uzluga.ru
добавить свой файл

УДК 666.974.6:666.972.16 На правах рукописи






МОМЫШЕВ ТАЛГАТ АМАНГЕЛЬДИЕВИЧ


Сульфатостойкие бетоны на основе безобжиговых вяжущих для дорожного строительства


05.23.05 – Строительные материалы и изделия



Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Республика Казахстан
Шымкент, 2010

Работа выполнена в Южно-Казахстанском государственном университете им. М. Ауезова.


Научный руководитель: доктор технических наук

Б.К.Сарсенбаев


Официальные оппоненты: доктор технических наук

Суранкулов Ш.Ж.


кандидат технических наук

Каршыга Г.О.


Ведущая организация: ТОО «НИИСтромпроект»

г.Алматы


Защита состоится «30» октября 2010 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д14.23.02 в Южно-Казахстанском государственном университете им. М. Ауезова по адресу: 160012, г. Шымкент, пр. Тауке-хана 5, главный корпус, ауд.342.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Казахстанском государственном университете им. М. Ауезова по адресу: 160012, г. Шымкент, пр. Тауке-хана 5, главный корпус, ауд.215.


Автореферат разослан «29» сентября 2010г.


Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук А.А. Анарбаев


ВВЕДЕНИЕ


Общая характеристика работы. Рациональное использо­вание минеральных ресурсов является актуальной проблемой для Республики Казахстан, которая может быть решена при эффективном применении техногенных продуктов в промыш­ленности строительных материалов. Это способствует созда­нию безотходных технологий переработки минерального сырья, снижению себестоимости, как основной продукции промыш­ленности, так и производства строительных материалов, а так­же охране окружающей среды.

В Казахстане на базе богатейшего месторождения фосфо­ритов Каратауского бассейна созданы в СНГ предприятия фосфорной промышленности. Ежегодный выход шлаков на этих предприятиях в 1980-85-х годах достигал 4,0...4,5 млн.т, что привело к накоплению шлаковых отвалов, зани­мающих огромные территории и негативно действующих на экологию региона.

Мировой опыт показывает, что одним из экономически и экологически целесообразных направлений утилизации промышленных отходов является использование их для получения различных строительных материалов, в том числе и дорожно-строительных.

Использование техногенных продуктов производства приведет к снижению себестоимости материалов, экономии электроэнергии и способствует решению «Государственной программы жилищного строительства» и «Программы развития промышленности строительных материалов, изделий и конструкций до 2014 года», «Программы развития автодорожной отрасли Республики Казахстан на 2006-2012 годы».

Актуальность проблемы. В середине 80-х годов прошлого века использование безобжиговых вяжущих для производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций развивалось нарастающими темпами. Промыш­ленный опыт показал, что производство изделий на основе безобжиговых вяжущих отличается технологичностью и может быть осуществлено на серийном оборудовании.

Доступность сырья для юга Казахстана, малая топливо-энергоемкость, простота изготовления, низкая стоимость, относи­тельно высокая активность и долговечность получаемых изде­лий обеспечивают безобжиговому вяжущему большую перспективу. Очевидно, что при стабильной работе промышленно­сти, производство безобжиговых вяжущих и изделий на их основе будет одним из наиболее эффективных в стройиндустрии. По этим вяжущим и изделиям накоплены уни­кальные данные, которые аккумулированы в 70-90 годы прошлого столетия в тру­дах ученых силикатчиков и строителей, имеют непреходящую научную и практическую ценность и представляются весьма ак­туальными.

Замена применяющегося в строительстве обычного цемента на более дешевые, но не уступающие по своим качествам вяжущие, всегда была актуальной проблемой. С середины прошлого века работы по производству безобжиговых вяжущих из металлургических и фосфорных шлаков велись в различных научно-исследовательских институтах. В результате этих работ выяснилось, что гранулированные электротермофосфорные шлаки обладают вяжущими свойствами, но прочность изделий на их основе не высокая, которые не могли заменить обычный цемент в строительстве. Необходимо было разработать технологию производства и подбор состава вяжущих, которые позволили бы использовать электротермофосфорные шлаки в качестве основы для производства безобжиговых вяжущих.

Работа выполнена в соответствии с координационными планами НАН РК по комплексному использованию минерального сырья, планами научно-исследовательских работ ЮКГУ им. М. Ауезова и ТОО «Внедренческий центр научно - исследовательских разработок ЮКГУ – технологический инкубатор», посвященных переработке техногенных продуктов промышленности в силикатные и строительные материалы.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка технологий безобжиговых вяжущих и бетонов на основе фосфорных шлаков, комплексных добавок и сульфокарбоната натрия, обладающих высокой прочностью и долговечностью для дорожного строительства.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- оптимизация составов безобжиговых вяжущих на основе электротермофосфорных шлаков и щелочесодержащих отходов промышленности;

– получение бетонов на основе безобжиговых вяжущих (ББВ) с однородной структурой на основе электротермофосфорных шлаков, сульфокарбоната натрия (СКН) и гравийно-песчаной смеси;

– изучение механизма гидратации и твердения безобжиговых вяжущих и бетонов (БОВиБ);

– изучение основных физико-механических и эксплуатационных свойств бетонов на основе безобжиговых вяжущих для дорожного строительства;

– разработка технологий производства БОВиБ для дорожного строительства.

Научная новизна работы:

- установлена возможность создания на основе электротермофосфорных шлаков и щелочесодержащих отходов промышленности БОВиБ однородной структуры, обладающей прочностью и морозостойкостью;

  • методами математического планирования эксперимента установлено оптимальное количество модифицирующих добавок и технологические параметры пропаривания, обеспечивающих заданную структуру бетона;

  • установлена зависимость процесса формирования структуры твердеющего ББВ от степени завершенности процесса гидратации безобжигового цементного камня;

  • изучены кинетика набора прочности и долговечность ББВ на основе электротермофосфорных шлаков, щелочесодержащих отходов с использованием гравийно-песчаной смеси;

  • разработана технология производства ББВ на основе электротермофосфорных шлаков для укрепления основания дорог.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  • возможность получения БОВиБ на основе электротермофосфорных шлаков и щелочесодержащих отходов промышленности с использованием гравийно-песчаной смеси для дорожного строительства;

  • оптимизация составов БОВиБ введением модифицирующих комплексных добавок;

  • результаты исследования эксплуатационных характеристик и составов продуктов гидратации цементного камня БОВиБ на основе электротермофосфорных шлаков и щелочесодержащих отходов промышленности;

  • возможность применения бетона на основе безобжигового вяжущего разработанного состава из электротермофосфорных шлаков и СКН в дорожном строительстве;

- технология производства и экономическая эффективность безобжиговых вяжущих и бетонов на основе электротермофосфорных шлаков;

Практическая ценность и реализация работы. Расширена область применения безобжиговых вяжущих и бетонов на основе электротермофосфорных шлаков и щелочесодержащих отходов промышленности.

Разработаны составы безобжиговых вяжущих и бетонов на основе электротермофосфорных шлаков и СКН для дорожного строительства.

Разработаны принципы получения бетонов на основе безобжиговых вяжущих для дорожного строительства, характеризующихся высокой прочностью и долговечностью.

Результаты проведенных исследований использованы при разработке технологического регламента и стандарта организации на производство бетонов на основе безобжиговых вяжущих из электротермофосфорных шлаков для дорожного строительства.

Утилизация электротермофосфорных шлаков и щелочесодержащих отходов промышленности обеспечивает экологическую безопасность окружающей среды и рациональное использование техногенных продуктов промышленности в строительстве.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены:

– результатами дериватографического, рентгеноструктурного и ИК - спектроскопического методов анализа, а также результатами физико-механических испытаний;

– сходимостью лабораторных и опытно-промышленных результатов, а также технологических параметров изготовления строительных материалов для дорожного строительства;

– воспроизводимыми результатами обработки данных с применением аппарата математической статистики.

Личный вклад заключается в:

– постановке основных задач исследования, формировании цели, направлений и способов их решения, формулировке и обосновании научных положений;

– разработке и оптимизации составов безобжиговых вяжущих на гранулированном электротермофосфорном шлаке и щелочесодержащем отходе промышленности;

– разработке и оптимизации составов, технологии производства шлакощелочного бетона на основе гранулированного электротермофосфорного шлака, щелочесодержащего отхода промышленности и гравийно-песчаной смеси;

– внедрении полученных научно-практических результатов в производство и экономической эффективностью разработанных технологий.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях: Международной научно-практической конференции «Ауезовкие чтения-8: научные достижения – основа культурного и экономического развития цивилизации» (г.Шымкент, 2009г.); 9-ой Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (г. С-Петербург, 2010 г.); Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (г.Пенза, 2010г.);

Публикации работы. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в которых изложено основное содержание диссертации: в том числе 5 в трудах международных научно-практических и научно-технических конференциях, 4 в изданиях, рекомендованных комитетом по контролю в сфере образование и науки МОН РК и 2 учебных пособиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, выводов и приложений, изложена на 153 страницах, содержит 32 таблиц, 29 рисунков и список использованных источников из 208 наименований.