Эффективные бетоны на основе золощелочных вяжущих с регулируемой структурой

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

эффективные бетоны на основе золощелочных вяжущих с регулируемой структурой

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Макаренко Сергей Викторович

Улан-Удэ-2011

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Коновалов Николай Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хозин Вадим Григорьевич

кандидат технических наук, профессор

Зиновьев Александр Александрович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ангарская государственная

техническая академия», г. Ангарск

Защита состоится «16» сентября 2011 г. в __ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.01 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете (ВСГТУ) по адресу: 670013, г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, д. 40в, ВСГТУ в зале заседаний Ученого совета университета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточно-Сибирского государственного технологического университета

Автореферат разослан «16» августа 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Урханова Л.А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Президентская программа «Доступное жилье» получила широкое развитие не только в центральной части России, но и в Сибири. В Иркутской области растут темпы строительства жилья, в том числе и доступного. Однако, происходит это гораздо медленнее, чем бы хотелось. К основным факторам, сдерживающим строительство, относятся дефицит и высокая стоимость строительных материалов. Перспективным направлением снижения себестоимости производства строительных материалов является использование промышленных отходов для их производства, в частности, отходов теплоэнергетики. За годы эксплуатации ТЭЦ ОАО «Иркутскэнерго» накоплено около 80 млн. тонн золы от сжигания углей различного состава (ирбейского, ирша-бородинского, азейского, мугунского и т.д). Ежегодно в процессе высокотемпературного сжигания угля на ТЭЦ образуется коло 1,7 млн. тонн золы.

Работы по созданию и изучению вяжущих материалов из кислых зол ТЭЦ и получение эффективных строительных материалов на их основе с использованием щелочных компонентов являются весьма актуальными, особенно для строительной отрасли Иркутской области. При этом необходимо оценить свойства искусственного камня при разных условиях синтеза, а также роль ряда факторов, влияющих на свойства золощелочных вяжущих (ЗЩВ) и золощелочных бетонов (ЗЩБ) на их основе.

Работа выполнена в рамках региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности», принятой правительством Иркутской области на 2010 - 2015 гг.

Цель работы: разработка технологии производства эффективных ЗЩВ и бетонов на их основе с учетом изменения структуры исходной золы унос.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

ѕ исследовать изменения состава и структуры кислых зол при их тонком измельчении;

ѕ оптимизировать составы и условия получения ЗЩВ и бетонов на их основе с учетом изменения структуры золы унос;

ѕ разработать технологию производства ЗЩВ и бетонов на их основе;

ѕ внедрить результаты исследований.

Научная новизна работы: предложены принципы повышения эффективности производства бетонов на основе золощелочных вяжущих, заключающиеся в оптимизации микроструктуры вяжущих и формировании рационального состава новообразований.

Установлена взаимосвязь между фазовым составом, структурой и физико-механическими свойствами золощелочных вяжущих и бетонов на их основе, заключающаяся в том, что регулируя структуру исходной золы, можно оказывать направленное влияние на структуру композиционных материалов на основе золощелочных вяжущих, обеспечивая тем самым их заданные свойства.

Изучен механизм, кинетика процесса твердения золощелочных вяжущих, идентифицирован фазовый состав новообразований, установлены стадийность их изменений во времени при различных условиях механохимической активации исходной золы и режимах тепловой обработки.

Практическая ценность: Разработаны составы и технологические параметры производства золощелочных вяжущих с использованием золы унос с регулируемой структурой.

Разработаны составы и технология производства золощелочных бетонов на основе композиционных золощелочных вяжущих, твердевших в условиях безавтоклавной и автоклавной обработки. На оптимальных составах получен бетон с маркой по прочности М400-М1000 и маркой по морозостойкости F200 при плотности 1800 кг/м3.

Разработаны составы и технология производства стеновых камней, бортовых камней и тротуарной плиты на основе золощелочных вяжущих с регулируемой структурой. С учетом свойств бетонов составлены рекомендации по производству и рациональному использованию изделий на основе разработанных вяжущих веществ.

Внедрение результатов исследований: Разработанная технология производства ЗЩБ прошла апробацию в производственных условиях на предприятии ООО «Фабрика бетонов», где была выпущена опытно-промышленная партия штучных стеновых камней и тротуарной плиты. Полученные изделия соответствовали по своим физико-техническим характеристикам требованиям нормативных документов, и разработанная технология принята к внедрению. Результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при подготовке бакалавров, инженеров и магистров по специальности 270106, что отражено в учебных программах дисциплин «Технология конструкционных материалов» и «Материалы из местного сырья».

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались в 2009 - 2011 гг. на: научно-практических конференциях ИрГТУ, ВСГТУ, Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск, Института земной коры СО РАН, г. Иркутск.

Публикация работы. По результатам исследований диссертационной работы опубликовано 7 статей, в том числе в 6 реферируемых изданиях из перечня ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация включает введение, литературный обзор, экспериментальную часть, изложенную в 5-ти главах, выводы, библиографическое описание отечественных и зарубежных источников. Работа изложена на «186» страницах машинописного текста, содержит «83» таблицы, «55» рисунков.

Автор выносит на защиту: Представления о природе, и механизме поведения аморфной и кристаллической фаз золы, при воздействии на них комплексом механохимических и технологических факторов. Механизм, кинетику процесса твердения ЗЩВ, фазовый состав новообразований при разных условиях механохимической активации исходной золы.

Составы ЗЩБ с учетом особенностей способа регулирования их свойств, посредством механохимических и технологических факторов.

Результаты технико-экономического обоснования производства и технологию материалов и изделий на основе ЗЩБ.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи работы, обоснована теоретическая и практическая значимость исследования, а также представлены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена анализу современного состояния теоретических и экспериментальных исследований по использованию зол ТЭЦ в производстве строительных материалов. Рассмотрены теоретические основы формирования структуры ЗЩВ.

На основании анализа литературных данных установлено, что ЗЩВ и бетоны на их основе могут удовлетворить потребность в качественных конструкционных и конструкционно- теплоизоляционных строительных материалах при минимальных энергетических и финансовых затратах.

Исследованиям по изучению и использованию шлаков и зол ТЭЦ в строительных материалах посвящены множество работ школ Волженского А.В., Глуховского В.Д., Руновой Р.Ф., Кривенко П.В, Сычева М.М, Пашкова И.А., Козловой В.К., Овчаренко Г. И., Калашникова В.И. и др. На основании работ отечественных и зарубежных ученых установлено влияние многих факторов на процесс формирования структуры искусственного камня: вид вводимой активирующей добавки и структура частиц минерального компонента вяжущего, которая определяет характер взаимодействия щелочного компонента с силикатной составляющей.

Как показал анализ литературных источников, практический интерес исследователей был направлен на изучение основных зол ТЭЦ при производстве ЗЩВ и бетонов на их основе. На основании теоретических предпосылок была принята гипотеза о возможности получения ЗЩВ и бетонов с регулируемой структурой на основе кислых зол ТЭЦ Иркутской области.

Во второй главе представлены характеристики физических свойств, химико-минералогических составов золы унос Ново-Иркутской ТЭЦ и ТЭЦ-9. Обе золы являются кислыми, сходны по химическому составу, но имеют некоторые различия в модуле активности и модуле основности (М0 ТЭЦ-9 = 0,07; Мо Ново-Иркутской ТЭЦ = 0,22; Ма ТЭЦ-9 = 0,43; Ма Ново-Иркутской ТЭЦ = 0,27).

Основные характеристики золы унос определяли методами: лазерной дифракции (лазерный анализатор Microtrac S3500), электронно-сканирующей микроскопии (ЭМА) (электронно-сканирующий микроскоп (SEM) Quanta 2000), рентгенофлуорисцентным (РФА) (рентгеновский спектрометр S4 Pioneer) и рентгеноструктурным (РСА) (дифрактометр D8 ADVANCE) анализами. Данные анализы проведены в Иркутских институтах Сибирского отделения Российской академии наук: Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Институте земной коры СО РАН, Лимнологическом институте.

Исследования морфологических особенностей золы ТЭЦ-9 и Ново-Иркутской ТЭЦ и их изменения в процессе помола, показали следующее: частицы золы, не подверженные измельчению, имеют в подавляющем большинстве сферическую поверхность (рис. 1, а). В процессе начального измельчения крупных микросфер, значительно увеличивается удельная поверхность золы, вместе с тем возрастает шероховатость системы, что дает основание прогнозировать повышение прочности при синтезе искусственного камня (рис.1, б). После двух часов помола происходит накопление частиц неправильной формы, общая шероховатость продолжает расти, увеличивается площадь активной поверхности и система частиц золы упрочняется (рис.1, в). По истечению трех часов помола происходит измельчение образовавшихся частиц неправильной геометрической формы, что влечет за собой упрочнение частиц золы, связанное со снижением общего количества дефектов, также повышается шероховатость, способствующая увеличению сил поверхностного взаимодействия (рис.1, г).



а) б)

в) г)

Рисунок - 1. Частицы исследуемых зол при увеличении от 5000 до 20000 раз и различном времени измельчения:

а) 0 часов; б) 1 час; в) 2 часа; г) 3 часа

золощелочной вяжущий тепловой механохимический

По полученным данным ЭМА можно сделать вывод, что в процессе измельчения, в целом, понижается дефектность частиц, увеличивается общая удельная поверхность и шероховатость системы, и как следствие, увеличивается число контактов и прочность сцепления менее реакционноспособной кристаллической составляющей с вяжущим на уровне сил поверхностного взаимодействия.

Рассматривая результаты анализа лазерной дифракции золы ТЭЦ-9 и Ново-Иркутской ТЭЦ, можно сделать следующие заключения:

ѕ исходные золы имеют наибольшее количество зерен с размером порядка 130 мкм, около 90% (рис.2);

ѕ после измельчения в течение одного часа 90% зерен имеет размер до 30 мкм;

ѕ по истечению 2 часов размер зерна не изменяется и 97% зерен имеет размер 34 мкм;

ѕ по истечению трех часов помола основная масса зерен (? 98%) не меняет размера и составляет 34 мкм;

ѕ в заключение можно сказать, что наибольшая эффективность помола по изменению размера частиц происходит в 1 час помола, так как изменяется размер частиц почти в 4 раза.

Рисунок - 2. График зависимости изменения размера частиц золы от времени измельчения

Несмотря на близость химического состава исходной золы, результаты РСА показали некоторое различие в минералогическом составе золы ТЭЦ-9 и Ново-Иркутской ТЭЦ.

Зола Ново-Иркутской ТЭЦ преимущественно содержит в своем составе четыре основных минерала: кварц (около 30%), муллит (7%), силлиманит (2,7%) и белит (около 3,5%). Суммарное содержание кристаллической фазы составляет около 44%, ренгеноаморфной - 56%.

Зола ТЭЦ-9 состоит из трех основных минералов: кварц (24%), муллит (9%), силиманнит (13%).

Суммарное содержание кристаллической фазы составляет около 46%, ренгеноаморфной - 54%.

При проведении качественного анализа было установлено, что в процессе измельчения золы Ново-Иркутской ТЭЦ происходит накопление кристаллической фазы у всех ее составляющих минералов (табл.1). Об увеличении кристаллической фазы во время помола золы свидетельствуют данные РСА, указывающие на увеличение размеров и плотности блоков кристаллитов, входящих в состав минералов. Наибольшее количество кристаллической фазы образуется при 2 часовом измельчении - 70%. При дальнейшем измельчении процентное содержание кристаллической фазы не изменяется и составляет по-прежнему 70%.

Рассматривая процесс измельчения золы ТЭЦ-9, выявлены отличия от ранее описанного процесса: анализ данных показал, что происходит аморфизация минералов, составляющих золу, о чем свидетельствует изменения процентного содержания аморфной и кристаллической фаз (табл.1). Изменение соотношение между кристаллической и аморфной фазы носит волновой характер, после 2 часов помола происходит увеличение содержания кристаллической фазы, после 3 часов она составляет 47% (рис.3). Различие в изменении свойств минералов в процессе измельчения исследуемых зол, может быть связано с разницей температур сжигания угля на ТЭЦ, что влечет за собой, несомненно, разницу в степени кристаллизации и аморфизации одних и тех же минералов.

Таблица - 1

Изменение кристаллической фазы золы в процессе измельчения

Название минерала	Содержание кристаллической фазы зол Ново-Иркутской ТЭЦ / ТЭЦ-9, %, после помола в течение, ч
	0	1	2	3
Кварц	30 / 24	34 / 18,4	45 / 16,4	47 / 23
Силлиманит	2,7 / 15	3 / 15	3,5 / 13	4 / 17
Муллит	7 / 10,2	8,5 / 5,5	15 / 6	13 / 7,3
Белит	3,65 / -	3,78 / -	6,6 / -	6 / -



Рисунок - 3. Графики зависимости содержания кристаллической фазы от времени помола золы.

В третьей главе изложены результаты исследований полученных ЗЩВ. Исследована кинетика изменения прочности ЗЩВ в зависимости от содержания щелочи и время помола золы (рис. 4). Проанализирована зависимость изменения прочности и водостойкости ЗЩВ автоклавного твердения от содержания щелочи (рис.5).

Для проведения испытаний были подготовлены смеси вяжушего с разным процентным содержанием щелочи (0%,2%,7%,12%) и времени помола золы 0 часов и 1 час. В качестве щелочного компонента использовался едкий натр (NaOH). Водотвердое соотношение было принято постоянным и составляло 0,15. Технологические параметры во всех случаях были одинаковыми: давление прессования 10 МПа, температура ТВО 600С, время 8 часов.



а) б)

Рисунок - 4. Графики зависимости прочности ЗЩВ от содержания щелочи: а) на немолотых золах; б) при помоле золы в течение одного часа.

а) б)

Рисунок - 5. График зависимости прочности (а) и водостойкости (б) ЗЩВ от содержания щелочи при автоклавной обработки

Изучено комплексное влияние технологических факторов получения и составов ЗЩВ на их свойства, реализован ПФЭ 24. При проведении эксперимента было определено четыре основных фактора: давление прессования - Х1, массовое соотношение щелочь: зола - Х2, водотвердое соотношение - Х3, время тепловой обработки - Х4 (табл.3). Основным параметром оптимизации являлся предел прочности при сжатии в воздушно сухом состоянии в МПа. При проведении экспериментов оставались постоянными: температура ТВО образцов - ф = 600С, время помола золы t=1 час.

Таблица - 3

Уровни и интервалы варьирования факторов

Факторы	Уровни факторов	Интервал варьирования
	-1	0	+1
Х1 давление прессования, МПа	10	20	30	10
Х2 массовое соотношение щелочь:зола	2	7	12	5
Х3 водотвердое отношение	0,07	0,11	0,15	0,04
Х4 время тепловой обработки, час	8	16	24	8

Регрессионные уравнения характеризуют взаимодействие прочности и химико-технологических факторов и имеют следующий вид:

Уравнение регрессии для золы ТЭЦ-9:

y = 10,05+1,82Х1+9,16Х2+1,83Х3-2,33Х4+1,5Х1Х2+ +1,9Х2Х3 -2,17Х2Х4

Уравнение регрессии для золы Ново-Иркутской ТЭЦ

y=19,1+3,1Х1+8,5Х2+3,3Х3-4,22Х4-0,76Х1Х2-2,98Х2Х4+ +1,92Х3Х4-0,57Х1Х2Х3+0,45 Х1Х3Х4+2,58 Х2Х3Х4

Из уравнений регрессии видно, что максимальное влияние на прочность оказывает концентрация щелочи, время тепловой обработки не оказывает особого влияния, на что указывает линейный коэффициент в уравнении регрессии, а также эффект парного взаимодействия Х2Х4. Данный эффект может быть связан с изменением структуры аморфной составляющей, которая, в данном случаи, является носителем прочности золощелочного композита.

Для теоретического обоснования различий в выходном параметре и установления механизма образования искусственного камня был проведен рентгеноструктурный анализ различных составов ЗЩВ, подготовленных в условиях эксперимента, а также вяжущих твердевших в условиях автоклавной обработки (табл.4, рис.6).

Таблица - 4

Результаты РСА искусственного камня, полученного на основе ЗЩВ в процессе автоклавной обработки (Р = 8 атм; t = 8ч)

Название минерала	Содержание кристаллической фазы в камне ЗЩВ на золах Ново-Иркутской ТЭЦ / ТЭЦ-9 при разной концентрации щелочи, %
	2	7	12
Кварц	27 / 12,5	21 / 7,7	6,6 / 3,8
Силлиманит+Муллит	9,6 / 14,6	10 / 15	6,7 / 11,6
Белит	3,4 / -	3,5 / -	3,6 / -
Филлипсит	-	- / 19	-
Гарранит	-	3,75 / 16	4,2 / 5,1
Микроклин	37 / -	-	-
Магнетит	1,5 / 1	1,8 / 2	2 / 1,9

Рисунок - 6. График зависимости прочности камня золщелочного вяжущего на золе Ново-Иркутской ТЭЦ в зависимости от концентрации аморфной фазы, полученного при автоклавной обработки

На основании результатов РСА установлено, что силлиманит и муллит имеют менее ярко выраженную реакционную способность по сравнению с кварцем, хотя и проявляют ее при концентрации щелочи 12%, на что указывает уменьшение процентного содержание кристаллической фазы.

Более реакционно-способным минералом золы является кварц, так как наблюдается значительный рост его кристаллов при проведении опытов в много факторном эксперименте и снижение кристаллической составляющей по сравнению с исходным содержанием в золе.

Обеспечение прочности камня происходит за счет взаимодействия щелочи в основном с аморфной фазой золы и частичным взаимодействием с ее минералами.

Более высокая прочность камня на золе Ново-Иркутской ТЭЦ объясняется присутствием в ее составе гидравлически активного минерала типа С2S и, возможно, более реакционно-способной аморфной составляющей, входящей в составе золы.

Учитывая более крупные размеры кристаллитов, входящих в состав золы Ново-Иркутской ТЭЦ, можно прогнозировать их менее развитую поверхность по сравнению с кристаллитами золы ТЭЦ-9, что в свою очередь, приводит к содержанию более высокой концентрации щелочи на поверхности кристалла и как следствие, более интенсивному процессу растворения и диффузии при образовании искусственного камня.

Глава четвертая посвящена исследованию физико-механических свойств бетонов на основе ЗЩВ с учетом их структуры. При оптимизации составов бетонов учитывалось влияние следующих факторов: процентное содержание щелочи в смеси, время измельчения золы, давление прессования при получении образцов и отношение заполнителя к вяжущему (рис.6).

По результатам испытаний построены следующие зависимости.



а) б) в)

Рисунок - 7. График зависимости прочности образцов ЗЩБ от давления прессования и расхода щелочи при времени помола золы: а) 0 часов; б) 1 час; в) 2 часа (при соотношении заполнитель вяжущее 3:1)

Рисунок - 8. График зависимости прочности образцов ЗЩБ от расхода щелочи и давления прессования без помола золы

Рисунок - 9. График зависимости прочности ЗЩБ от соотношения вяжущего к заполнителю.

В результате испытаний установлено, что свойства ЗЩБ меняются от микроструктуры золы (рис. 7, табл. 5). Физико-механические свойства ЗЩБ удовлетворяют требованиям, предъявляемым к тяжелым бетонам на цементном вяжущем (табл.5). Полученные эксплуатационные свойства бетона на основе золы Ново-Иркутской ТЭЦ указывают на возможность применения данного бетона для изделий, эксплуатируемых в суровых условиях знакопеременных температур (тротуарная плита, бортовой камень). Бетоны на основе золы ТЭЦ-9 могут быть использованы в технологии изготовления изделий, эксплуатируемых в воздушно сухих условиях (стеновой камень, перегородочный камень).

Таблица - 5

Средние значения показателей качества ЗЩБ

Наименование показателя	ТЭЦ-9	Ново-Иркутская ТЭЦ
Плотность , г/см3	1,34	1,74
Прочность R, МПа	13,9	31,2
Коэффициент размягчения Кр	0,55	0,75
Водопоглащение W, %	26	9,6
Истираемость G, г/см2	0,46	0,38
Коэффициент теплопроводности, Вт/мК	0,36	0,66
Морозостойкость F, циклы	75	200

В пятой главе приведено технико-экономическое обоснование производства ЗЩБ и изделий на их основе, проведен экономический расчет, посредствам которого выявлен экономический эффект от размещения производства стеновых камней на основе ЗЩБ. На основании выполненных расчетов представлена структура себестоимости продукции. Определены технико-экономические показатели. Проведена оценка привлекательности вложений в проект. На основании выполненных расчетов сделан вывод о несомненной конкурентоспособности предложенного материала и производства в целом (табл.7), о чем свидетельствует полученная в результате расчета величина чистой прибыли, позволяющая окупить капитальные вложения за 3,2 года, а также невысокая себестоимость материала - 1 544 руб./м3 и физико-механические показатели (табл.6). Что касается 1 м3 изделия, в частности стенного камня, при пустотности 20% его себестоимость составит 80% от себестоимости 1 м3 бетона, то есть 1 237 руб. Для сравнения, стоимость 1 м3 стеновых камней из пескобетона на рынке в среднем составляет 1 800 руб./м3, строительного кирпича 2 300 руб./м3. При рыночной стоимости 1 700 руб. рентабельность предложенного материала составит ? 30%, что вполне приемлемо в условиях рынка. Анализируя структуру себестоимости продукции, установлено, что наибольшую долю составляет статья сырье и материалы ? 85%. Исходя из количества и мощностей ТЭЦ, количества песчаных карьеров, находящихся в нашем регионе, дефицита в сырье не прогнозируется.

Таблица - 6

Технико-экономическая эффективность применения ЗЩБ и изделий на их основе

№ п/п	Область использования ЗЩБ	Эффективность применения ЗЩБ
1	Производство стеновых камней	1.Повышение прочности на 50%, снижение плотности, на 20%. 2. Снижение себестоимости продукции по отношению стеновых камней на цементном вяжущем на 40%, за счет применения ЗЩВ и снижения эергозатрат при проведении ТВО.
2	Производство тротуарной плиты и бортового камня.	1. Повышение марки по мороззостойкости , истираемости и коррозионной стойкости. 2. Снижение себестоимости продукции по отношению изделий на цементном вяжущем до 30%
3	Производство армированных конструкций (плиты перекрытия)	1. Повышение долговечности изделия в целом, за счет высокой марки по прочности бетона и обеспечение коррозионной стойкости арматуры в следствии высокого PH показателя бетона . 2.Снижение себестоимости продукции по отношению изделий на цементном вяжущем до 30%

Таблица - 7

Средние значения показателей качества строительных материалов и их рыночная стоимость

Наименование показателя	Стеновой камень на основе ЗЩВ	Стеновой камень на цементном вяжущем	Керамический кирпич (строительный)
Плотность , г/см3	1,4	1,76	1,52
Пустотность, %	20	20	20
Прочность R, МПа	100	50	75
Коэффициент размягчения Кр	0,75	0,8	0,8
Водопоглащение W, %	9,6	9-12	Не менее 8
Коэффициент теплопроводности, Вт/мК,\	0,66	0,8	0,55-0,7
Морозостойкость F, циклы	200	100	50
Стоимость за 1м3, руб.	1700	2740	3620

Основные выводы

1. Разработаны принципы повышения эффективности производства бетонов на основе золощелочных вяжущих, заключающиеся в оптимизации микроструктуры вяжущих и формировании рационального состава новообразований.

2. Установлена взаимосвязь между фазовым составом, структурой и физико-механическими свойствами золощелочных вяжущих, заключающаяся в том, что регулируя структуру исходной золы, можно оказывать направленное влияние на структуру композиционных материалов на основе золощелочных вяжущих, обеспечивая тем самым их заданные свойства.

3. По результатам РФА и РСА установлено, что исследуемые золы ТЭЦ при близком химическом и минералогическом составе имеют значительные различия в своих физико-химических свойствах, проявляющихся в особенностях процесса кристаллизации и аморфизации зол при их тонком измельчении. Выявлено, что это связано с особенностями структуры исходной золы, влияние на которую оказывает технологические факторы при сжигании угля, а именно: дисперсность угля, температура сжигания, время нахождения золы при максимальной температуре и условия остывания частиц золы.

4. Установлено, что для оптимизации и регулирования составов золощелочных вяжущих и бетонов на их основе необходимо комплексное воздействие химическими и технологическими факторами, установленными методами математического планирования эксперимента. Химические и технологические факторы, влияющие на свойства золощелочных вяжущих с использованием золы с различной структурой, имеют индивидуальный характер.

5. Изучен механизм, кинетика процесса твердения золощелочных вяжущих, идентифицирован фазовый состав новообразований, установлены стадийность их изменений во времени при различных условиях механохимической активации исходной золы и режимах тепловой обработки.

6. Рентгеноструктурный анализ золощелочного камня выявил, что основным носителем прочности разработанных вяжущих является аморфная составляющая, образующаяся в результате взаимодействия аморфной и частично кристаллической части золы со щелочью. Степень и полнота взаимодействия щелочи с золой и физико-механические характеристики золощелочных вяжущих определяются структурой золы.

7. Разработаны составы и технологические параметры производства золощелочных вяжущих с использованием золы унос с регулируемой структурой.

8. Разработаны составы и технология производства золощелочных бетонов на основе композиционных золощелочных вяжущих, твердевших в условиях безавтоклавной и автоклавной обработки. Разработанная технология производства золощелочного бетона отвечает требованиям по энергоэффективности и ресурсосбережению и направлена на улучшение экологической обстановки в регионе.

9. Разработаны составы и технология производства стеновых камней, бортовых камней и тротуарной плиты на основе золощелочных вяжущих с регулируемой структурой. С учетом свойств бетонов составлены рекомендации по производству и рациональному использованию изделий на основе разработанных вяжущих веществ.

10. Технико-экономическое обоснование показало конкурентоспособность производства золощелочных бетонов и изделий на их основе.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

золощелочной вяжущий тепловой механохимический

1. Макаренко С.В. В Ногу со временем / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов // Зеркало. ИрГТУ. - 2008. - №1. - С.7.

2. Макаренко С.В. Золосиликатный кирпич - перспективный материал в жилищном строительстве / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов, П.Н. Коновалов // Строительные материалы. - 2008. - №11. - С.50-51.

3. Макаренко С.В. Исследования по получению золощелочных вяжущих на основе золы Новой Иркутской ТЭС и натриевой щелочи / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов, Д.В. Шаламов, Е.И. Головина // Вестник ИрГТУ. Выпуск 6 - Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2010. - С.195-199.

4. Макаренко С.В. Получение золощелочных вяжущих на основе зол ТЭС Иркутской области / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов, Д.В. Банщикова // Вестник ИрГТУ. Выпуск 7 - Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2010. - С.196-200.

5. Макаренко С.В. Экономический эффект от размещения завода мощностью 118560м3 в год по производству золощелочного бетона в Иркутской области / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов // Вестник ИрГТУ. Выпуск 5 - Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2011. - С.86-90.

6. Макаренко С.В. Влияние физико-химических свойств зол ТЭЦ-9 и Новой Иркутской ТЭЦ на эксплуатационные свойства золощелочных бетонов на их основе / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов // Вестник ИрГТУ. Выпуск 6 - Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2011. - С.57-61.

7. Макаренко С.В. Исследование физико-химических свойства зол ТЭЦ-9 и Новой Иркутской ТЭЦ для применения в золощелочных вяжущих / С.В. Макаренко, Н.П. Коновалов // Строительные материалы. - 2011. - №6.

Размещено на Allbest.ru

...