Введение к работе
Актуальность производства и применения шлакощелочных вяжущих обусловлена рядом причин. К ним относятся дороговизна и дефицитность традиционного цементного вяжущего, необходимость утилизации шлаковых отходов металлургической промышленности, снижения количества выбросов С02 в атмосферу, уменьшения негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. К факторам, сдерживающим широкое применение шлакощелочных вяжущих относятся неоднородность химического и вещественного состава доменных гранулированных шлаков, необходимость их тонкого измельчения и сложность регулирования кинетики структурообразования шлакощелочных вяжущих. Традиционные цементы поставляются потребителям в тонкодисперсном состоянии. При этом помол клинкера и других компонентов цемента осуществляется на специальном оборудовании цементных заводов, поставляющих свою продукцию потребителям в готовом виде. Технология производства шлакощелочных вяжущих не требует получения энергоемкого клинкера, но предусматривает в каждом конкретном случае организацию помола доменных гранулированных шлаков до получения тонкодисперсного продукта с удельной поверхностью не менее 3000 см2/г.
Тонкий помол шлаков является самым энергоемким технологическим процессом при изготовлении шлакощелочных вяжущих. Сокращение длительности процесса тонкого измельчения шлаков при производстве шлакощелочных вяжущих возможно за счет изыскания способов интенсификации помола металлургических шлаков.
Цель диссертационного исследования - разработка научно обоснованных способов модифицирования шлакощелочных вяжущих для сокращения длительности процесса тонкого измельчения шлакового сырья и улучшения строительно-технических свойств получаемых вяжущих веществ.
Научная новизна работы:
- предложена и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность применения в качестве модифицирующей добавки углевода типа сахарозы в количестве 0,05 - 0,50% от массы шлака для производства шлакощелочных вяжущих с силикатным щелочным компонентом типа метасиликата натрия;
для производства шлакощелочных вяжущих с несиликатным щелочным компонентом типа кальцинированной соды предложено и экспериментально обосновано применение в качестве интенсификатора помола шлака 0,25 - 0,75% электродной пыли, являющейся графитосодержащим отходом производства электродов на Новочеркасском электродном заводе;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность сокращения длительности тонкого измельчения металлургических доменных шлаков для производства шлакощелочных вяжущих с использованием интенсификаторов помола на углеводной и углеродной основах;
- комплексом независимых методов доказано положительное влияние
разработанных модифицирующих добавок не только на эффективность
измельчения металлургических шлаков, но и на строительно-технические
свойства шлакощелочных вяжущих.
Приоритетная новизна представляемых технических способов модифицирования шлакощелочных вяжущих предлагаемыми добавками комплексного действия защищена патентом на изобретение № 2412124 С1 от 20.02.2011 «Вяжущее» и заявкой на изобретение №2010125659/03 от 22.06.2010 «Вяжущее»
Достоверность полученных результатов обеспечена статистическими методами оценки ошибок экспериментов и проверкой адекватности математических моделей; использованием комплекса независимых методов исследования процессов структурообразования получаемых шлакощелочных
вяжущих, а также сопоставимостью экспериментальных данных с результатами производственной проверки. Практическая значимость работы:
разработаны оптимальные рецептурные составы, с использованием предлагаемых модифицирующих добавок;
обоснованы возможности ресурсо- и энергосбережения в строительстве за счет сокращения потребности в традиционных цементах и утилизации промышленных отходов;
составлены технические условия и технологический регламент по применению разработанных шлакощелочных вяжущих наиболее востребованных марок 400 - 600 на основе доменных гранулированных шлаков с силикатными и несиликатными щелочными компонентами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» ЮУрГУ, г. Челябинск, 2010 и Международных научно-практических конференциях «Строительство 2009,2010,2011»РГСУ, г. Ростов-на-Дону, 2009 ... 2011.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 - в изданиях, рецензируемых ВАК. Общий объем работ - 2 печатных листа, в том числе 0,5 печатного листа написано лично автором.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и 5 приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, 33 таблицы. Список использованной литературы состоит из 122 наименований. Приложения включают в себя комплексный химический анализ (А), акты производственных испытаний (Б), разработанные технические условия (В), документы о внедрении результатов исследований в учебный процесс (Г), примененные в работе методы математического
планирования эксперимента и методы метрологического обеспечения экспериментальных исследований (Д).