Введение к работе
Актуальность.
Для реализации приоритетного национального проекта «Доступное И комфортное жилье — гражданам России» необходимо существенное расширение номенклатуры выпускаемых строительных материалов и повышение эффективности производства. Особенно это актуально для регионов Северного Кавказа, где ощущается дефицит эффективных стеновых и отделочных материалов; и в то же время отсутствуют месторождения высококачественного сырья для производства этих изделий, в том числе на основе мелкозернистого бетона.
Анализ сырьевой базы Северо-Кавказского региона показал широкое распространение флювиогляциалькых валунно-песчано-травийных (ВПГ) осадочных пород, которые в настоящее время используются в качестве сырья для получения щебня. Области рационального использования отсевов дробления данных пород, в виду специфики их состава и свойств, не установлены.
Представляется необходимым разработка технологии производства эффективных стеновых цементных камней (СКЦ) на основе мелкозернистых бетонов с использованием отсевов дробления ВПГ смесей на щебень.
Диссертационная работа выполнена в рамках НТП Министерства образования РФ «Методологические основы рационального использования техногенного сырья в промышленности строительных материалов» (шифр 03.01.055) и тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию РФ, проводимого по заданию Министерства образования РФ и финансируемого из средств федерального бюджета на 2004-2008 гг.
Цель и задачи работы.
Повышение эффективности производства мелкоштучных стеновых изделий из мелкозернистого бетона на техногенных песках Северного Кавказа.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
— изучение вещественного состава, строения и распространения техногенных песков Северного Кавказа как сырья для получения мелкозернистых бе-
тонов;
разработка составов и изучение свойств многокомпонентных вяжущих с использованием полиминеральных отсевов дроблення;
разработка технологии производства стеновых камней цементных с использованием мелкозернистых бетонов на основе техногенных песков;
подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований и промышленного внедрения.
Научная новизна работы.
Разработаны принципы проектирования мелкозернистых бетонов на основе нетрадиционных полимннеральных полигенетических песков, заключающиеся в корректировке составов с учетом характера минералогического распределения состава по фракциям, водо- и цеменгопотребности этого техногенного сырья, которое представляет собой сложноструктурированную систему, что объясняется флювиогляциальным происхождением исходных осадочных пород. Породообразующие минералы и минеральные агрегаты различных генетических типов (осадочных, магматических и метаморфических) обуславливают формирование нетрадиционных систем и оказывают влияние на физико-химические процессы структурообразования мелкозернистого бетона.
Установлен характер распределения петрографического и минералогического состава по фракциям отсева дробления валунно-песчано-гравийных смесей, заключающийся в концентрации минеральных агрегатов: интрузивных (граниты) и метаморфогенных мономинеральных (кварциты) образований в крупных фракциях; эффузивных, осадочных (песчаники и алевролиты) и выветрелых пород — в более мелких фракциях. В мелких фракциях, также преобладают зерна отдельных минералов, а с увеличением крупности - обломки пород (агрегаты). Наличие минеральных агрегатов, при прочих равных условиях, обуславливает повышение водолотребности, что связано с микрс-трешиноватостью на контактах минералов в агрегатах. С другой стороны,
присутствие в мелкой фракции тонкодисперсного вещества выветрелых пород, слюд, кремнистых осадочных пород, обладающих повышенной гигроскопичностью, также приводит к увеличению водо- и цементопотребности.
Выявлен характер зависимости водо- и цементопотребности техногенных песков из ВПГС от состава и свойств породообразующих минералов и обломков горных пород, степени их выветривания и микротрещинообразова-ния. Эти показатели повышаются в направлении от техногенных песков сложенных кварцитом, гранитом к агрегатам, представленным известняком, песчаником, алевролитами. Существенно повышаются во фракциях обогащенных зернами выветренных обломков пород и минералов.
Установлен характер микроструктуры цементного камня в зависимости от его контакта с породообразующими минералами техногенного песка, заключающийся в том, что контактная зона цементного камня с кварцитом и гранитом узкая плотная, а с минералами, затронутыми выветриванием, более расплывчатая, рыхлая. Граница разрушения мелкозернистых бетонов проходит по частицам затронутых выветриванием. В зоне разрушения редко встречаются агрегаты кварцита и гранита.
Практическое значение работы.
Разработана классификация техногенных механогенных песков с учетом генетических особенностей исходных пород Определены наиболее перспективные генетические типы механогенных песков Северного Кавказа и обоснованы рациональные области их использования.
Разработаны составы вяжущих низкой воцопотребности с использованием полиминеральных техногенных песков и суперпласткфнкатора Мельмент.
Разработана технология производства стеновых камней цементных с использованием мелкозернистых бетонов.
Внедрение результатов исследований.
Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлена на ПСФ «Содружество-холдинг» при выпуске стеновых камней цемент-
-б-
ных на общую сумму более б млн. руб. и при строительстве ряда гражданских объектов Ставропольского края.
Для широкомасштабного внедрения результатов работы при производстве стеновых камней цементных на основе предложенных составов разработаны следующие нормативные документы:
технические условия на "Стеновые камни цементные на основе мелкозернистого бетона с использованием отсева дробления Солдате-Александровского карьера" ТУ 574ІЧЮ4-10251714-06
технологический регламент на "Изготовление камней стеновых бетонных методом полусухого вибропрессования".
Теоретические положення диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований и промышленного внедрения используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 270106, 270102 и 340100, что отражено в учебных программах дисциплин "Строительные материалы и изделия", "Инженерная геология", "Минерально-сырьевая база отрасли", "Технология конструкционных материалов".
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы представлены на: Научно-практических конференциях "Наука, экология и педагогика в техническом университете" (г. Минеральные Воды, 2004,2005,2006); Международной научно-практической конференции "Композиционные строительные материалы. Теория и практика" (г. Пенза, 2006).
Публикации.
Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 9 научных публикациях, в том числе в 2 статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 220 страницах машинописного текста,
