автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Структура и свойства стеновых строительных материалов на основе отходов фосфатного производства Иордании

РОСТОВСКАЯ—Кй-ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПКЙДЕИИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

РГб ОД

На правах рукописи

я п . •

I и

йзадвх Каид Йбдгль-Рахмак

Структура, и свойства, стеновых строительных материалов на

основе отходов фосфатного

производства Иордании

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Донц 1924

Работа выполнена в Ростовской-на-Дону государственной академии

строительства

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

- кандидат технических наук, доцент А.Н. Индин

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

- доктор технических наук, профессор П.П. Гайдауров

- кандидат технических наук.

профессор А.Н. Питерский

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ:

- промышленное объединение "Азот", г. Невинномысск

Защита состоится 28 ишня 1994г. в часов на заседании диссертационного совета Д 063.06.01 в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, дл. Социалистическая, 162

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии

Автореферат разослан "__"_________1994г.

Нчекый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент

Ю.А. Веселев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Тенденция развития промышленного производства в целом, и в особенности строительной индустрии, предусматривает широкое использование вторичного сырья. Это диктуется как экономическими, так и экологическими требованиями, которые в последнее время приобрели особую остроту.

Хашимитское Королевство Иордании является самым крупным производителем экстракционной фосфорной кислоты на Ближнем Востоке. В процессе производства на каждую тонну получаемой фосфорной кислоты образуется до 4,25 т фосфогипса в пересчете на сухое состояние. Общее количество фосфогипса, накопившегося в нашей стране до 1989г., превысило 10 млн. т.

Затраты на удаление и складирование фосфогипса в отвалах в среднем составляют 107. стоимости создания и эксплуатации основного производства, при этом для отвалов приходится отчуждать большие площади полезных земель. Хранение фосфогипса в отвалах наносит значительный вред окружающей среде, проявляющийся в загрязнении атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почвен-но-растительного покрова вредными веществами, содержащимися в фосфогипсе.

Таким образом, проблема использования фосфогипса, как находящегося в отвалах, так и текущего выхода, является актуальной не только в связи с целесообразностью вовлечения его в сферу производства различных полезных для народного хозяйства материалов, но и, что особенно ваано, с точки зрения предотвращения их разрушительного воздействия на окружающую среду.

Современные методы утилизации фосфогипса подтверждают возможность его широкого использования в качестве сырья для изготов-

ления гипсовых вяжущих веществ. Вместе с тем работы в этом направлении еще далеки от завершения, поскольку не решены две главные задачи. Первая состоит в той, чтобы сделать производство вяжущего из фосфогипса дешевле, чем из природного сырья, а вторая -добиться стабильности качества получаемого из фосфогипса продукта.

В диссертационной работе исследована возможность изготовления стеновых изделий из фосфогипса-дигидрата, что особенно актуально для Иордании, где основными стеновыми материалами являются дорогостоящие природные камни и монолитный бетон.

Цель диссертационной работы: разработка зкологически чистого и технико-экономически эффективного способа получения стеновых строительных изделий из фосфогипса как текущего выхода, так и скопившегося в отвалах, без дорогостоящих процессов его промывки и термообработки, отвечающих условиям эксплуатации в Иордании.

Для достижения поставленной цели были решены следуищие задачи:

- изучено влияние прессования на изменение химических и физико-химических свойств порошка фосфогипса;

- изучены и исследованы добавки - модификаторы фосфогипса, позволяющие в значительной мере увеличить прочность и водостойкость материала, определены их оптимальные дозировки;

- изучены процессы и продукты ТБср*еКйЯ модифицированного фосфогипса;

- исследованы физико-механические свойства и структурные характеристики полученного фосфогипсового композиционного материала - фосфогипсобетона;

- изучена стойкость прессованного фосфогипсобетона в условиях сухого жаркого и влажного теплого климата Иордании;

- произведена оценка техника - экономической эффективности производства стенового материала из прессованного фосфогипса-ди-гидрата, модифицированного добавками.

Научная новизна работы:

- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения строительных изделий для ограждающих конструкций зданий из фосфогипса-дигидрата без предварительной его нейтрализации и термической обработки;

- экспериментально установлен факт смещения эндотермических эффектов на кривых ДТА природного гипсового камня и фосфогип-са-дигидрата в сторону более высоких температур в результате уплотнения этих материалов давлением до 80 МПа;

- выявлена частичная дегидратация двуводного сульфата кальция в полуводный при действии на него высокого прессующего давления (до 80 МПа);

- петрографическими исследованиями установлений, что в результате действия прессующего давления значительная часть сульфа-та-дигидрата кристаллизуется в форме нитевидных волокнистых кристаллов селенита, повышающих прочность материала на растяжение;

- комплексными исследованиями выявленно химическое взаимодействие оксидов горелой породы с компонентами фосфогипса с образованием, главным образом, гидросульфоалпминатов кальция;

- выявлен характер изменения физико-механических свойств фосфогипсобетона при попеременных увлажнениях и высушиваниях.

Достоверность полученных результатов обеспечена испытанием достаточного количества образцов-близнецов, использованием современных методов исследований и ЭВМ, корректным выбором параметров оптимизации переменных факторов.

Практическое значение работы:

- установлена возможность производства стеновых изделий из фосфогипса без его предварительной промывки или нейтрализации примесей и последушщей термообработки. Данное обстоятельство позволяет, с одной стороны, существенно сократить количество удаляемого фосфогипса в отвалы, с другой - расширить сырьевую базу промышленности стеновых строительных материалов и изделий;

- разработанная технологическая схема производства стеновых изделий на основе фосфогипсобетона позволяет применять серийно выпускаемое оборудование с полной автоматизацией производства;

- разработаны основы метода определения состава фосфогипсобетона с заданными параметрами свойств с применением ЭВМ;

- опытно-промышленное испытание разработанной технологии было прозеденно на базе КСМ АО "Ростовгражданстрой". Расчетный экономический эффект, связанный с производством стеновых материалов из фосфогипсобетона в сравнении с кирпичом глиняным обыкновенным, составляет 16,34В тыс. руб. на 1000 шт. условного кирпича Св ценах 1993 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях Ростовской-на-Дону государственной академии строительства (1991-1994); Международной конференции "Ресурсосберегашщие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (Белгород, 1993); Научно-техническом семинаре "Теория и практика применения суперпластификаторов в композиционных строительных материалах" (Пенза, 1993); Республиканской научно-технической конференции "Экология и ресурсосбережение" (Могилев, 1993).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4 научных работы и одна находится в печати. По материалам работы

получено два полоаительных решения о выдаче патентов Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, 5 глав, освещающих содержание работы, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 191 странице машинописного текста, включающего 54 рисунка, 22 таблицы, список использованной литературы из 152 наименований С в том числе 24 зарубежной), 1 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, научная новизна и практическая ценность работы, а такае приведены данные о ее апробации, опытно-промышленной проверке и объеме.

В первой главе проанализированы основные направления утилизации отходов производства фосфорной кислоты - фосфогипса.

Существуют различные пути утилизации фосфогипса: в горнодо-бываищей промышленности его используют для заполнения шахт; в сельском хозяйстве - для химической мелиорации почв. Однако основной областью применения фосфогипса является промышленность строительных материалов и изделий - единственная отрасль, способная переработать его в количестве, соизмеримом с выходом этого попутного продукта. Основные направления, в которых ведутся работы по использованию фосфогипса в производстве строительных материалов, - производство гипсовых вяжущих и строительных материалов на их основе; производство портландцемента С в качестве минерализатора при изготовлении цементного клинкера и регулятора сроков схватывания).

Анализ основных способов переработки фосфогипса-дигидрата в

вяжущее показывает, что получение качественного вяжущего из него затруднено прежде всего из-за значительного содержания в нем вредных примесей, отрицательно влияющих на качество полученного продукта.

Традиционные способы очистки фосфогипса от примесей являются сложными, дорогостоящими и не отвечают экологическим требованиям. Многими исследователями был сделан вывод о рациональности и эко-логичности использования этого отхода в его отвальном состоянии. Возможность формирования искусственного камня из дигидрата сульфата кальция без его перевода в полугидратную форму показана в работах Р.П. Гуссейновой, И.М. Ляшкевича, Г.С. Раптунович, Й.Ф. Полака и др. и в основном базируется на прессовании. Из теоретических и экспериментальных работ ученых вытекает, что условия для образования кристаллизационных контактов можно создавать в системах, не связанных с гидратацией вяжущего, в том числе представленных гидратныыи дисперсными веществами нестабильной структуры. Установлено, что между отдельными кристаллами двуводного гипса могут формироваться кристаллизационные контакты при их поджиме в пресыщенных растворах (фильтрационное прессование); получен искусственный камень прочностью до 19 НПа. В то же время строительные изделия, получаемые прессованием фосфогипса, отличаются недостаточной долговечностью из-за их низкой водостойкости.

Вышеизложенное явилось основной теоретической предпосылкой для формирования рабочей гипотезы, сущность которой заключается в следующем: прочные и водостойкие стеновые материалы и изделия из фосфогипса, модифицированого минеральными добавками и портландцементом, могут быть получены способом жесткого и гиперпрессования, обеспечивающим такое сближение частиц компонентов смеси, при котором имеет место не только возникновение межкристаллических

контактов, но и химические взаимодействия между сульфатом кальция, активными оксидами кремния, алюминия и продуктами гидратации портландцемента с образованием стабильных соединений.

Во второй главе изложены характеристики исходных материалов, методики изготовления и испытания образцов.

В экспериментальных исследованиях был использован фосфогипс ПО "Азот" Сг. Невинномысск), который по химическому составу и содержанию примесей оказался очень близок к фосфогипсу корпорации "Jordan phosphate mines Со. Ltd." (Иордания). В качестве добавок были применены микрокремнезем - отход Стахановского завода ферросплавов (Украина), горелые породы различных шахт Ростовской области и портландцемент марки 400 Новороссийского цементного завода "Пролетарий".

Микрокремнезем представлен тонкодисперсным побочным материалом с удельной поверхностью около 20000 кв.см/г. Поэтому в экспериментах он применялся без предварительного измельчения. Поскольку горелая порода представлена крупными обломками, ее перед применением сначала дробили в лабораторной ценовой дробилке до зерен крупностью 1-5 мм, а затем мололи в шаровой мельнице при соотношении масс материала и шаров 1:3. Удельную поверхность молотой горелой породы контролировали с помощью прибора ПСХ-2. Образцы твердели в естественных условиях (температура 20+2 град. С, относительная влажность 602). Физико-механические свойства образцов определялись по стандартным и общепринятым методикам, водостойкость - соотношением прочности образцов в водонасыщенном и сухом состоянии.

Комплексная оценка влияния технологических и рецептурных факторов производилась с применением методов математического планирования экспериментов и последущей обработкой результатов на эви.

Физико-химические исследования исходных материалов и полученных композитов выполнены с привлечением дифференциально-термического, рентгено-фазового, петрографического и химического методов анализа.

Методика изучения стойкости фосфогипсобетона к попеременному увлажнению и высушиванию предусматривала проведение испытаний при параметрах, приближенных к климатическим условиям Иордании. Остаточные линейные деформации образцов фосфогипсобетона при этих испытаниях измеряли индикатором часового типа с точностью до 0,01 мм.

В третьей главе изучены основные технологические факторы, предопределяющие физико-механические свойства прессованного фос-фогипсового камня. Исследовано влияние добавок-модификаторов на прочность и водостойкость фосфогипсобетона. Методами математического планирования эксперимента определены оптимальные значения давления прессования и дозировки модифицирующих добавок.

В ходе исследования уст.ановленно, что главным технологическим фактором, играющим решающую роль при формировании структуры искусственного фосфогипсового камня, является давление прессования. Изменение удельного давления прессования проводилось в интервале 20... 100 МПа. Определено, что прочность камня возрастает при увеличении прессующего давления до 80 МПа. Дальнейшее увеличение давления до 100 МПа и более не сказывается существенно на прочности материала. Это, на наш взгляд, объясняется тем, что максимальное уплотнение материала достигается при прессующем давлении около 80 МПа, что,в частности, подтверждается одинаковыми значениями средней плотности образцов, изготовленных при прессующих давлениях 80 и 100 МПа (^Яср = 1700 кг/куб.м).

Влажность пресс-порошков из фосфогипса также является одним из основных факторов, влияющих на качество материала.

Экспериментами установлено, что при влажности формуемого порошка более увеличивается его сжимаемость и заметно снижается формовочная прочность получаемых образцов. Поэтому формовочная влажность должна соответствовать давлению прессования.

Прессование порошка фосфогипса влажностью около 102 под давление прессования до 80 МПа позволило получить искусственный фос-фогипсовый камень с формовочной прочностью до 4,1 МПа (что немаловажно для прессованных изделий), а в возрасте 28 сут. - до 11 МПа при средней плотности до 1700 кг/куб.м. Однако в водонасыщен-ном состоянии прочность его уменьшается почти в 3 раза (коэффициент размягчения 0,35).

Повышения прочности и водостойкости прессованного фосфогип-сового камня можно добиться с помощью модифицирующих добавок. Установлено, что при добавлении к фосфогипсу 157. горелой породы, измельченной до удельной поверхности около 5000 кв.см/г (оптимальной в нашем случае), получен фосфогипсобетон с прочностью в возрасте 28 сут. 27 МПа и коэффициентом размягчения 0,54. При этом давлению прессования 80 МПа соответствовала оптимальная влажность формовочной смеси 12,57.. Увеличение дозировки горелой породы сверх 15 до 40% приводило к ухудшению свойств фосфогипсо-бетона.

Значительный эффект достигается при добавлении к фосфогипсу одновременно портландцемента и молотой горелой породы. Образцы, отформованные давлением 80 МПа из смеси фосфогипса с 257. портландцемента и 157. горелой породы, к 28-суточному возрасту имели прочность на сжатие в 2,7 раза больше, чем из одного фосфогипса (без добавок). Механизм структураобразования фосфогипсобетона в

этом случае аналогичен твердениш гипсоцементнопуццоланового вяжущего. При этом активные оксиды кремния и алюминия горелой породы, взаимодействуя с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации портландцемента, понижают концентрации свободного Са(0Н)2 и поэтому предотвращают образование зттрингита. В связи с этим образование низкосульфатных гидроалюминатов, дополнительного количества гидросиликатов и гидроалшминатов кальция обусловило увеличение прочности на сжатие до 35 МПа, а коэффициента размягчения до КР = 0,76.

Экспериментальные данные показали, что замена молотой горелой породы таким не количеством микрокремнезгиав большей мере отразилась на водостойкости, чем на прочности материала. Так, в наших опытах коэффициент размягчения образцов из фосфогипса с добавкой портландцемента и микрокремнезема достигает величины Кр -0,79.

Для комплексной оценки влияния давления прессования и модифицирующих добавок на физико-механические свойства фосфогипсобе-тона были выполнены исследования с применением методов математического планирования экспериментов и оценкой результатов с помощью ЭВМ. Изучались трехкомпонентные составы фосфогипсобетона, состоящие из фосфогипса, портландцемента и микрокремнезема (матрица 1); фосфогипса, портландцемента и молотой горелой породы (матрица 2). Предварительными экспериментами были определены уровни варьирования переменных параметров: давление прессования варьировалось в интервале 40...80 МПа; содержание портландцемента изменялось в количестве 10...30% ( в пересчете на сухую смесь); активной минеральной добавки: микрокремнезема - 5...15%; горелой породы - 10...20%. Другие факторы были стабилизированы: влажность формовочных смесей 12...12,5%, продолжительность перемешивания на бегунах 5 мин.

В результате реализации плана эксперимента получен фосфогип-собетон, характерезующийся широким диапазоном физико-механических свойств Сем. таблицу). На основании проведенных исследований

Пределы изменения основных показателей свойств фосфогипсобетона

Матрица Предел прочности при саатии, МПа Коэффициент размягчения КР Средняя плотность^ кг/куб.см Водопоглощение по массе, V.

1 2 10.5 - 28,3 12.6 - 35,1 0,54 - 0,79 0,51 - 0,76 1,66 - 1,86 1,73 - 1,31 8,6 - 12,6 9,3 - 14,2

составлены монограммы, позволяющие легко определить значение параметров получения фосфогипсобетона с заданными свойствами (рис.1).

В четвертой главе представлены результаты комплексных физико-химических исследований исходных компонентов и продуктов структурообразования прессованного фосфогипсового камня из фосфо-гипса без добавок и с добавками.

Установлено, что формирование прочной структуры прессованного фосфогипсового материала под высоким давлением (до 80 МПа) происходит за счет образования менду кристаллами дигидрата сульфата кальция прочных кристаллизационных контактов. Дифференциально-термическими анализами доказано, что при прессовании двуводно-го сульфата кальция упрочняются связи кристаллизационной воды в системе Са504 2Н2О. Это подтверждается смещением температур эндотермических эффектов в сторону более высоких. Температура дегидратации фосфогипса-порошка до полуводной формы составила 105 град. С, а для прессованного фосфогипса 163 град. С. Смещение эндотермических эффектов на 5 град. С было зарегистрировано А.В. Волаенским при твердении полуводного гипса в условиях низкого во-дотвердого отношения.

10

10

Содераание портландцемента, 7. 20

10

30

40

60

80 40

50

80 40

60

80

Давление прессования, МПа

Давление прессования, МПа

Рис.1, Изолинии основных свойств фосфогипсобетона:

с добавками портландцемента и микрокремнезема (а); Портландцемента и горелой породы (б);

- предел прочности при сжатии, МПа;

---- коэффициент размягчения Кр

Рентгенофазовыми анализами прессованного фосфогипсового камня установлен факт частичной дегидратации двуводного сульфата кальция до полуводной формы. С помощью петрографических исследований было определено, что количество дегидратированного двуводного сульфата кальция составляет около 15... 20%. Регидратация полугидрата происходит с течением времени, что и объясняет непрерывный рост прочности прессованного материала. Перекристаллизация значительного количества двуводного сульфата кальция С5... 10%) в нитевидные волокнистые кристаллы (селенит), обнаруженные при петрографических исследованиях, обеспечивает образование в массе материала параллельно-волокнистую структуру, что повывает прочность на изгиб.

Повышение прочности прессованного фосфогипсового камня, модифицированного добавкой молотой горелой породы, обусловлено образованием в массе материала прочных и труднорастворимых соединений гидросульфоалвминатов кальция низкосульфатной формы. Образование этого соединения происходит за счет поглощения глиноземом горелой породы дигидрата сульфата кальция в присутствии оксида кальция.

Установлено, что при введении портландцемента в сочетании с молотой горелой породой указанные выше процессы структурообразо-вания дополняются процессами взаимодействия составляющих портландцемента, главным образом СзА, с сульфатом кальция с последущим образованием низкосульфатной формы гидросульфоалшминатов кальция. Наличие в массе материала новообразования сульфоалюмината кальция было идентифицировано рентгенофазовын анализом появлением линий дифракционных максимумов с с! = 4,46; 3,99; 3,65; 2,87; 2,45; 1,99

о

А , Гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации составляющих портландцемента, вступает в химическую реакцию с глиноземом и

кремнеземом горелой породы с образованием стабильных соединений типа гидроалшминатов и гидросиликатов кальция.

Петрографические исследования подтвердили наличие в массе данного прессованного фосфогипсобетона новообразования гидросуль-фоалшминатов кальция, количество которых составляет 5...10Х, и гидроалюыинатов кальция в количестве до 102, а также было обнаружено некоторое количество гидросиликатов кальция С до 70 7.).

Рентгенофазовыми анализами, снятыми в период твердения фос- • фогипсобетона (до трех месяцев), обнаружено увеличение количества новообразований, что, в частности, и объясняет непрерывный рост прочности и водостойкости образцов.

При замене горелой породы микрокремнеземом в массе материала образуется до 107. гидросиликатов кальция и до 77. гидроалюминатов кальция, что и обусловила получение фосфогипсобетона с достаточной прочностью и водостойкостью.

В пятой главе изучена стойкость фосфогипсобетона оптимальных составов к чередующимся циклам увлажнения и высушивания. Сопротивляемость метериала таким воздействиям является важным показателем долговечности при его работе в условиях сухого жаркого и влажного теплого климата Иордании. Для изучения стойкости материала к температурно-влажностным воздействиям образцы фосфогипсобетона (цилиндры, балочки) после вызревания в естественных условиях в течение 28 сут. подвергали циклическому погружению в воду до полного водонасыщения, сушке на воздухе в течение 16 ч, а затем в сушильном шкафу при температуре 50-55 град. С - 6 ч. Через каждые 10 циклов испытаний из каждой серии отбирали по 6 образцов, высушивали до постоянной массы, измеряли и взвешивали. Образцы подвергали испытанию на прочность при сжатии в сухом и водонасы-щенном состоянии и одновременно определяли изменение их массы и водопоглощение.

В первую очередь с испытаний были сняты два состава: контрольный Сиз фосфогипса без добавок) в связи с разрушением образцов на 7-м цикле и с добавками молотой горелой породы из-за резкого снижения их прочности после 30-го цикла.

При испытании других составов в течение определенного числа циклов отмечен рост прочности и водостойкости образцов, а к 70-му циклу С окончательное испытание) их прочность оставалась больше исходной (рис.2).

Улучшение физико-механических свойств фосфогипсобетона объясняется тем, что не прореагировавшие в ходе изготовления и пос-ледущего твердения в естественных условиях частицы портландцемента и активной минеральной добавки в ходе попеременного увлажнения гидратируат с последующим образованием в массе материала дополнительного количества прочных и труднорастворимых соединений - гидросиликатов и гидросульфоалюминатов кальция. Это подтверждается, в частности, некоторым увеличением массы материала и снижением значения водопоглощени« образцов.

Измерение необратимых деформаций образцов-балочек при попеременном увлажнении и высушивание показало, что их величины незначительны и после 70 циклов испытаний составили от 0,27 до 0,55 мм/м для различных композиций.

Таким образом, комплексными исследованиями установлена пригодность фосфогипсобетона с добавками портландцемента в сочетании с молотой горелой породой или микрокремнеземом для эксплуатации в условиях сухого жаркого и влажного теплого климата.

В шестой главе приведена технологическая схема производства стеновых изделий на основе фосфогипса, модифицированного добавками, и дана технико-экономическая оценка предложенной технологии.

Рис.2. Изменение физико-механических свойств образцов фосфогипсобетона при попеременном увлажнении и высушивании прочности на сжатие (а), водостойкости (<7): 1 - фосфогипсобетон с добавками портландцемента и микрокремнезема, /£(30,10); 2 - то же (20,10); 3 - фосфогипсобетон с добавками горелой породы, У. (15); 4 - фосфогипсобетон с добавками портландцемента и горелой породы, У. (25; 15); 5 - то же (15,15)

Расчетами установлено, что производство и использование изделий на основе фосфогипсобетона в объеме 7,5 млн. шт. условного кирпича дадут значительный экономический эффект в сравнении с кирпичом глиняным обыкновенным, составляющий в среднем около 16 тыс. руб. на 1000 ат. условного кирпича (в ценах ноября 1993г.). Кроме этого, производство фосфогипсобетона позволяет утилизировать около 21000 т фосфогипса в год и тем самым экономить около 25 млн. руб. на затратах по складировании фосфогипса и обслуживанию отвалов или 7,4 тыс. руб. на 1000 шт. кирпича. Таким образом, полная экономическая эффективность составляет 23,4 тыс, руб. на 1000 шт. условного кирпича.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ литературы и полученные данные подтверждают, что путем прессования фосфогипса-дигидрата без его промывки или нейтрализации и последущей термической обработки можно получить искусственный камень, обладающий прочностью до 11 НПа, но недостаточной водостойкостью (Кр = 0,35). Такой материал может быть использован для укладки внутренних стен и перегородок малоэтажных зданий.

2. Установлено, что прочные и водостойкие стеновые изделия из фосфогипса-дигидрата могут быть получены путем введения модифицирующих добавок - портландцемента в сочетании с микрокремнеземом или горелой породой.

3. Определены оптимальные дозировки модифицирующих добавок. С применением ЭВМ разработаны основы метода определения состава фосфогипсобетона с заданными параметрами свойств.

4. Выявлены физико-химические процессы, происходившие при прессовании фосфогипса-дигидрата. Показано, что формирование структуры фосфогипсового камня происходит за счет укрупнения кристаллов дигидрата сульфата кальция и образования между ними прочных кристаллизационных контактов, что, в частности, подтверждается смещением эндотермических эффектов дегидратации дигидрата сульфата кальция в сторону более высоких температур.

5. Рентгенофазовым анализом установлен факт дегидратации под действием больших сжимающих усилий значительного количества (до 25%) дигидрата сульфата кальция до полуводной формы. Выявлено, что при регидратации полугидрата сульфата кальция с течением времени увеличивается объемная масса материала, снижается его пористость, что приводит к непрерывному росту прочности материала.

6. Остановлено, что высокую прочность прессованных фосфогип-совых материалов обеспечивает перекристаллизация значительного (до 10%) количества дигидрата сульфата кальция в нитевидную волокнистую форму кристаллов, образующих в массе материала параллельно-волокнистую структуру.

7. Выявлено, что повышение прочности и водостойкости прессованного фосфогипсового камня, модифицированного добавками портландцемента с молотой горелой породой или микрокремнеземом, происходит за счет химического взаимодействия компонентов смесей с образованием труднорастворимых и стабильных соединений типа гид-росульфоалюминатов, гидроалюминатов и гидросиликатов кальция, количество которых с течением времени увеличивается, обеспечивая непрерывный рост прочности и водостойкости фосфогипсобетона.

8. Исследование стойкости фосфогипсобетона к температур-но-вл'ажностным воздействиям дает основания считать его пригодным для эксплуатации в усовиях сухого жаркого и влажного теплого климата, свойственного Иордании.

9. Разработанная технологическая схема производства стеновых изделий из фосфогипсобетона позволяет применять серийно выпускаемое оборудование с полной автоматизацией производства.

10. Использование фосфогипса-дигидрата в качестве основного составляющего фосфогипсбетона, ыикрокремнезема и горелой породы не только позволяет избавиться от этих отходов, но и значительно расширить базу промышленности стеновых материалов.

11. Расчетный экономический эффект, связанный с производством стеновых изделий из фосфогипсобетона, снижением затрат на складирование фосфогипса и обслуживание отвалов в сравнении с кирпичом глиняным обыкновенным, составляет в среднем 23 тыс. руб. на 1000 шт. (в ценах 1993 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Авадех К,А. Влияние прессования на структурообразование материалов из фосфогипса-дигидрата //Науч.-техн. семинар "Теория и практика применения суперпластификаторов в композиционных строительных материалах": Тез. докл. -Пенза, 1993. - С.25.

2. Юндин А.Н., Авадех К.А. Композиционный материал на основе фосфогипса - дигидрата //Междунар. конф. "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций": Тез. докл. -Белгород, 1993.-С-197-198.

3. Авадех К.А. К вопросу утилизации отходов производства фосфорной кислоты - фосфогипса //Республ. науч.-техн. конф. "Экология и ресурсосбережения": Тез. докл. -Могилев, 1993.

4. Шндин А.Н., Авадех К.А. Искусственный камень на основе фосфогипса - дигидрата. Деп. в ВИНИТИ. -И 1456 -В93.

5. Юндин Й.Н., Авадех К.А. Стойкость фосфогипсобетона при попеременном увлажнении и высушивании //Прочность и долговечность строительных материалов. -Ростов н/Д: Рост. гос. акад. стр-ва, 1994 Св печати).

ЛР N 02181В. Подписана в печать 30.05.94. формат ¿0 х 84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1|0. Тира» ВО экз. С 303.

Редакционно-издательский центр Ростоаской-на-Дону государственной академии строительства. 344022, Ростов-на-Дену, ул. Социалистическая! 162.