Введение к работе
Актуальность. В настоящее время во многих странах мира наблюдается интенсификация строительства различных гражданских и инженерных сооружений, что вызывает необходимость расширения сырьевой базы строительных материалов. Данный вопрос актуален и для Эквадора, горнодобывающая промышленность которого не может обеспечить возрастающую потребность строительной отрасли в сырье. И в тоже время за последние годы вулканическая активность на территории Эквадора увеличилась. Ежегодные объемы продуктов вулканической деятельности исчисляются сотнями миллионов тонн и, как результат, это приводит к нарушению экологической обстановки в регионе. Данное сырье в большинстве случаев складируется на поверхности, образуя техногенные месторождения, которые, в свою очередь, пылят, занимают значительные площади и т.д.
Представляется целесообразным производство мелкозернистых бетонов с использованием композиционных вяжущих и заполнителей на основе нетрадиционных пирокластпческих пород Эквадора.
Диссертационная работа выполнена в рамках финансовой поддержки в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нанодисперных модификаторов с учетом типоморфизма сырья».
Цель работы. Повышение эффективности мелкозернистых бетонов за счет использования пирокластпческих пород Эквадора и композиционных вяжущих.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
изучение вещественного состава и строения пирокластпческих пород Эквадора;
выявление возможности получения и разработка оптимального состава композиционного вяжущего на основе пирокластпческих пород Эквадора;
исследование физико-механических свойств полученного вяжущего;
- разработка технологической схемы производства изделий из мелкозернистого бетона на основе пирокластических пород и композиционных вяжущих.
Научная новизна. Предложены принципы проектирования мелкозернистых бетонов на основе нетрадиционного сырья Эквадора, заключающиеся в корректировке составов с учетом полиминеральности и высокой активности используемых пород в качестве компонента композиционного вяжущего и мелкого заполнителя, что объясняется спецификой пирокла-стического генезиса сырья. Физико-химические процессы структурообра-зования мелкозернистого бетона определяются взаимодействием в системе «цементные минералы - каркасные алюмосиликаты - вода затворения».
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования пирокластических пород Эквадора. Сырье проранжи-ровано по степени снижения эффективности его применения в качестве компонента вяжущего в следующей последовательности: пепел аэродисперсный (продукт быстрого охлаждения в воздушной среде, современной вулканической деятельности, Кк= 1,29) - песок литокластический (четвертичные пепловые отложения, частично литифицированные, Кк = 1,25) -пепел кристаллический (крупная фракция пирокластического материала современного вулканизма, с медленной скоростью охлаждения, Кк= 1,15). Снижение эффективности обусловлено уменьшением количества аморфной фазы, что объясняется генезисом вещества.
Установлена взаимосвязь между генетическими особенностями пирокластического песка Эквадора и качественными характеристиками данного сырья как мелкого заполнителя бетона. При одинаковом модуле крупности природных кварцевого осадочного и алюмосиликатного пирокластического песков показатели водо- и цементопотребности последних выше. В тоже время адгезия пирокластического песка по отношению к цементному камню превосходит традиционные кварцевые компоненты. Это обусловлено как химико-минералогическим составом пирокластического вещества, так и высокой развитостью поверхности и показателями удельной активной поверхности. Совокупность свойств нетрадиционных пирокластических
5 песков обуславливает высокий коэффициент качества как заполнителя бетона (ККПалюыосл песок = 1/*5; ККПкварц песок = 0,69).
Практическое значение работы. Предложены составы ВНВ-70 на основе пирокластических пород Эквадора с активностью 65-75 МПа. Высокая активность компонентов вяжущего позволяет получать ВНВ-50 с активностью, соответствующей активности исходного цемента.
Установлена возможность применения частично литифицнрованного пирокластического материала Эквадора в качестве мелкого заполнителя бетонов. Разработаны составы мелкозернистого бетона на основе ВНВ-50 и пирокластического песка.
Предложена технология производства стеновых блоков с использованием пирокластических горных пород Эквадора.
Внедрение результатов исследований. Апробация и внедрение технологии получения композиционных вяжущих на основе пирокластических пород осуществлено на предприятии «Tubasec С.А.» г. Риобамба (Эквадор). Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные и технические документы:
рекомендации по использованию нетрадиционных пирокластических пород Эквадора в качестве компонента композиционных вяжущих при производстве мелкозернистых бетонов;
стандарт организации СТО 02066339-002-2009 Композиционные вяжущие на основе алюмосиликатного сырья для мелкозернистых бетонов;
технологический регламент на производство стеновых камней из мелкозернистого бетона на основе пирокластических пород Эквадора.
Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 270106, 270114, а так же бакалавров и магистров по направлению «Строительство», что отражено в учебных программах дисциплины «Строительные материалы и изделия».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Международной научно-практической конференции «На-
учные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (г. Белгород, 2007 г.); XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (г. Белгород, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Строительство 2009» (г. Ростов-на-Дону, 2009 г.); Casa Abierta Facultad de Ingenieria Civil, Centro de Investigaciones Cientificas, Universidad Tecnica de Ambato (Республика Эквадор, г. Амбато, 2009 г.). Международной научно-практической конференции «Проблемы инновационного и социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах» (г. Брянск, 2009 г.).
Публикации. По материалам и результатам исследований опубликовано 7 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.
На защиту выносятся:
принципы проектирования мелкозернистых бетонов на основе нетрадиционного сырья Эквадора;
ранжирование пирокластических горных пород по эффективности их использования в качестве минерального компонента композиционных вяжущих;
взаимосвязь между генетическими особенностями пирокластическо-го песка Эквадора и качественными характеристиками данного сырья как мелкого заполнителя бетона;
характер зависимости изменения, физико-механических характеристик мелкозернистого бетона от размолоспособности водо- и цементопот-ребности пирокластических пород;
составы композиционных вяжущих на основе пирокластического песка и пеготов двух видов;
составы мелкозернистого бетона на основе ВНВ-50 и пирокластических пород;
результаты внедрения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включающего 26 таблиц, 26 рисунка и фотографии, список литературы из 122 наименований, 7 приложений.
