Добавка, получаемая в результате механохимической обработки пылевидного отхода в присутствии суперпластификатора, была использоваться для строительных растворов марок 5…20 МПа. В связи с этим, была проведена оптимизация кладочных растворов, закалючающаяся в установлении соотношения между составляющими: цементом, органоминеральной добавкой, песком и водой, которое обеспечивало бы получение раствора с заданными свойствами, как в свежеприготовленном состоянии, так и после затвердевания смеси в эксплуатационных условиях. Слитность структуры строительного раствора осуществляли введением органоминеральной добавки с целью обеспечения важнейших характеристик строительных растворов: подвижности, нерасслаивоемости, водоудерживающей способности, водонепроницаемости, жизнеспособности и т.д.

С помощью метода математического планирования эксперимента для оптимизации составов были получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности (В) и прочности (R) кладочных растворов смесей от заданной подвижности растворной смеси (Х1) и расхода органоминеральной добавки (Х2):

В = 290,5 + 20.84Х1 – 33,67Х2 - 0,07Х12 + 1,43Х22 – 3,25Х1Х2

Уравнение прочности:

R = 11,35 – 0,42Х1 – 5,5Х2 - 0,36Х12 + 0,39Х22 + 0,12Х1Х2

На основании приведенных исследований были разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100, с водоудерживающей способностью свыше 96,8 % и жизнеспособностью около 6 часов. Характеристики составов кладочных растворов представлены в табл. 6.

№, п/п Марка раствора, МПа Ц,

кг/ м3 Доля Ц Доля ОМД Объем ОМД, % Масса ОМД, кг Расход П, кг/ м3 В,

При расплыве конуса 8 см.

1. 15 400 0,82 0,18 31 90 1354 325

2. 10 300 0,61 0,39 66 190 1420 290

3. 7,5 250 0,51 0,49 83 240 1489 270

4. 5 200 0,41 0,59 100 290 1513 260

Примечание: при использовании портландцемента марки М400 и при расплыве конуса 8 см.

Результаты разработок и исследований нашли отражение в Технических условиях на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендациях по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

Основные выводы.

1. Обоснована возможность повышения эффективности цементно-песчаных растворов путем использования органоминеральной добавки, получаемой в результате механохимической активации пылевидного отхода сушки песка совместно с суперпластификатором С-3, положительно влияющей на технологические свойства, образования скрытокристаллической структуры низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, обусловливающие высокие эксплуатационные свойства кладочных растворов.

2. Разработана органоминеральная добавка, состоящая из пылевидных отходов сушки песка и супрепластификатора С-3 и технология ее производства и применения в цементно-песчаных растворах.

3. Рентгеноскопия пылевидных отходов сушки песка показала, что основными компонентами являются: кварц SiO2, полевые шпаты К2О 3Al2O3 6SiO2, каолинит Al2 (Si2O5) (ОН4), аттапульгит Mg2 Al2 (ОН)2 (Н2О) 4(Si8O20) 4Н2О, хлорит (Mg Fe2 Al)6 (Si Al)4О10 (ОН)8, иллит (гидрослюда) (К4Al2(SiAl)4О6)(ОН2)nН2О, кальцит CaCO3, в небольшом количестве доломит CaMg(CO3)2, гематит Fe2O3, содержание аморфной фазы составляет 30-40%.

4. Исследование химического состава показало, что кремнезем SiО2 находится в отходах в свободном и связном состояниях. Свободный кремнезем представлен примесями кварцевого песка, а связанный входит в состав глинообразующих материалов. Глинозем Al2О3 находится в материале в связном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Оксиды щелочноземельных металлов CaО и MgО входят в состав карбонатов – кальцита и доломита. В небольших количествах они участвуют также в составе глинистых минералов – хлоритов и аттапульгитов.

5. Водопотребность цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками, находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. Введение ОМД с удельной поверхностью 100 м2/кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м2/кг до 420 м2/кг водопотребность увеличилась с 16,0% до 18,2%.

6. С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности, водопотребности и плотности цементных паст от содержания и удельной поверхности органоминеральной добавки и расхода суперпластификатора.

7. С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде пылевидных отходов сушки песка, в основном образуется скрытокристаллическая структура низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

8. Получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности и прочности кладочных растворных смесей от заданной подвижности растворной смеси и расхода органоминеральной добавки.

9. Разработана технология производства кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки, обеспечивающей прочностные показатели, и подвижность, нерасслаиваемость, водоудерживающую способность, водонепроницаемость, жизнеспособность.

10. Разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100 кг/м3, с водоудерживающей способностью свыше 96,8 % и жизнеспособностью около 6

11. Разработаны Технические условия на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендации по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

12. Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

13. Использование нанокатализаторов (углеродные трубки и фуллерены) в небольших количествах в составе кладочного раствора на основе пылевидного отхода позволяет снизить стоимость раствора при сохранении его прочностных характеристик и морозостойкости.

Основные публикации по теме диссертации.

1. Баранов Н.П., Чистов Ю.Д. Научно-филосовско-технический подход решения задач получения кладочных растворов с использованием пылевидных отходов сушки песка, модофицированных химическими добавками./ В сб. Юбилейной десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности. – М.:МГСУ, 2007.-с.383-386.

2. Баранов Н.П., Чистов Ю.Д. Кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка, модифицированные химическими добавками./ А сб. Инновационные научно-технические и научно-методические разработки МГСУ, - М.: ИГСУ, 2007. – с.13-15.

3. Баранов Н.П. Кладочный раствор с использованием пылевидных отходов сушки песка./ В сб. Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности». – М.: 2009. – с. 389-392.

4. Баранов Н.П. Кладочный раствор с использованием пылевидных отходов сушки песка./ Вестник МГСУ. – М.: МГСУ, 2/2009. – с.139-142.

5. Баранов Н.П., Чистов Ю.Д. Кладочный раствор./ Патент на изобретение №2363679. - М.: МГСУ, 08/2009.