N.R. Compositional slag-alkaline bindings / N.R. Rakhimova, R.Z. Rakhimov // 16. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht. Band 1. Weimar. p.1171-1176. 2006.

29. Рахимова, Н.Р. Влияние микрокремнезема на свойства бетона на основе шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова // Жилищное строительство. 2007. №7. с. 22-23.

30. Рахимова Н.Р. Газобетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, Г.А. Фатыхов, Д.П. Кузнецов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. Технологии бетонов. 2009. №7-8 (36-37). с. 34-35.

31. Рахимова, Н.Р. Композиционные шлакощелочные пенобетоны / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, Д.С. Смирнов, Г.А. Фатыхов // Вестник ОСН РААСН, Вып.13, Москва-Орел, 2009. с. 66-70.

32. Рахимова, Н.Р. Актуальность, состояние и перспективные направления развития исследований и производства композиционных шлакощелочных вяжущих, растворов и бетонов на их основе / Н.Р. Рахимова // 2008. М-лы межд.конгресса «Наука и инновации в строительстве SIB-2008», Современные проблемы строительного материаловедения и технологии, Т.1, с. 441-480.

33. Рахимова, Н.Р. Влияние дисперсности и гранулометрического состава молотых шлаков на свойства шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №11. 2008. с. 16-18.

34. Рахимова, Н.Р. Композиционные шлакощелочные вяжущие и бетоны на их основе для гидротехнического строительства / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Вестник Волжского регионального отделения РААСН. вып.11. Нижний Новгород. 2008. с. 124-132.

35. Рахимова, Н.Р. Влияние вида и содержания цеолитсодержащих добавок на прочность камня композиционных шлакощелочных вяжущих с сульфатнатриевым затворителем / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // «Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения». М-лы Всероссийской научно-практической конференции. Казань. 15-16 мая 2008. 220-223.

36. Рахимова, Н.Р. Свойства композиционных шлакощелочных вяжущих и строительных растворов на их основе с добавками молотого боя керамического кирпича / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Региональная архитектура и строительство. ПГУАС. Пенза. №1(4)/2008. с. 35-40.

37. Рахимова, Н.Р. Влияние химического и минерального состава добавок молотого боя керамического кирпича на прочность композиционных шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, А.А. Соколов // Актуальные проблемы проектирования и строительства объектов АПК России: Сб.науч.тр./ФГУП «НИПИгипропромсельстрой». Саратов, 2007. 344 с.

38. Рахимова, Н.Р. Молотый шлак - ценное сырье для производства стройматериалов / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов // Строительная газета. №29. 20 июля 2007. с. 4.

39. Рахимова, Н.Р. Влияние содержания и дисперсности добавок молотого кварцевого песка на нормальную густоту и сроки схватывания теста композиционного шлакощелочного вяжущего / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, Р.Ф. Гатауллин // Вестник Волжского регионального отделения РААСН. Вып.№10. Н.Новгород: 2007. с. 95-99.

40. Рахимова, Н.Р. Влияние добавок золы на свойства шлакощелочных вяжущих и бетонов / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, Р.Ф. Гатауллин // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №3. 2007. с. 36-37.

41. Рахимова, Н.Р. Влияние способа введения добавки молотого боя керамического кирпича на свойства композиционных шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, А.А. Соколов // Вестник Волжского регионального отделения РААСН. Вып.№10. Н.Новгород: 2007. с. 100-102.

42. Рахимова, Н.Р. Влияние содержания и тонкости помола добавок кварцевого песка на прочность камня композиционного шлакощелочного вяжущего в различных условиях твердения / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, Р.Ф. Гатауллин // Вестник отделения строительных наук РААСН. Вып.№11. Курск.2007. с. 357-361.

43. Рахимова, Н.Р. Композиционные шлакощелочные вяжущие с добавками молотого боя керамического кирпича и бетоны на их основе / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, А.А. Соколов // Проект и реализация - гаранты безопасности жизнедеятельности: Тр. общего собрания РААСН 2006 г.: СПб гос.архит.строит.ун-т, 2006. Т.1. с. 216-222.

44. Рахимова, Н.Р. Влияние тонкости помола на сроки схватывания композиционных шлакощелочных вяжущих с добавками молотого боя керамического кирпича / Н.Р. Рахимова, Р.З. Рахимов, А.А. Соколов // Вестник Волжского регионального отделения. Выпуск 9/ Н.Новгород: ННГАСУ, 2006. с. 107-110.

45. Хабибуллина, Н.Р. Исследование состава и структуры искусственных шлакощелочных камней на основе композиционных шлакощелочных вяжущих / Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов, М.М. Рахимов, А.А. Соколов, В.П. Морозов // «Достижения, проблемы и направления развития теории и практики строительного материаловедения», Сб.докл. X Академических чтений РААСН. Пенза-Казань. 2006. с. 406-408.

46. Рахимов, Р.З. Достижения, проблемы и перспективные направления развития исследований производства шлакощелочных вяжущих и бетонов / Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // «Достижения, проблемы и направления развития теории и практики строительного материаловедения», Сб.докл. X Академических чтений РААСН. Пенза-Казань. 2006. с. 57-59.

47. Рахимов, Р.З. Бетоны на основе композиционных шлакощелочных вяжущих / Р.З. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина, М.М. Рахимов, А.А. Соколов, Р.Ф. Гатауллин // «Бетон и железобетон - пути развития». Сб.докл. II Всероссийской (международной конференции по бетону и железобетону). 2005. Москва. с. 380-384.

48. Соколов, А.А. Композиционные шлакощелочные вяжущие в современном строительстве / А.А. Соколов., Р.Ф. Гатауллин, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // Материалы V-ой науч.практ. конф. молодых ученых и специалистов «Наука, инновация, бизнес». Экоцентр. Казань. 2005. с. 146-147.

49. Рахимов, М.М. Композиционные шлакощелочные вяжущие с использованием цеолитсодержащего и глинистого сырья / М.М. Рахимов, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов, Т.П. Конюхова // Вестник Волжского регионального отделения РААСН, вып. 8, 2005 г., Нижний Новгород. с. 111-114.

50. Гатауллин, Р.Ф. Исследование влияния добавок отработанных формовочных смесей на свойства композиционных шлакощелочных вяжущих / Р.Ф. Гатауллин, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов, А.В. Александров, В.П. Морозов // Вестник отделения строительных наук РААСН, вып. 9, 2005г., Белгород, с. 160-163.

51. Гатауллин, Р.Ф. Композиционные шлакощелочные вяжущие с кремнеземистыми добавками / Р.Ф. Гатауллин, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // «Проблемы и достижения строительного материаловедения». Сб.докладов межд. науч.практ. Интернет-конференции, Белгород, 2005. с. 32-33.

52. Соколов, А.А. Исследование влияния удельной поверхности и гранулометрического состава шлака на свойства шлакощелочных вяжущих / А.А. Соколов, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // «Проблемы и достижения строительного материаловедения». Сб.докладов межд. науч.практ. Интернет-конференции, Белгород, 2005. с. 216-218.

53. Рахимов, М.М. Шлакощелочные вяжущие с добавками цеолитсодержащих пород / М.М. Рахимов, А.А. Соколов, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // Вестник Волжского регионального отделения РААСН, вып. 7 2004г., Нижний Новгород, с. 145-148.

54. Гатауллин, Р.Ф. Шлакощелочные вяжущие на основе доменного шлака с добавкой золы Рязанской ГРЭС / Р.Ф. Гатауллин, Н.Р. Хабибуллина, Р.З. Рахимов // «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения», 8 Акад. чтения РААСН, Самара 2004, с. 131-133.