Введение к работе
Актуальность. Строительный комплекс являтся одним из материалоем-ких и энергоемких отраслей, а подотрасель вяжущих материалов относится к числу наиболее энергоемких.
Острый энергетический кризис в Республике, отсутствие собственных энергоресурсов и необходимость их преобретения извне за валюту, делает актуальным вопрос снижения энергоемкости в строительстве и промышленности строительных материалов.
Современная мировая практика свидетельствует о высокой эффективности замены энергоемкого дорогостоящего портландцемента более дешевым бесклинкерным вяжущим, целесообразность чего диктуется рядом факторов:
энергоемкость единицы продукции снижается в 3-4 раза;
резко возрастает долговечность за счет изъятия из фазового состава материала легко корродируемых высокоосновных гидросиликатов, что придает также материалу стойкость к агрессивным средам;
повышается сейсмостойкость за счет снижения плотности изделий и, как следствие, массы здания и увеличения адгезии контактов в возводимых стенах.
Кроме того следует отметить, что свойства строительных материалов, изделий и конструкций можно легко регулировать, изменяя качественный и количественный состав вяжущих и заполнителя, подводя под требования к функциональным свойствам материала.
Мировой опыт применения строительных изделий на основе бесклинкерного вяжущего свидетельствует об их высокой эффективности.
Вышеизложенное, а также возможность утилизации отходов нерудной промышленности в изделиях на бесклинкерном вяжущем подтверждает перспективность и актуальность научных разработок, направленных на создание новых эффективных строительных материалов на бесклинкерном вяжущем с заданными эксплуатационными характеристиками, позволяющих снизить энергоемкость изделий, повысить их долговечность и сейсмостойкость, а также вовлечь в хозяйственный оборот отходы нерудного сырья.
Работа проводилась в соответствии с координационным планом "Строительный комплекс" АН СССР и ГКНТ, раздел "Комплексное использование отходов промышленности в производстве строительных материалов". Основываясь на актуальности проблемы, Совет Министров Армении включил ее в комплексную программу научных исследований 1988-1990 гг.
Промышленные испытания и внедрения подтвердили технико-экономическую эффективность работы.
Целькг_ра6<г1Ы является снижение энергоемкости, материалоемкости строительных материалов и изделий за счет замены дорогостоящего и энергоемкого портландцемента бесклинкерным вяжущим на базе отходов промышленности Армении.
0_сновные_задаци_исследойан*я.. Для решения поставленной проблемы были определены следующие задачи исследований:
обоснование выбора компонентов бесклинкерного вяжущего;
определение рационального состава вяжущего и изучение его свойств;
исследование физико-химических процессов, происходящих при омо-ноличивании, а также адгезии бесклинкерного вяжущего к природным и исскуственным активным пористым заполнителям;
исследование влияния технологических параметров на физико-технические и строительные свойства изделий на бесклинкерном вяжущем;
промышленное опробирование результатов теоретических и экономических исследований в заводских условиях;
обоснование технико-экономической эффективности производства строительных изделий на основе бесклинкерного вяжущего.
Наудная__новизна_.работы состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении возможности получения высокоэффективных строительных материалов на основе бесклинкерного вяжущего, природных и искусственных заполнителей из вулканических горных пород.
Высказана научная гипотеза и на основе основополагающих трудов ряда отечественных и зарубежных ученых впервые разработана научная концепция, основанная на максимальном использовании внутренней энергии природных и искусственных заполнителей для синтеза конгломератов по энергосберегающим схемам.
Исследован характер физико-химических процессов, происходящих при тепловлажностной обработке и эксплуатации изделий из бесклинкерного бетона на природных и искусственных заполнителях из вулканических пород.
Впервые установлены особенности формирования структуры и фазово-минералогического состава системы, где наряду с механическими силами сцепления под действием сил молекулярного притяжения и усилиями, возникающими в результате проникновения вяжущего теста в углубления и поры заполнителя, имеет место интенсивное химическое взаимодействие между алюмосиликатным заполнителем и мономинеральным бесклинкерным вяжущим, что и обеспечивает более высокие механические свойства в сравнении с цементным конгломератом.
Определены оптимальные составы указанных бетонов и исследованы влияния параметров формирования и режимов тепловой обработки на физи-ко- технические свойства материалов.
Разработаны мероприятия по управлению физико-химическими процессами для синтеза материала с фазовым составом и структурой, обеспечивающих требуемые условиями эксплуатации функциональными свойствами.
Практическая_лначимо_сть_работы. Выполнен комплекс исследований, позволяющий получить бетон на бесклинкерном вяжущем, природных и искусственных заполнителях из вулканических парод, отвечающий требованиям сейсмостойкого строительства, обладающий повышенной долговечностью. Установлена техническая целесообразность и экономическая эффективность изготовления и применения строительных изделий из бетонов на бесклинкерном вяжущем. Разработана технология изделий из бесклинкерного бетона.
Реализация_результа1ов_и«ледований. Опытно - промышленное опробирование осуществлялось на предриятиях стройиндустрии Республики Армения. Из разработанного материала выпущена партия мелко-штучных камней, которые использованы на строительных объектах Республики.
Результаты исследований вошли в технические условия РА.
Апробация рабаїн. Основные положения диссертационной работы
доложены на Всесоюзном совещании по проблеме охраны воздушного бассейна от выбросов предприятий химической промышленности и промышленности строительных материалов (Ереван, 1986 г.) на Всесоюзной конференции по эффективности применения пористых заполнителей и легких бетонов в строительстве (Севастополь, 1989 г.).
Публикации. Основное содержание работы изложено в 13 научных статьях, техническая новизна подтверждена двумя авторскими свидетельствами.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературы из 151 наименований и приложений. Состоит из 25 рисунков и 28 таблиц, изложена на 131 стронице.
На защиту выносятся:
теоретические и экспериментальные исследования по определению оптимального состава бесклинкерного вяжущего на базе вулканитов;
подбор рационального состава бетона на основе бесклинкерного вяжущего, природных и искусственных заполнителей из пористых вулканических пород;
результаты исследования физико-химических процессов, происходящих в бесклинкерном вяжущем и бетоне на его основе в процессе термовлажностной обработки;
исследование адгезионных свойств бесклинкерного вяжущего и его влияния на структуру контактной зоны;
исследование физико-механических, строительных и теплофизических свойств бетона на бесклинкерном вяжущем;
разработка технологии мелкоштучных стеновых изделий из бетона на бесклинкёрном вяжущем;
результаты опытно-промышленной проверки полученных экспериментальных данных и установление технико-экономической эффективности.