Повышение эффективности строительных материалов за счет механохимической активации бесклинкерных вяжущих композиций

Важным фактором, определяющим свойства силикатного камня, является, помимо фазового состава новообразований, их микро- и субмикроструктура. Введение в состав вяжущих химических активаторов позволяет регулировать микроструктуру затвердевающего камня и, соответственно, его физико-механические свойства. Добавка, например, Na₂SO₄, увеличивает щелочность раствора и растворимость перлита, золы, вулканического шлака, что ускоряет пуццолановую реакцию. Ускорение пуццолановой реакции и образование большого количества AF_t фазы гидросульфоалюмината кальция (ГСАК) благодаря ионам SO₄^2- увеличивает прочность ИКВ. В Na₂SO₄ активированных вяжущих (рис.12) все частицы золы окружены кристаллогидратами коллоидного размера и игольчатыми кристаллами.

Рис. 12. Электронно-микроскопический анализ известково-зольного камня (после 28 дней твердения): а - ИЗВ; б - поверхность ИЗВ-камня + Na₂SO₄; в - продукты гидратации в порах ИЗВ-камня + Na₂SO₄

Образующийся при дальнейшем протекании реакций гидратации “коагулированный гель” гидросиликатного состава заполняет поры в физической структуре затвердевшего камня, вызывая повышение его плотности: игольчатые кристаллы ГСК и ГСАК идентифицируются на поверхности (рис.12,б); во внешней части оболочки, обращенной в межзерновое пространство, растут хорошо оформленные игольчатые кристаллы, преимущественно ГСК (рис. 12, в).

Результаты измерения пористости методом низкотемпературной адсорбции азота показали, что образцы, приготовленные на основе активированного ИКВ теста, имеют меньшую пористость при различных температурах твердения по сравнению с исходной золой (табл.4).

По мере увеличения температуры размер пор изменяется от десятков нм до 1,9 нм, суммарная пористость силикатного камня снижается, т.е. он становится плотнее. При этом объем мелких и ультрамелких пор растет вследствие возрастания в твердой фазе низкоосновных ГСК - тоберморитового геля. Увеличение суммарной удельной поверхности гидратированного ИЗВ свидетельствует о высокой дисперсности продуктов реакции и микропористости структуры, что предопределяет повышение его прочности через 3 суток твердения в 2-3 раза по сравнению с контрольными образцами.

Таблица 4 Площадь поверхности, объем и радиус пор, сорбционная способность к азоту золы и ИЗВ при различных температурах

При активации ИКВ с ПАВ интенсифицируются процессы измельчения, уменьшается В/В-отношение, улучшаются реологические свойства вяжущих, повышается их прочность (рис.13). Появление на рынке строительных материалов нового класса эффективных ПАВ - гиперпластификаторов обеспечивает снижение водопотребности вяжущих веществ при их содержании 0,2-0,4% не менее чем на 20-25% при повышении прочностных показателей на 50-70%. Введение ПАВ с водой оказывает меньший эффект на снижение В/В-отношения и повышение прочности по сравнению с совместным сухим измельчением. Введение активаторов - ПАВ при помоле обусловливает снижение сил сцепления продуктов помола и, соответственно, их способность к агломерации.

Рис.13. Влияние вида и количества ПАВ на водовяжущее отношение и прочность ИПВ

Активация ИКВ комплексными добавками, состоящими из ПАВ и активаторов твердения - сульфатов и хлоридов, ускоряет их твердение не только при повышенных температурах, позволяя уменьшить цикл ТВО на 2-4 часа без ухудшения прочностных свойств бетона, но и обеспечивает эффективное твердение бетонов при отрицательных температурах. При этом ускорители твердения одновременно выполняют функциональную роль противоморозных добавок, обладающих криоскопическим эффектом. Энергетические затраты на процессы твердения вяжущих уменьшаются на 15-30% за счет сокращения цикла ТВО.

Полученные гидроактивированные КАСВ можно успешно использовать для производства мелкозернистых бетонов, стеновых материалов и изделий на их основе. Гидромеханоактивация КАСВ в присутствии воды позволила получить при использовании кислотостойких заполнителей - кварцитового песчаника, кварцевого песка, золы - бетон повышенной коррозионной стойкости (табл.5), твердеющего в условиях автоклавной обработки (Р=0,6 МПа; ф=1,5+5+1,5 ч) и при сушке (t=80-90⁰С; ф=5-7 ч). Автором разработаны оптимальные составы мелкозернистого коррозионностойкого бетона с использованием различных сырьевых материалов, определены его физико-механические свойства, исследована долговечность бетона.

Определение оптимального состава коррозионностойкого бетона проводилось методом математического планирования эксперимента, в частности, полным факторным экспериментом (ПФЭ) по методу Бокса-Уилсона. Устанавливали функциональную зависимость между оптимизируемым свойством - пределом прочности при сжатии образцов бетона (Y) и входными параметрами - содержанием в бетоне, в масс.% : тонкодисперсной золы (перлита) (X₁); силикат-глыбы (X₂). Третьим фактором (Х₃) было водотвердое отношение.

Путем определения предельных значений факторов, обеспечивающих получение безавтоклавного бетона на КАСВ марок М300-М400, установлено, что для получения мелкозернистого бетона требуемой марки необходимо: содержание тонкодисперсного перлита (золы) в бетоне - 30 - 35 % по массе; содержание силикат-глыбы - 20 - 25 % по массе; водотвердое отношение - 0,28 - 0,31. Содержание заполнителя в бетоне - 40-50 % по массе. Предел прочности при сжатии коррозионностойкого золобетона после сушки (МПа) описывается уравнением:

Y = 397 + 32,7X₁ + 47,5 X₂ - 11,0 X₃ - 10,25X₁X₂. (12)

Вид функции отклика, построенной с использованием пакета прикладных программ Maple 7, показывает, что увеличение прочности бетона при варьировании указанных факторов происходит по линейной зависимости.

На оптимальном составе были проведены классификационные испытания бетона на сульфатостойкость, кислотостойкость, водостойкость, стойкость бетона в условиях искусственной карбонизации, морозостойкость. Золобетон (ЗБ) оптимального состава имеет водостойкость в пределах 0,72-0,74 с использованием золы как заполнителя и 0,76-0,78 с использованием кварцитов, перлитобетон (ПБ) - 0,84 - 0,86 и 0,87-0,89 с использованием золы и кварцитов соответственно после 2-х суток хранения, в дальнейшем наблюдается некоторое падение коэффициента размягчения - до 0,70-0,85 к 60-суточному хранению в воде. Разработанные бетоны являются водостойкими материалами из-за повышенного содержания нерастворимого отвердевшего кремнегеля Si(OH)₄, а также связывания щелочей в малорастворимые гидроалюмосиликаты натрия.

При испытании бетона на сульфатостойкость бетонные образцы выдерживались 6 месяцев в эквимолярных растворах сульфатов натрия и магния. Для сопоставления параллельно по этой же методике испытывали бетон на портландцементе и сульфатостойком цементе. Показатель сульфатостойкости бетона на гидроактивированном композиционном перлитовом вяжущем повысился до 103%, поэтому он может быть рекомендован для использования в строительных конструкциях, подвергающихся воздействию сульфатной агрессии.

Кислотостойкость бетонов на основе КАСВ с использованием силикат-глыбы в качестве активизатора выше кислотостойкости бетонов на основе жидкого стекла с кремнефтористым натрием (92,73 - 93,72 %), применяемых в настоящее время в качестве кислотостойких материалов.

Исследования показали высокую стойкость бетонов на КАСВ в условиях углекислотной коррозии. Проведенные испытания на изменение прочности коррозионностойкого бетона при карбонизации показали, что в процессе карбонизации происходит повышение прочности бетонов, и оно составляет для бетонов на КАСВ - 24 - 30% и для бетонов на цементе - 17%. Использование такого бетона возможно как в условиях контакта с грунтовыми водами и промышленными средами с повышенным содержанием углекислоты, так и в воздушных загазованных бассейнах с высоким содержанием углекислого газа.

Коррозионная стойкость и долговечность предлагаемого бетона с использованием безводного силиката натрия (табл.5) выше коррозионной стойкости бетона с использованием жидкого стекла, что объясняется повышенной плотностью разработанного бетона, формование которого осуществляется с использованием вибрации при незначительных усилиях пригруза Р=0,002 МПа в течение 60-90 с, и отсутствием избытка щелочи. Использование щелочной добавки в твердом виде позволяет регулировать количество щелочи в бетоне, не допуская её избытка.

Себестоимость производства коррозионностойких изделий на композионных алюмосиликатных вяжущих - тротуарных плит и плит для пола для предприятий пищевой и химической промышленности на 10-20% ниже себестоимости изделий на сульфатостойком цементе. Производство коррозионностойких материалов и изделий на основе КАСВ позволяет расширить сырьевую базу за счет использования местного природного и техногенного сырья.

Таблица 5 Физико-механические свойства и коррозионная стойкость бетона на основе КАСВ

МХА бесклинкерных вяжущих композиций в энергонапряженных аппаратах с высокими эксплуатационными свойствами нашла также применение при производстве силикатных бетонов, силикатного кирпича, ячеистого бетона, отделочных материалов, шлакобетонов.

Помольные установки для получения активированных вяжущих могут быть стационарными и находиться на заводах ЖБИ или полигонах, а также мобильными с расположением непосредственно на строительных площадках.

МХА бесклинкерных вяжущих позволила перейти с традиционно используемой при производстве силикатных материалов и изделий автоклавной обработки на безавтоклавную, что снижает энергетические затраты на производство этих материалов, а активация вяжущих в присутствии воды позволила использовать некачественную известь с высоким содержанием пережога для производства легких и тяжелых бетонов. Безавтоклавная технология позволяет изготавливать изделия с заданными свойствами непосредственно на заводах железобетонных изделий без дополнительных затрат на переоборудование существующих технологических линий или на заводах по производству силикатных изделий.

Определение оптимальных составов активированных вяжущих, строительных материалов на их основе проводилось с использованием методов математического планирования эксперимента для трех и четырех факторов. В качестве исследуемых характеристик композиций были определены предел прочности при сжатии в стандартные сроки. После комплексного метода исследований, включающего системный анализ и экспериментальные исследования, математическое моделирование, методы математической статистики, были получены уравнения регрессии, количественно характеризующие влияние состава, условий активации и твердения на свойства материалов. Для силикатных бетонов, полученных с использованием некондиционной извести, составлены следующие уравнения регрессии:

- для легкого бетона:

Y = 12,41 -0,09x₁ +0,14x₂ + 0,14x₃ + 0,21x₄, (13)

где x_l - содержание вяжущего, масс.%, х₂ - содержание полевошпатового песка, масс%; х_З - содержание легкого заполнителя, масс. %; х₄ - время пропаривания, ч;

- для плотного бетона:

Y =42,49-0,06x₁+0,16x₂+0,19x₃-0,04x₄ , (14)

где x_l - содержание вяжущего, масс.%; х₂ - содержание полевошпатового песка, масс. %; х_З - время ТВО; ч; х₄ - водовяжущее отношение.

На основе ИПВ получен силикатный бетон безавтоклавного твердения М150-М250 с использованием различных заполнителей, водостойкостью Кр=0,77-0,85, марка по морозостойкости-F50, теплопроводность 0,92 Вт м/⁰С, усадочные деформации лежат в пределах 0,10-0,15 мм/м. Введение добавки С-3 в состав ИПВ приводит не только к снижению расхода воды для получения силикатного бетона при одинаковой подвижности, но и определяет изменение структуры затвердевшего бетона. При постоянном В/В отношении происходит рост эффективного радиуса пор до r_эфф = 2х10^-2 см вследствие эффекта воздухововлечения. Равномерно распределенные поры данного радиуса способствуют увеличению морозостойкости бетона с F50 до F100-150. Увеличение морозостойкости связано, помимо демпфирующего эффекта, с существенным снижением деструктирующего воздействия осмотического давления твердеющего бетона. В результате бетон имеет минимальное содержание микротрещин и сообщающихся пор.

Особый эффект достигается при использовании активированного ИПВ для производства силикатного кирпича. Получен кирпич автоклавного твердения М250 при Р=0,4 МПа с использованием песка в качестве заполнителя, что превышает прочность заводского силикатного кирпича в 2 раза при снижении давления автоклавной обработки в 2 раза, и М100-М125 с использованием золошлаковых отходов, а также кирпич безавтоклавного твердения марок М100-М150. Использование отходов теплоэнергетики позволило не только получить кирпич, соответствующий требованиям стандартов, но и снизить среднюю плотность кирпича и, соответственно, повысить теплозащитные свойства стенового материала.

Повышение коррозионной стойкости малоразмерных строительных изделий может быть достигнуто обработкой их поверхности низкотемпературной плазмой. Для реализации обработки, в частности, кирпича, была предложена конструктивная схема плазмотрона на основе использования расходуемого графитового электрода, устанавливаемого под углом к направлению потока плазменных струй. При обработке поверхности силикатных изделий низкотемпературной плазмой на поверхности образуется стекловидное покрытие, представляющее собой кварцсодержащее стекло с небольшим количеством высокотемпературной формы псевдоволластонитового компонента.

Интерес представляет производство облицовочной плитки безавтоклавного твердения на основе ИПВ с использованием пластифицирующих добавок. МХА вяжущего позволяет перейти с традиционно используемых методов формования силикатобетонных смесей к вибролитьевой технологии и получить гладкую высококачественную лицевую поверхность изделий различной формы. Эффективность производства облицовочной плитки заключается в снижении водотвердого отношения за счет введения ПАВ; повышении прочности на сжатие и изгиб; улучшении декоративных свойств; повышении коэффициента отражения, характеризующего степень белизны материала; расширении ассортимента выпускаемой плитки за счет использования пигментов широкой цветовой гаммы и снижении себестоимости 1 м² плитки по сравнению с облицовочной плиткой на основе портландцемента, за счет меньшей стоимости материалов, применяемых в бесклинкерном вяжущем, на 10-30 %. Кроме того, для отделочной плитки на основе ПЦ характерно появление высолов на поверхности, для предотвращения образования которых используют специальные добавки. При производстве силикатной плитки данная проблема сводится к минимуму, поскольку вся свободная известь связывается в малорастворимые ГСК и гидроалюмосиликаты кальция.

С использованием метода математического планирования эксперимента предел прочности при сжатии облицовочной плитки (МПа) после ТВО описывается уравнением:

= 28,4 + 5,4х₂ + 4,4х₃ - 0,3 х₁х₂ + 0,4х₂х₃, (15)

где х₁ - содержание С-3, масс.%. ; х₂ - время измельчения вяжущего, мин; х_{3 -} содержание вяжущего в силикатной смеси, масс. %.

На основе полученного уравнения регрессии построены номограммы, показывающие изменение прочности силикатной плитки в зависимости от содержания суперпластификатора, вяжущего и времени его измельчения (рис.14).

С использованием МХА получен цветной силикатный кирпич и отделочная плитка. Для получения силикатных изделий различной насыщенности цвета следует вводить минеральные пигменты в количестве от 0,5 до 3%. Указанные малые количества пигментов позволяют придать разнообразную окраску, сохранив физико-механические свойства силикатных изделий. Основными условиями для получения наиболее интенсивной окраски являются тонкая диспергация пигмента при совместном помоле с компонентами вяжущего и его равномерное распределение в силикатной массе. По полученным спектральным характеристикам интенсивности длин волн видимого излучения видно, что ИПВ почти в 2 раза превосходит ПЦ по интенсивности отражения света, что обусловливает его лучшие декоративные свойства (рис.15).

Рис.14. Номограммы изменения прочности силикатной плитки в зависимости от содержания суперпластификатора, вяжущего и времени его измельчения

Рис. 15. Спектры отражения портландцемента, исходного и окрашенного ИПВ: 1 - портландцемент; 2 - ИПВ; 3 - ИПВ + окись железа (III); 4 - ИПВ + Fepren TP-303; 5 - ИПВ + окись хрома; 6 - ИПВ + Yipin S565

Для улучшения строительно-технических свойств силикатных материалов и изделий интерес представляет поверхностная модификация заполнителей с целью повышения их способности к ионному обмену, в частности, с ионами Са²⁺. Изменение физико-химической активности заполнителей осуществлялось под действием ультрафиолетового облучения и химической модификацией катионоактивными ПАВ. Ультрафиолетовая модификация заполнителя производилась в диапазонах УФ-А (длина волны 320-400 нм) и УФ-В (длина волны 290-320 нм).

Физико-химическая модификация заполнителей изменяет их свойства: наблюдается дегидратация поверхности, уменьшается водовяжущее отношение, увеличивается контактная зона «активированное вяжущее - модифицированный заполнитель», увеличивается прочность, морозостойкость, снижаются усадочные деформации силикатных материалов и изделий (рис.16,17).

Рис. 16. Влияние расстояния до источника УФ-облучения на свойства силикатной плитки: 1 - УФ-А диапазон; 2 - УФ-В диапазон

Рис. 17. Влияние концентрации гидрофобных добавок (ГКЖ-11, Ceasit 1 - стеарат кальция) на свойства бетонной смеси и силикатной плитки

Целенаправленным изменением природы поверхности путем обработки ультрафиолетовым облучением и химическими добавками можно эффективно управлять реакционной способностью поверхности заполнителей. Наиболее эффективным способом поверхностной модификации заполнителей является УФ-модификация в диапазоне длин волн 290-320 нм, использование которой позволит повысить прочность строительных растворов, бетонов и сократить расход вяжущего. Он отличается меньшей длительностью и трудоемкостью, большей эффективностью по сравнению со способами химической обработки.

Достаточно большой эффект был получен при использовании активированных вяжущих: ИКВ, КАСВ для производства ячеистых бетонов автоклавного (Р=0,6 МПа; ф=1,5+5+1,5 ч) и безавтоклавного твердения (пропаривание - t = 90-95°С, ф=1,5+8+1,5 ч., сушка - t= 90-100⁰С; ф=5-7 ч), характеризующихся однородной микропористой структурой. Разработанные ячеистые композиции предусматривают использование различных промышленных отходов: золы ТЭС, топливных и металлургических шлаков, микрокремнезема и т.д.

Автором разработана методика подбора оптимального состава газосиликатной массы, которая учитывает ряд факторов: тонкость помола активированного вяжущего и заполнителя, соотношение между заполнителем и вяжущим, вид заполнителя, содержание газообразователя, водотвердое отношение.

При получении газосиликата на ИКВ вспучивание происходит в результате взаимодействия алюминиевой пудры с гидроксидом кальция. При получении ячеистого бетона на основе КАСВ силикатная смесь вспучивается благодаря взаимодействию алюминиевой пудры со щелочью, которая выделяется в свободном виде при гидромеханоактивации композиционного вяжущего. Алюминиевая пудра выполняет в структурообразовании газосиликата двойную роль. С одной стороны, как газообразователь, с другой - связывает щелочной компонент в нерастворимые гидроалюмосиликаты натрия, тем самым повышая водостойкость газосиликата. На основе композиционного перлитового вяжущего получен газобетон с меньшей плотностью - 650- 700 кг/м³ в условиях сушки по сравнению с композиционным зольным вяжущим, т.к. в исходном перлите дополнительно содержится 7-8% щелочных компонентов Na₂O+ K₂O, способствующих дополнительному газообразованию. Введение дополнительно в состав композиционного зольного вяжущего извести в количестве 3-7% в пересчете на RO снижает плотность бетона до 550-600 кг/м3.

С целью улучшения теплозащитных свойств ячеистых бетонов растворную смесь подвергали обработке ультразвуком с помощью ультразвукового диспергатора УЗДН-А. Характеризуя структуру газобетона, обработанного ультразвуком, необходимо отметить увеличение количества мелких пор (увеличение х200) диаметром 0,5-0,7 мм с высокой степенью однородности: от 35-40% (бетон без обработки) до 50-55% при средней плотности бетона безавтоклавного твердения 900 кг/м³ (рис.18). При этом происходит снижение коэффициента теплопроводности газобетона от 0,169-0,170 Вт/м ?°С до 0,145-0,146 Вт/м ?°С.

Рис. 18. Кривые нормального распределения пор по объему газобетона: 1 - без использования ультразвуковой диспергации; 2 - с использованием ультразвуковой диспергации

Основные показатели строительно-технических свойств ячеистых бетонов приведены в таблице 6.

Таблица 6 Строительно-технические свойства газобетона

Технико-экономические расчеты показывают, что использование активированных бесклинкерных вяжущих для производства безавтоклавного газобетона позволяет снизить себестоимость 1 м³ на 10-30 % по сравнению с газобетоном на цементе.

В таблице 7 приведены основные показатели эффективности применения активированных бесклинкерных вяжущих в строительстве.

Таблица 7 Технико-экономическая эффективность применения активированных бесклинкерных вяжущих композиций

Общие выводы

1. Разработаны теоретические основы и получены практические результаты целенаправленного структурообразования и улучшения свойств композиционных материалов путем изменения способа измельчения бесклинкерных вяжущих композиций.

2. Установлено, что способ механического воздействия существенно влияет на морфологию исходных сырьевых материалов силикатного и алюмосиликатного состава, изменение дисперсности и гранулометрического состава вяжущих смесей, реакционную способность компонентов системы. Достигаемая тонкость измельчения, степень изменения структуры и свойства материалов зависят от многих взаимосвязанных факторов: времени измельчения, природы и типоморфизма материалов, технических характеристик и режима работы измельчающего аппарата, затрачиваемой полезной мощности на измельчение, вида и свойств среды, в которой оно происходит.

3. Методами физико-химического и кинетического анализа и термодинамических расчетов установлено, что при механоактивации известково-кремнеземистых вяжущих протекают твердофазные реакции с образованием силикатов и алюмосиликатов кальция, синтез которых ускоряет процессы гидратации и твердения вяжущих композиций. Исследования показали, что протекание твердофазных реакций возможно в энергонапряженных аппаратах, где создаются высокая концентрация энергии в помольной камере, значительная частота и энергия взаимодействия мелющего тела с частицами измельчаемого материала.

4. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена кинетическая концепция подхода к пониманию механохимических реакций. Сила удара и импульс силы мелющего тела о частицу измельчаемого материала, обусловливающие повышение реакционной способности вяжущих композиций, зависят от вида измельчителя, структуры измельчаемого материала, количества подведенной энергии.

5. Установлены закономерности изменения энергетического параметра процесса механоактивации от типоморфизма исходного кремнеземсодержащего сырья и основных технологических параметров измельчителя. При увеличении разрушающего напряжения от 0 до 0,47 МПа потенциальный барьер разрыва молекулярных связей и активации бесклинкерных вяжущих понижается с 244 до 41,1 кДж/моль в зависимости от вида кремнеземистого компонента.

6. Интенсивные механические воздействия в сочетании с высокой энергонапряженностью в рабочей зоне аппарата позволили отнести стержневой виброистиратель к эффективным диспергаторам и механоактиваторам. Используя аналитический и экспериментальный подходы, можно на стадии проектирования приблизиться к оптимальным параметрам измельчителей нового поколения и режимам активации и модифицирования вяжущих композиций, позволяющим при оптимальных энергозатратах передать достаточное количество энергии обрабатываемым материалам для повышения их реакционной способности и получения заданных свойств.

7. Выявлены основные закономерности протекания физико-химических процессов в активированных известково-кремнеземистых вяжущих, определен качественный состав новообразований. Доказано, что механохимическая активация приводит к значительной аморфизации структуры алюмосиликатных компонентов, что интенсифицирует разрушение частиц алюмосиликатов и образование гелеобразных гидратов.

8. Доказана эффективность использования эксергетического анализа для выбора наиболее малоэнергоемкого и рационального способа измельчения бесклинкерных вяжущих. Путем эксергетического анализа доказано, что структура и химико-минералогический состав измельчаемых материалов определяют как эффективность механоактивации, так и необходимые энергозатраты на производство вяжущих веществ и бетонов.

9. Установлены дополнительные возможности механохимической активации вяжущих композиций в жидкой среде. В условиях высокоимпульсной гидродинамической активации известково-кремнеземистых вяжущих с некачественной известью (содержание пережога до 30%) происходит полная нейтрализация вредного действия пережога извести, обеспечивается деструкция уплотненной структуры пережженной извести. На основе активированных вяжущих с использованием низкокачественного сырья разработаны легкие и тяжелые силикатные бетоны, не уступающие известным бетонам по конструктивности и долговечности, что позволяет рекомендовать их для изготовления стеновых материалов и изделий.

10. Экспериментально подтверждена научная гипотеза об ускоренном синтезе композиционных алюмосиликатных вяжущих с использованием силикат-глыбы и алюмосиликатных материалов в условиях совместной гидромеханоактивации, существенно активизирующие процессы диссоциации исходных компонентов, в частности, силикат-глыбы, в результате чего ускоряются процессы гидратации и твердения композиционных алюмосиликатных вяжущих в целом.

11. Установлена последовательность и механизм твердения композиционно-алюмосиликатных вяжущих, идентифицирован фазовый состав новообразований, оптимизирован фазовый состав искусственного камня по критерию прочности и структуроустойчивости, выявлена стадийность их изменений во времени.

12. Доказано, что введение химических активаторов позволяет повысить прочность известково-кремнеземистых вяжущих в 2,5-3 раза. Замена традиционной добавки гипса на легкорастворимые сульфаты натрия и железа повышает прочность силикатного камня в 2,0-2,5 раза при сокращении дозировки добавок в 3-5 раз, ускоряет процессы структурообразования твердеющего камня и позволяет регулировать его микроструктуру для целенаправленного управления свойствами бесклинкерных вяжущих композиций.

13. Комплексная механохимическая активация известково-кремнеземистых вяжущих с использованием ускорителя твердения + ПАВ улучшает реологические свойства вяжущих, снижает водотвердое отношение, сокращает режим ТВО на 2-4 часа без изменения прочностных показателей и снижает тепловые затраты на процессы твердения вяжущих композиций.

14. При получении эффективных материалов и изделий на основе активированных бесклинкерных вяжущих показано, что целенаправленным изменением природы поверхности заполнителей путем обработки химическими веществами или физическими методами можно эффективно управлять реакционной способностью и межфазными взаимодействиями в дисперсных системах, а следовательно, процессами структурообразования и качеством силикатных материалов и изделий.

15. Разработаны интенсивные энерго- и ресурсосберегающие технологии производства различных видов бетонов: ячеистых, легких, силикатных, коррозионностойких и других, предусматривающие использование активированных бесклинкерных вяжущих композиций.

16. Разработанные составы и способы получения бесклинкерных вяжущих композиций и материалов на их основе защищены патентами. Научно обоснованы и внедрены на ряде предприятий технологические рекомендации и нормативные документы при производстве силикатных материалов и изделий. Внедрение результатов диссертационной работы позволило получить значительный экономический эффект.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1.Сулименко Л.М., Урханова Л.А. Силикатные материалы и изделия на основе активированных известково-кремнеземистых вяжущих композиций: Монография. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007. - 312 с.

2. Балдынова Ф.П., Урханова Л.А. Физическая и коллоидная химия: Уч. пособие. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007. - 212 с.

3. Архинчеева Н.В., Константинова К.К., Урханова Л.А. Щелочные цементы на основе ультраосновных алюмосиликатных пород // Сб. материалов XXII науч. междунар. конф. молодых ученых в области бетона и железобетона.- Иркутск: Изд-во НИИЖБ, 1990. - С.6-8.

4. Урханова Л.А. Ячеистые бетоны на основе тонкомолотых многокомпонентных вяжущих //Сб. материалов XXIV международной конференции по бетону и железобетону. - М.: Стройиздат, 1992.- С.192 - 194.

5. Убеев А.В., Урханова Л.А. Активированные вяжущие вещества и пути их применения // Вибротехнология-92: сб. статей науч. школы стран СНГ.- Одесса, 1992. - С.93 - 96.

6. Сулименко Л.М., Урханова Л.А. Механоактивация техногенных продуктов - как резерв расширения сырьевой базы производства вяжущих материалов // Наука и технология силикатных материалов в современных условиях рыночной экономики: Сб. тез. докл. Всерос. совещания.- М.: Изд-во РХТУ, 1995.- С.69.

7. Сулименко Л.М., Урханова Л.А. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе //Техника и технология силикатов.- 1995. -№3. - С.17 - 21.

8.Сулименко Л.М., Шалуненко Н.М., Урханова Л.А. Механохимическая активация вяжущих композиций //Известия вузов. Строительство. -Новосибирск: Сибстрин, 1995. - №11. - С.63 - 68.

9. Урханова Л.А. Влияние различных способов измельчения на свойства известково-кремнеземистых вяжущих //Теоретические основы строительства: Сб. науч. тр. 6-го Российско-польского науч. семинара.- М.: Изд-во МГСУ,1997.- С. 78 - 81.

10. Урханова Л.А., Гончикова Е.В. Вяжущие на основе отходов промышленности // Теоретические основы строительства: Сб. науч. тр. 7-го Польско-российского науч. семинара.- Варшава, 1998. - С.150-154.

11. Urkhanova L. Investigation of blended cements containing slag, fly-ash and silica-fume //Scientific report realized at the Department of Building Mineral Materials, Institut fьr Gesteinshuttenkunde, RWTH, Aachen. - 25 p.

12. Балханова Е.Д., Урханова Л.А., Хардаев П.К. Коррозионностойкий бетон на основе перлитового вяжущего // Долговечность и защита конструкций от коррозии: Сб. материалов Междунар. конф.- М.:НИИЖБ, 1999. - С. 224 - 227.

13. Урханова Л.А. Механохимическая активация малоклинкерных и бесклинкерных вяжущих веществ // Актуальные проблемы современного строительства и природообустройства: Сб. науч. тр. Междунар. конф.- Благовещенск: ДальГАУ, 1999. - С.26-30.

14.Урханова Л.А., Балханова Е.Д. Вяжущие вещества на основе природного сырья и отходов промышленности Забайкалья //Экологобезопасные технологии освоения недр Байкальского региона: современное состояние и перспективы: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. - Улан-Удэ: Изд-во БИП СО РАН, 2000. - С. 179 - 180.

15. Урханова Л.А., Чимитов А.Ж., Пермяков Д.М. Синтезирование активированных бесклинкерных вяжущих на основе природного сырья и отходов промышленности //Энерго- и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов: Сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в промышленности строительных материалов и строительстве на пороге ХХI века». - Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2000. - Ч. 2. - С. 426 - 430.

16. Урханова Л.А. Малоэнергоемкие строительные материалы из модифицированного механической активацией сырья //Сб. ст. Междунар. конф. «21 век - прогрессивные технологии». - Дархан: Изд-во МОНГТУ, 2001. - С.132-139.

17. Буянтуев С.Л., Урханова Л.А., Былкова Н.В. Получение облицовочных материалов на основе местного сырья, обработанных плазмой //Вестник Бурятского государственного университета, серия 9:Физика и техника, вып.1.-Улан-Удэ, 2001. - С. 74 - 79.

18. Урханова Л.А., Содномов А.Э. Твердофазные реакции с учетом активационных процессов при производстве строительных материалов // Вестник ВСГТУ, серия «Технические науки». - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004. -№3. - С. 42-46.

19. Урханова Л.А., Чимитов А.Ж., Пермяков Д.М. Силикатные бетоны на основе активированного вяжущего из некондиционной извести и эффузивных пород // Строительные материалы. - 2004.-№8. -С. 40 - 42.

20.Urkhanova L., Khardaev P. Effective binder materials an d concrete on the basis of raw materials and waste products of Transbaikalia // Rational Utilization of Natural Minerals: Proceedings of International Conference, Mongolia, Ulaanbaatar, 2005. - pp. 66 - 71.

21.Урханова Л.А., Содномов А.Э. Повышение качества силикатных материалов с использованием комплексной механохимической активации вяжущих веществ // Вестник Бурятского государственного университета, серия 9:Физика и техника, вып.4.-Улан-Удэ,2005.- С. 181-189.

22. Урханова Л.А., Содномов А.Э., Костромин Н.Н. Пути повышения эффективности строительных материалов на основе активированных вяжущих веществ // Строительные материалы. - 2006. - №1. - С.34-35.

23. Урханова Л.А., Зубакин Б.А., Струганов В.Н. Мухор-Талинское месторождение перлитового сырья: возможности и перспективы его использования в стройиндустрии //Строительные материалы и изделия: Киев. - 2006. -№5. - С. 4-7.

24. Урханова Л.А. Высокодисперсные композиционные материалы //Наукоемкие химические технологии: Сб тез. докл. XI Междунар. конф. - Самара, 2006. - С. 225.

25. Хардаев П.К., Урханова Л.А. Сухие строительные смеси на основе известково-цеолитовых вяжущих веществ // Достижения, проблемы и перспективные направления теории и практики строительного материаловедения: Материалы Х Академических чтений РААСН.- Пенза- Казань, 2006.- С. 415 - 417.

26. Сулименко Л.М., Урханова Л.А. Пути снижения энергетических затрат на производство известково-кремнеземистых вяжущих веществ// Строительные материалы. - 2006.- №3. - С.63-65.

27. Урханова Л.А., Балханова Л.А. Получение композиционных алюмосиликатных вяжущих на основе вулканических пород // Строительные материалы. - 2006. - №5. - С.51-53.

28. Урханова Л.А., Заяханов М.Е. Вяжущие и бетоны на основе вулканических шлаков // Строительные материалы. - 2006. - №7. - С.63-65.

29. Урханова Л.А., Содномов А.Э. Влияние физико-химического модифицирования кварцевых заполнителей на свойства силикатных материалов //Известия ВУЗов. Строительство. - Новосибирск: Изд-во НГАСУ,2006. - №9. - С.17-21.

30.Урханова Л.А. Силикатный кирпич неавтоклавного твердения// Строительные материалы. - 2006. - №11. - С.51-53.

31. Урханова Л.А., Балханова Е.Д., Мангутов А.Н. Конструкционно-теплоизоляционный ячеистый бетон на основе композиционного перлитового вяжущего //Известия ВУЗов. Строительство.- Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2006. - №10. - С. 20-24.

32. Урханова Л.А. Механоактивированные композиционные вяжущие на основе эффузивных пород // Строительные и отделочные материалы. Стандарты XXI века: Материалы междунар. семинара Азиатско-Тихоокеанской Академии материалов. - Новосибирск :Изд-во НГАСУ,2006. - С. 169-171.

33. Урханова Л.А., Дашицыренов Д.Д., Заяханов М.Е. Эффективный пенобетон на основе эффузивных пород //Строительные материалы.-2007. -№4. - С. 50-51.

34. Урханова Л.А., Содномов А.Э. Регулирование физико-механических свойств композиционных материалов механохимической активацией вяжущих //Строительные материалы.-2007. - №11.- С. 42-44.

35. Урханова Л.А., Чимитов А.Ж. Газобетон на основе активированных вяжущих композиций //Бетон и железобетон. - 2008. - №2.- С.9-12.

36. Урханова Л.А., Щербин С.А., Савенков А.И., Горбач П.С. Использование вторичного сырья для производства пенобетона //Строительные материалы.-2008. - №1.- С.34-35.

37. Урханова Л.А., Содномов А.Э. Эффективные облицовочные материалы //Известия ВУЗов. Строительство. - Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2008. - №7. - С. 30-34.

38. Патент на изобретение №2308428 РФ, МПК С04В 7/34 / Урханова Л.А., Содномов А.Э. Бесклинкерное вяжущее, №2006100543/03; Заяв. 10.01.2006; Опубл.20.10.2007, Бюл. №29; Приоритет 10.01.2006. - 7 с.

39. Решение о выдаче патента на изобретение РФ, МПК⁷ В29L31/10 от 03.04.2008 /Урханова Л.А., Содномов А.Э. Облицовочная плитка, №2007113405/03; Заяв. 10.04.2007; Приоритет 10.04.2007, №014557.

40. Решение о выдаче патента на изобретение РФ, МПК⁷ С 04 В 28/00 от 23.05.2008 / Урханова Л.А., Балханова Е.Д. Смесь для коррозионностойкого бетона, №2007111079/03; Заяв. 26.03.2007; Приоритет 26.03.2007, № 0120367.

Размещено на Allbest.ru