Delist.ru

 Эффективные бетоны с использованием отхода производства минеральных удобрений (18.05.2010)

Автор: Григорьев Михаил Александрович

Установлена взаимосвязь морозостойкости, водонепроницаемости и прочности тяжелых бетонов с органо-минеральной добавкой с параметрами микротрещинообразования, коэффициентом интенсивности напряжений, величиной и характером пор и получены зависимости прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетонов от главных факторов, необходимые для прогнозирования свойств, структуры и оптимизации состава

Разработаны принципы оптимизации состава бетона на основе установленных многофакторных зависимостей прочности, морозостойкости и водонепроницаемости, полученных методом математического планирования эксперимента.

Практическое значение. Разработана технология получения органо-минеральной добавки на основе отхода производства минеральных удобрений и суперпластификатора, которая включает в себя предварительную сушку отхода, дозирование компонентов и помол в шаровой мельнице.

Разработана технология производства бетонных и железобетонных изделий с органо-минеральной добавкой для промышленного, гражданского и дорожного строительства.

Получены бетоны с органо-минеральной добавкой на основе отхода производства минеральных удобрений класса В25 и В30, морозостойкостью F200, F300 и водонепроницаемостью W6, W8.

Внедрение результатов исследований.

Разработаны «Рекомендации по определению состава тяжелого бетона с органо-минеральными добавками для промышленного, гражданского и дорожного строительства» и проведено опытно промышленное опробование на полигоне ОАО «Агротекс-ЖБИ» (г. Кострома) при изготовлении водоотводных лотков, дорожных плит, бордюров, элементов трубопереездов и телескопических лотков.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях по проблемам науки в агропромышленном комплексе в Костромской государственной сельскохозяйственной академии в 2005-2009 годах г. Кострома и на международной научно-практической конференции «Вопросы дальнейшего развития регионов России в условиях мирового финансового кризиса» г. Шарья, 2009 г.

Основное содержание работы опубликовано в десяти статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем работы 197 страницы машинописного текста, 54 рисунка, 27 таблиц.

На защиту диссертации выносятся:

- обоснование возможности повышения эффективности тяжелых бетонов, за счет использования отхода производства минеральных удобрений;

- технология получения органо-минеральной добавки, состоящей из отхода производства минеральных удобрений и суперпластификатора С-3;

- закономерности в изменении свойств и начального структурообразования бетонов с органо-минеральной добавкой на основе отхода производства минеральных удобрений;

- зависимость прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетонов с органо-минеральной добавкой от параметров микротрещинообразования, коэффициента интенсивности напряжений, от величины и характера пор

- метод оптимизации состава бетона на основе полученных зависимостей;

- результаты опытно-промышленного опробования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одним из перспективных направлений повышения эффективности бетонов является использование многотоннажных техногенных отходов.

В ряде регионов страны имеются значительные залежи многотоннажных отходов производства минеральных удобрений (ОПМУ), в виде тонкодисперсных кремнеземсодержащих порошков, которые не нашли применения в технологии бетона. Например, при производстве одной тонны минеральных удобрений образуется в среднем 520 кг кремнеземистого

Решение проблемы эффективного использования отхода производства минеральных удобрений в технологии бетонов связано с повышением их однородности и химической активности, которые могут быть достигнуты путем механохимической активации.

Высокие эксплуатационные характеристики тяжелого бетона могут быть достигнуты за счет образования дополнительных продуктов новообразований путем наполнения матрицы цементного вяжущего высокодисперсными минеральными частицами, способных реагировать с цементом, активно влияющих на физико-химические процессы, происходящие в твердеющей вяжущей композиции. Появляется возможность направленного формирования макро- и микроструктуры композита.

Традиционно минеральные наполнители в технологии бетона рассматривались как компоненты, вводимые для предотвращения перерасхода цемента в низкомарочных бетонах. Для ориентировочных расчетов в этом случае принимается, что уменьшение активности цемента пропорционально увеличению количества наполнителя. Предпочтение следует отдавать активным наполнителям, которые способны вступать во взаимодействие с продуктами гидратации цемента образовывая устойчивые гидросиликаты

Одним из способов повышения эффективности тяжелых и мелкозернистых бетонов является применение отхода производства минеральных удобрений в виде органо-минеральной добавки, которая обеспечивает повышение плотности, прочности цементного камня, улучшение контактной зоны за счет снижения капиллярной пористости и дополнительных новообразований в виде высоко – и низкоосновных гидросиликатов кальция приводящие к снижению расхода цемента и повышению эксплуатационных свойств.

Многотоннажный отход производства минеральных удобрений образуется в ряде химико-технологического производства кремнеземистого и алюмокремнеземистого (алюмосиликатного) сырья при разложении гидроксида алюминия кремнефтористоводородной кислотой и представляет собой тонкодисперсный порошок белого цвета, состоящий в основном из аморфного диоксида кремния с небольшими примесями фторида алюминия и кремнефтористоводородной кислоты.

Данные о химическом и гранулометрическом составах отхода производства минеральных удобрений представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Химический состав ОПМУ

ОАО «Воскресенские минеральные удобрения»

Компонент SiO2 A(2O3 A(F3 H2O ППП

Содержание, % по массе 49,25 0,6 0,29 49,86 -

Содержание, % по массе

(в пересчете на сухое) 94-96 1,5-2,0 0,5-1,0 - < 1

Петрографическое исследование показало, отсутствие в отходе свободного оксида кальция и магния, следовательно, можно сделать вывод, что ОПМУ не обладает самостоятельным вяжущим свойством.

Таблица 2.

Гранулометрический состав ОПМУ

ОАО «Воскресенские минеральные удобрения»

Остатки на ситах Размер ячеек, мм Прошло через сито 0,08 (

Частные, г 2,5 7,9 39,6 50,0

Частные, % 5,0 15,8 79,2 100

загрузка...