Введение к работе
Актуальность темы. Использование промышленных отходов в производстве строительных материалов решает комплекс экономических, социальных проблем, снижает экологическую напряженность, расширяет сырьевую базу, способствует ресурсосбережению и, в ряде случаев, улучшает качество конечного продукта. В последние годы рядом исследователей в России и за рубежом показано, что использование в цементных композициях некоторых минеральных добавок повышенной дисперсности из числа отходов производства позволяет достичь экономии цементного клинкера, улучшать физико-механические и строительно-технологические свойства цементных бетонов.
Однако, в имеющихся по этому вопросу публикациях даются разные точки зрения на механизм влияния тонкодисперсных минеральных наполнителей (ТМН) на свойства цементного камня (ЦК) и цементных композиций, отсутствуют рекомендации по оптимальной дисперсности и концентрации некоторых видов наполнителей в смешанных вяжущих и бетонах.
Целью работы явилось углубление представлений о механизме влияния ТМН на структуру и свойства ЦК; исследование возможности использования тонкодисперсных минеральных наполнителей различной природы и дисперсности для снижения расхода цементного клинкера в смешанных вяжущих, увеличения прочности и улучшения других свойств цементных растворов и бетонов; выявление материалов из числа отходов промышленности, пригодных в качестве сырья для получения добавок в смешанные вяжущие и тонкодисперсных наполнителей в растворы и бетоны.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Предложены качественные и количественные крите
рии, характеризующие дифференциальную пористость мате
риалов типа ЦК. Такими критериями применительно к одно
ранговой структуре, т.е. пористой структуре, содержащей
поры одного размера, является неоднородность распреде
ления пор в обьеме; применительно к структурам, содер
жащим группы разноразмерных пор - многоранговость по
ристости.
-
Теоретически обоснована роль дифференциальной пористости как сильного самостоятельного структурного фактора, соизмеримого по влиянию на прочность пористых материалов с действием общей пористости, решен ряд задач по оценке влияния дифференциальной пористости на прочность пористых материалов типа ЦК.
-
С применением комплекса физико-механических и физико-химических методов исследований экспериментально подтверждено влияние взаимодействия пор разных рангов на прочность ЦК.
-
Предложены принципы оптимизации структуры цементных композиций в целях повышения прочности, сводящиеся к направленному регулированию дифференциальной пористости ЦК через понижение уровня многоранговости пористости. В частности, использование тонкодисперсных минеральных наполнителей различной природы в цементных композициях обусловливает снижение уровня многоранговости пористости ЦК через снижение среднего размера капиллярных пор, повышение однородности распределения пор в обьеме.
5. Получены теоретические зависимости среднего раз
мера капиллярных пор в ЦК от степени гидратации с уче-
том дисперсности наполнителя, его объемной концентрации, гидравлической активности для нескольких вариантов введения наполнителя в водовяжущую систему.
6. Исследован ряд материалов разной минералогической природы из числа неорганических отходов промышленности и природного сырья с точки зрения их. пригодности для использования в качестве тонкодисперсных наполнителей в смешанных вяжущих, растворах и бетонах.
Практическая значимость работы состоит:
в расширении номенклатуры наполнителей в цементные композиции и вовлечении в хозяйственный оборот ряда многотоннажных неорганических отходов промышленности;
в улучшении строительно-технологических свойств смешанных вяясущих, растворов и бетонов с тонкодисперсными наполнителями;
в снижении экологической напряженности в районах действия предприятий - источников образования отходов;
в сокращении материалоемкости (цемента на 10...30%) и экономической эффективности использования тонкодисперсных минеральных наполнителей.
Реализация работы. Результаты исследований получили опытно-промышленное внедрение на цементном производстве АО "Сода" (г.Стерлитамак, Республика Башкортостан) при изготовлении двух партий смешанного вяжущего на основе портландцементного клинкера с наполнителем из горелой породы повышенной удельной поверхности. На совместном российско-канадском предприятии "Берлек" (г.Уфа) были выпущены две партии стеновых вибропрессованных бетонных блоков повышенной прочности с использованием тонкодисперсного наполнителя в виде пиритного огарка Мелеуэоп-ского химического завода.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: "Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте" (Санкт-Петербург, 1995 г.), "Защитные строительные материалы и конструкции" (Санкт-Петербург, 1995 г.) , "Современные проблемы строительного материаловедения" (Самара, 1995 г.), "Проблемы нефтегазового комплекса России" (Уфа, 1995 г.), "Газ.Нефть-96" (Уфа, 1996 г.)/ "Современные проблемы строительного материаловедения" (Казань, 1996 г.), "Проблемы формирования структуры, эксплуатационной надежности и долговечности строительных материалов" (Плес, 1996 г.), 1-ом международном совещании по химии и технологии цемента (Москва, 1996 г.).
По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ. Описанные в данной работе результаты исследований получены благодаря гранту Академии наук Республики Башкортостан за 1994 год.
Обьем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, приложений и списка использованной литературы, включающего 127 наименований. Основная часть работы изложена на 209 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 18 таблиц.
