Введение к работе
АКТУАЛЬЮСТЬ РАБОТЫ. В современных условиях возрастающие объемы промышленного и гражданского строительства, особенно в индустриальных регионах, невозможно обеспечить сборными изделиями и деталями только из бетона на основе портландцемента, песка и крупного заполнителя. Сказывается недостаток портландцемента и его высокая стоимость. Кроме того ресурсы кондиционных заполнителей в большинстве регионов ограничены или вовсе отсутствуют. Применение местных материалов пониженного качества приводит либо к перерасходу портландцемента, либо к значительному росту затрат на обогащение сырья.
Одновременно в регионах с развитой перерабатывающей промышленностью постоянно обостряется проблема утилизации отхо--дов. Накапливаясь в отвалах, они оказывают все большую техногенную нагрузку на окружающую среду, спздают серьезные экологические проблемы.
Актуальным направлением комплексного решения указанных проблем, которые остро стоят, в частности, в индустриальном регионе г.Тольятти, является использование промышленных отходов в производстве строительных материалов, как в кпчестве заполнителей, так и в качестве сырья для получения вяжущих.
Целью диссертационной работы явилось создание и комплексное исследование шлакощелочного вяжущего (ІШЦЗ) на гранулированном электротермофосфорном шлаке (ЭТЗШ), искусственного пористого заполнителя - шлакозита, а также легкого бетона на их основе - шлакозитобетона изготавливаемых с комплексным применением промышленных техногенных отходов.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
обосновать целесообразность использования гранулированного электротермофосфорного шлака и других компонентов для создания шлакощелочного вяжущего оптимизированного состава, определив теоретические основы и кинетику твердения;
исследовать пористый заполнитель -.шлакозит, его структуру и фазовый состав, гидравлическую активность с точки зрения формирования контактной зоны в бетоне, предопределяющей строительно-технические свойства материала;
определить состав легкого бетона заданных классов по
-4-.
прочности и соответствующих уровней стойкости к различным во; действиям среды, в том числе коррозионной стойкости, арматуры;
оптимизировать технологические параметры изготовления шлакозитобетона, исходя из структурной теории бетонов; .
обосновать целесообразность применения поверхностной обработки изделий из шлакозитобетона рядом гидрофобных крем-нийорганических жидкостей для значительного улучшения гидрофі зических свойств и стойкости;
провести производственную проверку результатов работы и обосновать технические условия.производства: шлакозитобетон-ных конструкций.
Рабочая.гипотеза: Связывание растворимых щелочных соединений, используемых в качестве возбудителя твердения электро-термофосфорного шлака, возможно путем оптимизации их дозирові и длительности ТВО. Цементирующее вещество в шлакощелочном б( тоне при этом будет иметь состав низкоосновных гидросиликато: кальция с частным замещением СаО наУа^О. Дополнительный пут: снижения высолообраэования - Использование кремниЯорганическ: гидрофобнзаторов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- показано, что твердение вяжущего при очень малом соде*
иании глинозема (0,5,.'.І,5 AlgOo) в гранулированном электро-
термофосфорном шлаке при активизации щелочными компонентами
обусловлено гидролизом стеклофэзы волластонитового состава с
возникновением и накоплением аморфных гекевидных Продуктов -
- гидросиликатов кальция и натрия с основностью близкой к ед
нице;
-молекулярное отношение в гелевидной фазе/i/agO:СаО:51^ :Н20 как (0,1...0,2):1:1:2; '
разработаны оптимальные режимы пропаривания, обеспечи вающие достаточно полное и прочное связывание/t/a^O в составе цементирующего вещества и резкое снижение высолообраэования на поверхности конструкций;
изучено действие широкого класса новых кремнийоргани-ческих гидрофобизирующих соединений при разных способах их в те " для предотвращения появления высолов.
Практическая значимость' работы:
- обосновано использование гранулированного ЭТШИ и друг
компонентов для создания шлакощелочного вяжущего, на основе которого с применением искусственного пористого заполнителя — - шлакозита - может изготавливаться легкий бетон, что расширяет сырьевую базу строительных материалов; в частности в регионе г.Тольятти;
определены составы легкого бетона заданных классов по прочности и соответствующих уровней стойкости к различным воздействиям среды;
оптимизированы технологические параметры изготовления шлакозитобетона;
обоснована целесообразность поверхностной обработки изделий из шлакозитобетона гйдрофобизируодими кремнийоргани-ческими жидкостями для значительного повышения гидрофизических свойств и стойкости материала.
Реализация результатов работы. На основе полученных результатов работы и их проверки на практике с участием автора разработаны технические условия на материалы и изделия;
ТУ 0021958-2702594-002-90 "Бетоны легкие шлакощелочные. Технические условия";
ТУ 474-2702594-002-90 "Вяжущее шлзкощелочное на основе гранулированного электротермофосфорного шлака. Технические условия";
ТУ 474-2702594-C03-9I "Вяжущее многокомпонентное. Технические условия";
ТУ 474-2702594-09-91 "Блоки бетонные для стен подвалов с использованием отходов ВАЗа. Технические условия";
ТУ 474-2702594-11-91 "Плиты бетонные тротуарные из шлакощелочного бетона. Технические условия";
ТУ 474-2702594-010-93 "Вяжущие шлакощелочные с кремнеземистой добавкой. Технические условия";
ТУ 474-2702594-012-93 "Элементы оград железобетонные с использованием отходов Волжского автозавода. Технические условия.'
Опытно-промышленное внедрение осуществлялось в соответствии с совместной программой, принятой КПП ""Радикал", Тольят-тинской ТЭЦ (ТоТЭЦ), НИИКерамэит, Ш "Сгройдетальяонструкция". На Опытном участке бетонных изделий ТоТЭЦ Еыпущена партия шлакозитобетонов и шлакозитобетонных блоков размером 200х200х х400 мм (по ТУ C02I958-2702594-002-89 и ТУ'474-2702594-О02-90).
Получены шлакощелочные бетоны марок М 75...М 200, из которых построен дом сельского типа. Проведенное после трех- лет эксплуатации обследование шлакозитобетонных изделий в "деле"- показало, что они сохраняют прочность, надежность, конструкции дома пригодны к дальнейшей эксплуатации.
. В настоящее время в г.Тольятти идет строительство завода по выпуску шлакощелочного вяжущего производительностью 800 тыс в год, а также линии по выпуску шлакозитобетонных блоков производительностью 2 млн. штук в год. Одновременно идет пуск цеха шлакозита производительностью 100 тыс.м3 в год.
Объем работы и публикации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 94 наименования и приложений. Основная часть работы изложена на 214 страницах, включает 64 рисунка и 31 таблицу. Основное содержание диссертации излокено в 6-/ги публикация
На защиту выносятся:
обоснование целесообразности использования гранулирован ного электротермофосс^орного шлака для изготовления шлакощелочн го вяжущего, результаты исследования кинетики его твердения и стойкости цементирующего вещества к действию внешних сред;
результаты'исследования пористого заполнителя - шлакози та, бетона на его основе - шлакозитобетона;
составы легкого шлакозитобстона на шлакощелочном вяжущем;
результаты оптимизации технологических параметров процесса изготовления шлакозитобетона;
результаты исследования строительно-технических свойсте шлакозитобетона;
обоснование целесообразности применения поверхностной обработки шлакозитобетонных изделий кремнийорганическими гид-рофобизирующими жидкостями;
результаты производственной проверки, обоснование техне логических условий производства.шлакозитобетонных конструкций.
