автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Активированные шлаковые вяжущие и бетоны на их основе

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи

ЯМАЛТДИНОВА Лилия Фаатопна

АКТИВИРОВАННЫЕ ШЛАКОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ И БЕТОНЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность 05.23.05 — Строительные материалы

и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994

Работа выполнена в Уфимском нефтяном институте.

академик Российской академии архитектуры и строительных наук, доктор технических наук, профессор КОМОХОВ Павел Григорьевич;

доктор технических наук, профессор БАБ КО В Вадим Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор АНДРЕЕВ Владимир Владимирович;

кандидат технических наук, доцент ЖУКОВ Юрий Александрович

Ведущая организация — ТО «Башстрой».

ацу <7 з

Защита диссертации состоится «Г^^» . . . 1994 г

в тУчасов на заседании специализированного совет;

Д 114.03.04. в Петербургском государственном университет! путей сообщения, по адресу: 190031, г. Санкт-Петербург, Мо сковский проспект, 9, ауд. 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уни верситета.

Научные руководители:

Автореферат разослан

. . 1994 г

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

И. М. ЧЕРНЕВА

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа содержит результаты научных исследований по вопросам утилизации и использования ряда раннее не применявшихся или мялоприменявшихся крупнотоннаышх щелочных и сульфатных отходов химической промышленности предприятий Урало-Башкирского региона в производстве вяжущих, бетонов и строительных изделий, на основе которых разработаны и проверены в производственных условиях составы и технология получения сульфатно-шлаковых еякуеих (СИВ).

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Тенденции развития промышленного производства в целом и в особенности строительной индустрии предусматривают широкое использование вторичного сырья. Это диктуется как экономическими, так и экологическими требованиями.•

Важной и нерешенной в полной мере до настоящего времени яв-. ляется задача производства материалов, обеспечивающих снижение энергоёмкости, трудоёмкости строительства, стоимости зд: и сооружений. По-прежнему в технологическом производстве бетонных и «елезобетонных конструкций основным вякущим остается клинкерный цемент, а силикатных стеновых материалов - известь, технологические процессы получения которых достаточно дороги и энергоёмки, требуют больших капитальных затрат, в сеязи с чем Еатаой задачей остается поиск более дешеных строительных материалов и энергосберегающих технологий получения вяжущих.

Значительные резерЕЫ экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов залс-ппы в использовании крупнотонна-хных отходое химической прожшешюсг.! и металлургических производств,

- У-

крупные запасы которых имеются в Уральском регионе и республике Башкортостан, В частности, значительной сырьевой базой для получения вяжущих материалов являются металлургические шлаки Магнитогорского, Белорецкого и др.заводов, щелочные и сульфатные отходы Стерлитамакского ПО "Соде" и фосфогипс Мелеузовского химического завода.

Современные методы утилизации подобных отходов подтЕеркда-ют возмокшосгь их использования в различных направлениях, в частности, в производстве низкоэнергоёмких безобжиговых вяжущих типа изеостково- и сульфатно-шлакоЕых. В этом направлении решаются три основные задачи:

- сделать производство вяяушего не дороже его производства из природного сырья;

- обеспечить экологическую чистоту и-безотходность производства;

- добиться получения вякушх достаточно высокого качества при их стабильности по основным показателям.

В связи с этим были поставлены зэдачи исследовать возможность использования в качестве щелочных и сульфатных компонентов сульфатношлакоЕых Еякуших.ряда отходов химической промышленности Республики Башкортостан, провести анализ физпко-механиче-ских свойств СШВ на основе этих отходов и доменных гранулированных ишаков металлургических комбинатов Урало-Башкирского региона, а также растворов и бетонов на вякушлх.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КССЛВДОВАНЩ

Целью диссертационной работы является изучение возмокности использования группы крупнотоннажных сульфатных и щелочных огхо-

дов металлургической я химической промышленности предприятий Урало-Башкирского региона в составах СШВ и разработка технологии получения сульфатно-шлаковых вяетших о качественными показателями не ниже известных шлаковых вяяуших.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследование возможности использования в качестве щелочных компонентов трех отходов ПО "Сода" г. Стерлитамека - ТОС

(твердые остатки содового производства), МОГ (мелкие отходы гашения), ЦП (цементная пыль).

2. Исследование возмочшости использования в качестге сульфатных компонентов фосфогияса Мелеузовского химзавода, борогипса Актюбинском химического комбината, гипсовой мелочи ПО "Сода" и НоЕогроицксГо цементного завода. ■

3. Исследование физико-механических свойств СИВ на основе • названных Еыше отходов и доменных гранулированных шлаков Бело-рецкого, Магнитогорского, Нижнетагильского и Апинского ;..^твллур-гических комбинатов.

4. Исследование еозмоянооти повышения мярочности СШВ за счёт повышения дисперсности компонентов.

5. Исследование возможности получения СШВ с высоко!! концентрацией фссфогипса в составе сырьевой смеси.

6. Исследование свойсте растворов в бетонов на основе СИЗ.

7. Разработка и апробация в производственных условиях технологии получения сульфатио-шлакоЕых вяжущих о использованием ранее не применявшихся кпу.нотоннпгдшх отходов прсмталенностп и с сценкой экономической эфСект.чкосгп.

-з-

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Установлено, что механизм гидратации и отруктурообразо-вание сульфатно-шлаковых вяжущих существенно зависит от количественного соотношения фаз СаО-Ж, 0Ь— Ca&Oj, в сырьевой смеси, определено оптимальное соотношение этих фаз в составах СШВ.

2, Изучены особенности перекристаллизационных процессов в системе СоО'М^О*,- CaSO^ в зависимости от соотношения этих фаз, выполнены расчеты объемных изменений в системах этого типа.

3. Исследованы технологические возможности получения высокопрочных ШВ марок 500 и выше.

4, Исследованы соствеы еякуших с повышенным содержанием дешевого сульфатного компонента-фосфогипса.-

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ

В работе предложена замена стандартных щелочных дооэеок в составах СШВ - изЕести и портландцемента на раннее не применявшиеся крупнотоннажные отходы ПО "Сода" Республики Башкортостан -TOC, МОГ, ЦП.

На основании проведенных исследований разработаны к внедрены на опытном производстве ПО "Сода" и Новотроицком цементном 8аводе составы СШВ на основе использования шелочных и сульфатных отходов химической промышленности, выявлены технико-экономические преимущества по сравнению о раЕномарочным клакопортландце-ментом на тех же шлаках.

В процессе организации опытно-промышленного производства сульфатно-шлакоЕого вяжущего определены параметры технологического цикла. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разра--

ботанной технологии составит в ценах, действующих на ноябрь 1993 года, более 100 млн.рублей нри производстве в год 45 тысяч тонн вяжущего и позволит предотвратить экологический ущерб, наносимый загрязнением окружающей среды отходами содоеого производства.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

- соствеы сульфатно-шлаковых вянущих на основе использования доменных гранулированных шлаков, группы сульфатных и щелочных крупнотоннажных отходов химической промышленности;

' - результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению закономерностей процессов структурообрвзования и перекристаллизации трехкомпонентных оистем типа

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Башкирского государственного аграрного университета и Уфимского нефтяного института (г. Уфа 1990-1993 г.г.);

- республиканской научно-практической конференции "Прогрессивные строительные материалы и изделия на основе использования природного сырья" (г. Санкт-Петербург, 1992 г.);

- международной конференции "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций? (г. Белгород, 1993 г.).

ПУБЛИКАЦИИ

По основным результатам исследований опубликована 9 статей и выпушены двое технических услоеий.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных еыеодов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включая 23 иллюстрации и 25 таблиц. Список использованных источников включает 132 наименования.

. СОДЕРНАНИЕ РАБОТЫ

В Еведении обосновывается актуальность темы, содержится краткое описание выполненной работы и приводятся основные полоне-ния, выносимые на защиту.

В первом разделе приведен обзор и анализ литературных данных по производству и использованию шлаковых вяжущих в различных отраслях строительства, перспективным технологиям и разновидностям шлаковых вяжущих, а также по проблеме использования ряда отходов химической промышленности для производства шлаковых вяжущих.

На основании анализа многочисленных направлений применения 'шлаковых вяжущих в различных отраслях строительства установлено, что'одним из наиболее'эффективных и экономичных способоЕ применения доменных гранулированных шлаков является их использование в бесклинкерных шлбковых вяжущих низких и средних марок и особенно в таких их разновидностях как шлакощелочные, известкоЕО-шла-ковые и сульфатно-шлакоЕые, получаемые по упрощенной малоэнерго-емхой безобжиговой технологии.

Проведенный анализ существующих технологических схем и способов получения бесклинкерных шлэкоеых Еяжущих показал, что главной причиной их недостаточного использования яеляотся в первую очередь узость сырьевой базы и, е частности, потребность в -б-

таких продуктах-активаторах, как портланцемент, взЕесть, другие шелочи, ангидрит, гипе-двугидрат. Большую перспективу для расширения сырьевой базы открывает применение некоторых крупнотоннажных отходов химической промышленности, которые без какой-либо значительной подготовки могут быть использованы как щелочные и сульфатные активаторы твердения доменных гранулированных шлаков.

Анализ показывает, что с использованием данных отходов и доменных гранулированных шлаков металлургических предприятий возможно получение всех осноеных типов бесклинкерных шлаковых вяжущих: шлэкощелочного, известкоЕо-шлакового и сульфатно-аиако-

еого.

При этом более предпочтительным яЕляется использование данных отходов для получения сульфатно-шлаковых вяжущих, так как для них необходимо небольшое количество щелочного активирующего компонента. Это позволит при применении низкоконцентрироЕонных по изЕести щелочных отходое значительно сократить сопутствующий объем инертной фазы в составе вяжущего и обеспечить его -постоточ-но высокие прочностные показатели.

В заключительной части раздела сфсрмулироЕяны цель и задачи исследований.

Второй раздел посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям закономерностей процессов твердения и гидратации сульфатночалакових вягуких при различных формах активации и соотношениях активирующих компонентов. Твердение СКВ связано с комбинированной активацией.доменных шлаков - сульфитной и щелочной, при этом на первом этапе тЕерденпя основная роль принадлежит сульфатной активаи основными структурообразующими .фазами здесь являются гпдрссульфоалнмпнаты кальция.

- 7 -

Оптимальной концентрацией окиси кальция в раотворе, активизирующей процессы растЕорення алшинатной фазы шлака, является 0,6... 0,8 г/л. Концентрация СаО ниже 0,5 г/л замедляет растворение содержащихся в шлаке алшинатов кальция и снижает количество образующихся из жидкой фазы гидросульфоалюминатов, а при концентрации свыше 0,8...О,9 г/л, в оилу повышения соотношения в растворе содержания извести и гипса стимулируется формирование нестабильной моносульфвтной формы гидросульфоалшината кальция. Последующая перекристаллизация моносульфата в высококонцентрированных раотворах сульфата кальция, в эттрингит связана о увеличением объема твердой фазы, деструкцией и потерями прочности цементного камня. Оптииальная концентрация СаО в пределах 0,6...О,8 г/л, соответствующая щелочности не более 11,8 рН, обеспечивает необходимую степень растворения алюминатов и одностадийное формирование устойчивого эттрингита. Возможное разложение эттрянгита на поздних стадиях ТЕердения к шлаковых вяжущих может компенсироваться ростом прочнооти за счёт образования гидросиликатов и •гидровлюминатов кальция. Уклонение содержания известесодержашего компонента в обе отороны предопределяет потери прочности и существование оптимальной концентрации, соответствующей максимуму прочности.

Оптимальная концентрация сульфатного компонента в составах сульфатно-шлаковых вяжущих определяется, ЕО-перЕых, тем, что сульфата кальция должно быть достаточно для максимального связывания алюминатов шлака, а с другой, его не должно быть, более необходимого количества для решения первой задачи, так как это обусловит повышение содержания инертной фазы в вяжущем и снизит его активность.

Перекристаллизация сформировавшегося нп начальном этпло гвсрдения мсносульфата в пттрингвт выражается уравнением:

СэА-С5.{2Н + 2СЬ.2Н-+15Н= CJ.5CS.31H (I)

Коэффициент увеличения объонп твердой <?лзы при згой составят _ (

где V - средние плотности исходных твердых продуктов (моносульфпт, двуводный гипс);

уу- средняя плотность новой фазы (эттрингит);

Л. - относительная масса химической связываемой годы в реакции перекристаллизации.

Если считать, что гипс растворен в кицкой фазе и поступает па гидратацта из раствора, то согласно проведенным расчетам объёмные изменения в реакции (I) будут составлять 2,165. Это позволяет заключить, что изменение объема твердой фазы, сопровоидлю-шее перекристяллизшшонныс процессы, значительное и практически вдвое превышает объем исходных твердых продуктов, что в условиях сформировавшейся структуры приводит к деструкции и существенному падению прочности, либо к значительному торможению процесса упрочнения.

Экс!ерименталькые исследования процессов гидратизецкн СЕВ, проведенные с использованием рентгенофязового анализа на составах вяжущих различных по количеству активирующего щелочного компонента, значениям удельной поверхности исходного клака, сроком твердения, показали правильность названных Ение положений. Результаты проведенного анализа подтвердили положения о существенном влиянии на процесс твердения еякущего соотношения активирующих компонентов, мелочности среды, а твкчсе об эффективности повышения дисперсности шлака с целью увеличения количества струк-

структурообразувдих соединений и ускорения процесса гидратации.

Третий раздел содержит описание характеристик исходных материалов и методов экспериментальных исследований.

К исходным материалам относятся:

- твёрдые остатки диотиллерных шламов, образующиеся в цикле производства ооды аммиачным способом. Суммарное накопление этого продукта в шламонакопителях на ПО "Сода" составляет около 25 млн.г, ТОС - представляет собой дисперсный порошок, содержащий в основном карбонаты кальция и магния (58...65$) и их гидрооксиды. Содержание активных СЬО + МдО в составе ТОС колеблется в пределах

7...Ш;

- мелкие отходы гашения извести, образующиеся при производстве известкового молока. По химическому ооставу МОГ представляет известково-карбонатную смесь о высоким оод-ержанием активных Со О + МдО в пределах 26...38%. Накопление этого продукта на ПО "Сода" исчисляется сотнями тысяч тони;

- цементная пыль, содержащая В,-..7% свободной СиО и до .1,5?» ИгО + М)г.О ;

- фосфогипс МелеузоЕСКОГО химзавода с содержанием (ЪЬО^х 2Н20 в пределах 92...-95%. Продукт имеет диоперсность с удельной поверхностью 250...300 ы2/кг и при определенной подготовке является, по существу, готовым сульфатным активатором для сульфатно-шлаковых вякупшх;

- доменные гранулированные шлаки Ашинского, Белорецкого, Никнетвгильского и Магнитогорского металлургических комбинатов с содержанием Лб^О», от 10 до 16%, по модулю основности

~ 1,0...О,9 относящиеся к нейтральным и слабокислым при

- /О-

модуле активности Mq > 0,4 и содержанием

Основные физико-механические свойства получаемых вяжущих определяли но стандартным методикам в соответствии с требованиями ГОСТ 310.3-76 и ГОСТ 310,4-81. Величину удельной поверхности исходных компонентов и вяжущего определяли по методу воздухопроницаемости на приборе ПСХ-3 и величине остатка на сите по ГОСТ 310.2-76. Определение водопоглощения производили по ГОСТ 310.2-81. Морозостойкость растворов и бетонов на различных составах вяжущих и заполнителей определяли по стандартной методике с использованием низкотемпературной морозильной камеры в соответствии с ГОСТ 10050-87, а стеновых камней с ГОСТ GI3.3-9I. Полученные результаты обрабатывали с применением методов математической статистики.

Четвертый раздел посвящен разработке составов суль-фатно-плаковых вяжущих на основе использования щелочных и сульфатных активаторов - отходов химической промышленности я исследованию их сеойсте.

На основании экспериментов, проведенных при испоЛ1.:.овании в составах СИЗ сульфатных отходов Стерлитакзкского ПО "Седа" (гип-соепя мелочь) и фосфогипса Мелеузонского химического завода, показано, что их использование в составах вяжущего в Качестве сульфатного активатора позволяет получать вяжущее с достаточно высокими показателями (М 300 + 400). При этом использование исходного фосфогипсз без предварительной нейтрализации приводит к некоторому замедлении набора прочности на ранних стадиях твердения (состав 4, табл. I), что объяснимо уменьшением содержания свободной СаО в системе за ечгт её взаимодействия с кислыми примесями фосфогипса. Использование f ос<+сги;;са в сочетании с щелочными отходами активаторами (1Л,TOC,МОГ) позволяет производить достаточно эффективную нейтрализацию фосфогипса на стадии приготовления вяжущего _

и получать сульфатно-гслаковое вяжущее о показателями не ниже, чем при использовании природного гипса.

Учитывая большую потребность строительства в дешевых вяжущих, низких и средних марок, в также необходимость утилизации крупнотоннажных фосфогипсовых отходов, была исоледована возможность получения СКВ с повышенным содержанием сульфатного компонента, который в данном случае используется не только в качество активатора, но и как пластифицирующий компонент смешанного еяжу-щего. Полученные результаты свидетельствуют о возможности получения вяжущих М 100 и Солей при содержании фосфогипса в соотаве Еяжушего на уровне 50-75^. При этом показатели водостойкости этого вяжущего превышают соответствующие показатели гипсовых и ангидритовых вяжущих ( Кр 0,5...0.7).

Исследование возможности.использования в качестве активаторов твердения шлаковых еякущих щелочных отходов химической промышленности (ТОО, МОГ,' ЦП) показало эффективность замены дефицитных и дорогостоящи.* традиционных активаторов - извести и портландцемента на промышленные щелочные отходи.

• Результаты по определению оптимального содержания активированного фосфогипса в вяжущих на стандартных щелочных активаторах при их оптимальной концентрации (для извести -4,551 по (ЬОлкт для портланцемента - 5%; см. табл. I, составы 1-3,5,6 и 7-9 соответственно, рис. I, а,, б) показывают, что оптимум соответствует 20%. Эта концентрация фосфогипса, как оптимальная подтверждается и серией испытаний с использованием в качестве щелочных активаторов - ЦП, ТОО, МОГ (см. табл. I, составы 10-13, 14-16 17-19 соответственно, рис. I в-д).

Результаты по замене строительной извести и портландцемента

-а-

Таблица I

Пл» К-во К-ео щелочной добавки Прочность на

^дд октя----------сжатие обспз-

вкро- Из- Порт- нов цементн. ван- весть ланд- ВД ТОО МОГ теста нормального (по це- но-влаяностных фосфо- СвО мент услоеий хряне-гипса, акт) ния в Еозрясте % МПа

7 сут. 28 сут.

Белорецкий шлвк, удельная поверхность 440 м'/кг

I 0 1.5 - - - - 5.2 12,8 18,6

2. 15 1.5 - - - - 37.1 50,5 36,2

• 3 20 1.5 - - - - 37.5 58,8 43,2

4 20 2,0 - - г - 13,5 38,6 14,2

5 25 1.5 - - - - 28,5 42,6 36,8

6 75 1.5 - - - - 12,5 18,8 10,5

7 15 - 5 - - 31,5 50,0 36.0

8 20 - 5 - - - 35,5 54,1 44,2

9 25 - 5 • - - - 28,3 46,3 35,5

10 15 - - 10 - - 33,5 63,0 39,6

II 20 - - 10 - - 36,0 63,5 51,2

12 25 - - 10 - - 29,6 45,6 38,8

13 50 - - 10 - - 15,5 22,8 15,2

14 15 - - - 10 - 22.4 41,2 33.1

15 20 - - - 10 - 36,0 63,2 51,0

16 25 - - - 10 - 21,6 39,6 28,6

17 15 - - - - 5 12,6 24,8 23,6

18 20 — - - - 5 28,9 57,0 43,2

19 25 - - - - 5 23,3 45,0 40.8

Магнитогорский шлак, удельная поверхность 320 м^/кг

20 20 1.0 - - - - 19,5 46,7 -

21 20 - 5 - - - 19,3 51,8 -

22 20 - - 10 - - 19,8 44.9 -

23 20 - - - - 5 24,6 57,5 -

24 20 - - - 10 - 18,8 39,8 -

• Примечание: в соотаве 4 использовался исходный фосфогипс.

не ярошедикй предварительной нейтрализация и репульпвции.

- /з-

То ко после ТВО, МПп

Проиноотные характеристики СШЕ> ь ¿оьисимости от содержания сулъфотного компонента.

а) щелочном ко*йсж«нт ^ ИЧ5% (по СаО«.)

о60

сг

5ГБ0

. <<0

с»

а 50

О10'

X ю' _

¿0 «О 60 £0 (00 С) Концентрация

6) и!9АОЧИоС\ конпоыекг

ПЦ-5%

_ ¿.У

10 иа 40 М 100

ф о оФОрмпаа,% I) ц»ло411 ой кон(ьомнг г) цепочном коиооиент "3) ыел-очноЛ компонент

С 70 х

60

л

Ь 50 ч

0 40

1 з И О

— го

и,П-(0%

Т0С-(0%

10

л и!—

- » т "А. »'

М0Г-5%

I

У-

щ

/г

ру

д) ¿5 " 15 £0 15 " & £0 ¿5 Концентрация «> о о «в о г и п о а,%

Е> ооотаьй ьяжущего иопольъоб>алоя шлак. Белорецкасо нстад-лу»гниоокоро конечного о 3>у» 440ПУ«.».

И-иььесть; П14-Лорглашщеиент{ ЦП-цен&нтмая пыль;

ТОС-тьегжый оататск соаоьоро п»онь*04отьс>; МОП-Иелкма ОТИОАИ кэсиення.

О,

В.

д.

•-28 суток.; >- 7 оуток.; *- лооле ТЬО.

Рис.1

извеотесодержащими отходами показывают, что оптимальная для прочности цементного камня на СШВ добавка дисперсного отходя соответствует количеству СЬОвкг в пределах 1,2...1,6% от массы смеси шлака и фоофогипса. При этом, наилучшие результаты по прочности получены на ЦП, что, по-видимуму, можно объяснить-позитивным влиянием присутствия в её составе заметного количества щелочей Кг0 + //(310 , интенсифицирующих растворение шлака без по-

вышения концентрации раствора по СаО .

Важным свойством шлаковых вянущих, является их повышенная активация при термовлвжностной обработке. Экспериментальные исследования этого процесса, проведенные в широком температурном дивпазоне показали, что оптимальная температура термовлажноотной обработки для СШВ составляет 70-75°С. Это позволяет применять без ограничений разработанные состзеы вяжущих для изготовления изделий по традиционной технологии на заводах строительной индустрии.

Пятый раздел посвящен исследованию строительно-технологических свойств растворов и бетонов на основе разработанных составов СШВ.

Экспериментальные исследования прочностных и строительно-технологических свойств растворов стандартной консистенции с использованием сульфатно-шлаковых вяжущих на основе промышленных отходов, а для сравнения портландцемента и шлскортландцемента показали эффективность замены традиционных вянущих на разработанные составы СШВ. Отличительной особенностью растворов на СШВ является их несколько повышенная Еодопотребкость, хотя в ряде случаев это может являться и благоприятным фактором, так как при использовании пластичных низкомарочных растворов сшшается вероятность расслаивания растЕорной смеси. Показатели морозостой-

кооги растворов на СИВ несколько ниже, чем для портландцемента и шлакопоргланцементв, но вполне ооответствуют действующим нормам и позволяют применять разработанные вяжущие для широкой номенклатуры штукатурных и кладочных раотворов.

Анализ проведенных исследований свойств бетонов на СШВ позволяет сделать следующие выводы:

- СШВ исследовавших составов при использовании их для приготовления бетонных смесей■обеспечивают образование прочного и . плотного искуственного конгломерата. Характеристики сцепления камня на основе СШВ с крупным заполнителем из гравия, гранитного и известнякового щебня не уотупают соответствующим показателям равномерочного портландцемента и шлакопортландцемента;

- СШВ с большей активностью соответствуют и большие прочности бетонов вне зависимости от вида заполнителей. Сама ие величина прочности бетонов на сжвтие по абсолютной величине не уступает прочности бетонов базового состава;

- к 7-суточксму возрасту бетоны но СШВ набирает до 50... 60% 28-суточной прочности. В 2-ыесячном возреоте прочность превышает 28-суточную на 20...25Я, то есть сохраняется тенденция набора прочности, характерная для-стандартных цементов;

- морозостойкость бетоне на СШВ хотя и несколько ниже, чем для аналогичных бетонов ив ПЦ и ШПЦ, но соответствует нормам для использования их в стеновых изделиях и ряде других конструкций.

На основании проведенных исследований были разработаны технические услоеия. Опытно-прсмыпшешше испытания проводились ='п действующем оборудовании Новотроицкого цементного завода и ПО "Сода". Технологический прсцесо получения вякущего гключал в себя следующею основные стадии: смещение исходных компонентов -

доменного шлака, гипсосодержашего отхода и щелочного отходя -актива гора, сушку в сушилке барабанного типа и помол в шаровой мельнице до требуемой степени. Проведенные испытания полностью подтвердили работоспособность предложенной технологии и возможность получения на основе промышленных отходое бесклинкерного вяжущего марки М 300 и более.

Оценка сравнительной экономической эффективности разработанной технологии получения вяжущего, проведенная в соответствии с действующими "Методическими положениями по оценке экономической эффективности использования твердых отходов производства", рассчитанная для технологической линии производительностью 45 тыс.г в год на Стерлитомакском производственном объединении ПО "Сода" показала, что в ценах ноября 1993 года реализация предложенной технологии по сравнению с действующей технологией производства шлакопортланцемента даст предприятию экономический эффект в размере более 100 млн.рублей в год, кроме того избавит предприятие от дополнительных затрат связанных со складированием отходов и позволит уменьшить экологический ущерб, нвносимый окружающей среде.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложенные и разработанные оостявы сульфатношлаковых вяжущих предусматривают звмену стандартных щелочных активаторов - извести и портланцемента - на ранее не применявшиеся изЕесте-оодержашие крупнотоннажные отходы предприятий химической промышленности Башкортостана.

2. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что проектирование составов СШВ как трехкомио-нентной системы Сз0-АСг05- Са требует учета особеннос-

тей перекристаллизационных процессов, отработана методике расчёта объемных изменений, возникающих при гидратации тройных сиотсм и определены оптимальные соотношения компонентов, исключающие потери прочности из-за перекриоталлизационных процессов. ■

О. На основе Магнитогорского, Никнетагильского, Ашинокого и Белорецкого доменных Гранулированных шлаков с использованием в качество сульфатных компонентов мелких отходов гипсовой щебенки фракции менее 5 мм и фосфогипса Мелеузовского химического завода (при соотношении шлак: сульфатный компонент = 4:1), в качестве известесодержаших компонентов - мелких остатков гашения извести (оптимальная концентрация в составе сырьевой смеси - Ь% от суммы "шлак + сульфатный компонент") или цементной пыли (оптимальная, концентрация - I0&) при размоле до удельной поверхности 300... 400 м1/кг можно получать гидравлическое сульфатно-шлаковое еяжу-шее марок 300...400; при использовании необожженного ТОС (концентрация в составе смеси 102) - марок 200...250.. Вяжущее твердеет как в нормально-влажных условиях, так и при ТВО. При этом, оптимальный реким ТВО предполагает несколько пониженную температуру изотермического прогрева (70...75°С), что обуславливает снижение энергозатрат на термообработку по сравнению о изделиями на портландцементе и шлакопортланцементе и позволяет организовать 1роизводство на стандартном оборудовании загодов стройинцусгрии.

4. Актиеность СШВ на основе промышленных отходов Стерлитамак-ского ПО "Содв" может быть повышена до марки 500 и Еыше за очёт углубления помола сырьевой смеси до удельной поверхности 500... G00 r/2/кг.

5. Показано, что возможно получение дешеЕых низкомарочных сульфатно-шлаковых вяжущих на основе использования отходов с содержанием фосфогипса до 75!?, объем Еыпуека которых при использовании одинакового количества шлака может быть увеличен в 2...3 раза с утилизацией в 2...4 раза больших объемов фосфогипса.

6. Строительно-технические характеристики раотворов стандартной консистенции на СИВ не уступают соответствующим показателям для портланцемента, что позволит применять их для различных каменных и отделочных работ.

7. Бетоны с использованием СШВ на различных видах заполнителей по показателям прочности, долговечности в целом не уступают традиционным с использованием портланцемента и.шлакопортланцемен-та, что позволяет их использовать для стеновых конструкций, фундаментов зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения.

8. В связи с тем, что в технологии производства СШЬ отсутствует технологический передел обжига сырьевой смеси при высокой температуре, удельный экономический эффект от их производства на Стерлитамакском ПО "Сода" в завиоимооти от вида активатора составляет от 1715 до 2810 рублей за I тонну, соответственно себестоимость производства вяжущего по сравнению с равномарочными портланцементом и шлакопортланцементом меньше в 2...2,5 раза.

9. Организация производства СШВ, решая задачу утилизации группы промышленных отходов, требует значительно меньших капительных вложений в силу исключения в технологической линии производства вяжущего вращающихся обжиговых печей.

-19-

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДЯЩИХ РАБОТАХ:

1. В.В.Бабков, П.Г.Комохов, Л.Ф.Ямалтдинова. Особенности взаимосвязи прочности и пористости цементного камня. //Тезисы докладов научно-технической конференции "Прогрессивные строительные материалы и изделия на основе использования природного сырья". -Санкт-Петербург- 1992 - с.9-11,

2. Л.Ф. Ямалтдиновв. К вопрооу о сульфатно-шлаковых вяжущих. //Тезисы докладов 102 научной конференции профессорско-преподавательского соотвва, научных сотрудников и аспирантов БГАУ. -Уфа- 1993 - 0.42.

3. Ю.Н.Зубова, З.А.Абдуллинэ, Л.Ф.Ямалтдинова, В.В.Бабков. Низкоэнергоёмкие безобжиговые вяетвие на основе отходов Башкирского региона. //Тезисы докладов научно-технической конференции студентов и аспирантов УШ. -Уфа- 1993 - с.77.

4. В.В.БабкоЕ, А.А.Шатов, Р.А.Анваров, Л.Ф.Ямалтдинова. Безобжигогые вяжущие на основе отходов Башкирского региона. //Тезисы докладов Международной конференции "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" -Белгород - 1993 - о.60.

5. В.В.Бабков, Л.Ф.Ямалтдинова, Н.Х.Каримов,' И.В.Недосеко, Р.А.АнвароЕ. ВТУ "Безобжиговое шлаковое вяжущее из отходов производства". -Уфп- 1993.

6. В.В.Бабков, Л.Ф.Ямалтдинова, Н.Х.Каримов, И.В.Недосеко, Р.Л.Лппаров ВТУ "Камни бетонные стеновые на безобг.игсЕсм шлаковом Ея;:ушем из отходов производства". -Уфа- 1993.

-го-

7. Л.Ф. Ямалтдинова "Исследование возможности получения сульфатно-шлаковых вяжущих на основе отходов промышленного производства //Сборник научны:: трудов ЛИИгСГ -Санкт-Петербург- 1993.

8. В.В.Бабков, П.Г.Комохов, А.А.Шагов, Р.А.Анваров, И.В. Недосеко, Л.С.Ямэлтдинова. Сульфатно-шлаковые вяжушие на основе сырья и отходов Урало-Башкирского региона. //Цемент - Н 4 -1993 -с.40-42.

9. В.В.Бабков, Л.Ф.Ямалтдинова, Р.А.Анваров, И.В.Недосеко. Низкоэнергоёмкие безобжиговые Еяжушие на основе промотходов Урало-Башкирского региона. //Бюллетень строительного комплекса Республики Башкортостан -Уфа-'Jli -1994- с.11-12.

Подписано к печати 08.02.94 г. Объем 1,31 п.л.

Печать офсетная. Бумага для, множит, апп. Фориат 60x84 I/I6

Tupas 100 экз. Заказ й _Беспалтно

Zh