автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эффективные бесцементные вяжущие и бетоны на основе эффузивных пород

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

■ о А П На правах рукописи

Ч V--.)

ЦЫРЕМПИЛОВ

Анатолий Дашиевич

ЭФФЕКТИВНЫЕ БЕСЦЕМЕНТНЫЕ ВЯЖУЩИЕ И БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ ЭФФУЗИВНЫХ ПОРОД

05.23.05 — строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 1994

Работа выполнена в Восточно-Снбирском технологическом институте, Московском государственном строительном университете и Бурятском институте естественных наук СО РАН.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Горлов Ю. П.,

доктор технических наук, профессор Сулименко Л. М., доктор технических наук, профессор Удачкин И. Б.

Ведущая организация — НПО «Научстандартдом».

Защита состоится 22 марта 1994 г. в 15.30 часов на заседании специализированного совета Д 053.11.06 в Московском государственном строительном университете по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб., 8, МГСУ, ауд.....

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Просим Вас принять участие в защите и направить отзыв в 2-х экземплярах по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, МГСУ, Ученый Совет.

Автореферат разослан « ©^ . » . . Л^т. . 199^} г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук,

профессор Л. А. Алимов

. АКТУАЛЬНОСТЬ. Распространенность эффузивных пород на территории Востока Госоии (Забайкалье, Дальний Восток) предполагает широкое комплексное их использование для получения эффективных строительных материалов для нужд строительства в этих развивающихся регионах, при пониженных энергетических затратах ввиду того, что разновидности эффузивных пород в силу природы своего происхождения и термодинамического состояния обладает повышенным запасом внутренней потенциальное энергии. Однако в настоящее время промыв-ленное освоение месторождений эффузивных пород развиваемся односторонне о уклоном использования отдельных разновидностей, причем без учета энергетического потенциала пород в общем оаланое энерге-тичеоких затрат на производство иа них строительных материалов.

Ревение данной проолемы комплексного использования всех разновидностей эффузивных пирод для получения на их основе эффективных отроительных материалов может быть осуществлено при наличии концепции использования энергетического потенциала эффузивных пород, позволяющий открыть новые подходы учета особенностей всех разновидностей эффузивных пород обоснованно устанавливать вид технологии, материалов и необходимые на это энергетические затраты.

Работа выполнена в составе комплексной программы СО РАН "Сибирь" (подпрограмма § 71^/М-0в "Химия и технология минерального сырья").

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РА£0ТЬ1. Основной целью работы являетоя разработка эффективных беоцемвнтных вяжущих м бетонов на основе эффузивных пород при целенаправленном использовании их энергетического потенциала. Для решения поставленной цели необходимо было реяить следующие задачи:

- разработать теоретические положения концепции использования энергетического потенциала эффузивных пород различных разновидноо-тей для производства на их основе эффективных бесцементных вяжущих а бетонов ;

- разработать энергосберегающие технологии эффективных беоце-ментных вяжущих и бетонов на оонове эффузивных пород.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработана концепция использования энергетического потенциала эффузивных пород (перлитов, липаритов, туфов) для производства эффективных беоцеиентных вяжущих и бетонов, основанная на учете походного энергетического состояния пород в общем балансе энерготичоския затрат, обеспечивающая целенаправленное снижение энергетических затрат на процессы тепловдажноотной обработки изделия и комплексную переработку различных эффузивный порол.

- « -

Установлена зависимость исходного энергетического состояния эффузивных пород, характеризуемого энтальпией их растворения* показывающая ее повышение о увеличением содержания в них стекловидной фазы и модуля основности, необходимая для прогнозирования энергетических затрат на тепловлажиостнув обработку бесцементных вяжущих и бетонов.

Доказано, что в результате ыеханохимрческой активации закриви таллизованных разновидностей эффузивных пород, вяжущих на их со-нове достигается иокусотвенное повышение их исходного энергетв- , ; ческого состояния, образование в определенном объеме безводных силикатов и алюминатов кальция, приводящие в совокупности к общему снижению энергетических затрат. Установлены зависимости роо- • та энергетического соотояния различных разновидностей эффузивных пород в вяжуцих от соотношения компонентов к параметров мвха-нохимической активации.

Установлены зависимости энергетической эффективное» механа* химической активации вяжущих м совокупных энергетичеоких затрат при различных режимах и способах активации от содержания стекловидной фазы эффузивных пород, ооотава вяжуцих на их основе, ио-пользуемые в оптимизации технологий бесцементнйх вяжуцих й бетонов,

Выявлена зависимость степени гидратации разработанных беоце-ментных вяжуцих от иоходного энергетического состояния эффузивных пород, оояовности вяжуцих и энергетических затрат на процессы теп-ловлажностной обработки, а такие завиоимооти прочнооти искусственного камня от степени гидратации вяжучего при разных температурах тепловлажностной обработки, используемые для направленного регулирования энергозатратами при получении бесцементных бетонов;

Доказано, что начальный период структурообразования бесцементных бетонов сокращается в связи о увеличением содержания стекловидной фазы эффузивных пород, входящих в вяжущие, что позволяет сократить продолжительность предварительной выдержки и энергетически» затраты на процессы тепловлакноотной обработки.

Получецы зависимости прочности, плотности, пористости, морозостойкости бесцементных бетонов от их состайа, дисперсности вяжущих, характеристик эффузивных пород, режимов формования и тепло-влакносгиой. обработки, необходимые для оптимизации технологии бес-

цемевткых Сетонов.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ, Разработаны на основе теоретических положений технологии эффективных бесцементных вяжущих и бетонов различных видов.

- ь -

Получены бооцемвнтныа вяауцне, твердевгэю а естественных условиях и ТВО о ооразованиеи искусственного камня проностыз до ICO Мпа при пониженных энергетических затратах.

Получены бесценентные 0етоны различных в<лов: конотрукцион-иые - классов 325-35, конструкционно-теплоизоляционные 32,5-Ь, теплоизоляционные BI-2,5, наростойкнэ, силикатные MI25-I50.

Разработана эффективные спосооы электроннохимической активации заполнителей и механохиничеокой - вяжудих, обеспечиваоиие снижение до 3G% энергетических затрат на ТЗО вязущих и бетонов.

Новизна практических разработок подтверждена 20 авторскими свидетельствами на изобретения.

• РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОЗ ИССЛЕДОВАНИЙ осуществлена на ряде предприятий строительной индустрии Бурятии. Калмыкии, Дальнего Востока, г.Иркутска.

Экономический эффектна от внедрения разработок составляет овяяо I шш.рублей (в ценах 1991 г.)

Результаты исследования, представленных а диссертации использована в монография "Щелочныо оетонн на основе эффузивных пород" (IS9I, ИГУ), учебно;! пособии для курса "Производство бетонных и яелезобетонных изделий" (1992), трудах СО РАп "Рациональное использование шшеральиого еырья" (I9a9, 1990), технических уоловн-ях Госстроя Бурятии по технологии бесценвнтных вянущих и оетоноа (1969, 1992), а такяо при чтении курса лекций по дисциплинам специальности 2906 "производство строительных изделий и конструкций" йоиточно-Сииирикого технологического института.

АПРОБАЦИЯ РАБОГи. По материалам диссертации сделаны доклады и соооденип на ХХи Меадународной конференции по бетону и железобетону (г.Иркутск, I9S0r,), на Воесовэных научных конференциях "Ылакоделочные цементы, бетоны и конструкции" (г.Киев, 197у, 1984, 19ЬУгг.), на Ш Всесовзиой конференции "Совершенствование хозяйственного механизма снияения энергетических затрат" (г.Москва, 1966 г.), на Ш Зсесоозной конференции по легким бетонам (г.Ереван, 1У85 г.), на ооеоовэной научной конференции "Научные основы создания энергоооерегавцих технологий и техники" (г.Москва, 199и\), на Всесовзной научной конференции по строительному материаловедение (р.Белгород, 1991 г.), на научных оеосиях Бурятского научного центра СО АН UCCP (г.Улан-Удэ, Ьй7, I9tía, 19И9, 1990 гг.), на ШШ научной конференции Новосибирского инкенерно-отроительного института (г.Новосибирск, 1977 г.), на совещании по развитие ма;е;:;ально-техничеокой базы строительных материалов

к

Восточной Сибири (г.Улан-Удэ, 1976, 1985 гг), на ежегодных научно-практических конференциях Восточно-Сибирского технологического института (г.Улан-Удэ, 1975-1991 гг.). на научных семинарах по перспективным направлениям в материаловедении по программа "Стройпрогресс-2000" (г.Москва, 1989, 1990), на ¡тучно-технических советах в техническом управлении мЛСМ РьФСР (г.Москва, 1960, 1982 гг.).

Цикл работ автора "иовые строительные материала ка осиово эффузивных пород" удостоен прении Ленинского комсомола Ьурктии (1981 г.), за раэраоотку и внедрение в производство кзобрэтевый автор удостоен почетного знака "Изобретатель СССР" и 2 бронзовых медалей ЩЩХ СССР (.1980, 1985 гг.).

НА ЗаЮТУ ваносятся:

- концепция использования энергетического потенциала зффуэкв-. них пород для производство по энергосбарегйощин технологиям эффективная бесцементних вякушх и оетоков на осно&э- комплексного ко-полыюмния эффузивных пород ;

- технологии эффективных бсоцеиаеттых ейздвдх и- бетонов ка основе оффузпвних пород ;

- зависимости омерзтстичоскух. заграт на процессы ТОО вл^увдх

к оетоиов от характерсатеа ксаагви* компонентов.* состава вянусщх, бетонов и ренинов ТК> ;

- зависимости фкзвко-механйчеоких и споциалышх свойств бетонов от характеристик исходных компонентов, состава и режимов изготовления \

- результаты внедрения в производство разработанных нолоаений.

ОБьЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа изложена на 338 страницах мапинопислого текста н включает 69 таблиц, ^10'рисунков. Она состоит из ¿ведения, 7 глав, еыводов, приложений.

Список литературы насчитывает 2С1 каименование.

СОДЕГШИЕ РАБОТУ

Для современного строительства ноооходини новые эффективные строительные материалы, характеризувдиеся высокими физико-механическими и специальными свойствами при низких ресурсных закатах на иг производство, что особенно актуально для развивающихся районов Сиоирн и Дальнего Востока. В то не время такие материалы, кок показывает многочисленные исследования отечественных и зарубежных исследователей, могут быть получены на основе эад.узивнах пород, широко распространенных в этих регионах России.

- t

Однако анализ опыта прокысзлзнного использования этих пород по-каэыЕ-ает, <№о а основной находит применение бслео остеклованные г: ахткЕииз их разновидности для производства, как правило, ?.опуче-л«м:: ?аполнигелой. В результат-.! неравномерного использова-ï'rtn гггорехчггпг! з^Аузивних пород остается но востребованными й стг.'.лах »шогуз тысячи тонн уонве активных, но вспучивавшихся оч^.айггг/чэов'ышх разновидностей nono-, слагппдах между тон элновчуз '.т.31-ь гсаасов, что пригонят к ухудяонпп экологической оСагакоэхк атих регионов и ошгашо. с^ехтпшюсти производств ;гг.гор:«?.;о■}, Д.-я р:"он:'л атоЯ проблег.'ч коялдекспогз использсг?.чяп р:рл::го?, .-::яг.р';гсз, туфоэ и др*п*^узп£них пород «ссбходпку нагло г.одходи, иъпраялсшшс m более полиса определение особгкиоо-Т-.1 порол. 3 ¿'^.vrni? изгест:шх иссл-,до:»лнип сбдаетн t;8';iи»:" vr-:v. п бзтокоа ка «cüo.v.; si :;уз.чличх nnrí-r, прелхоягепл г.о:ш.-пч!*.i, tir. y ver г. спряду о г.им."ч;(о::".". к iaso:*'":

с ■ : г • г, : •. n ■Mi'.", ns i'.o ход кого зргр.'егг-чег'чго С001РЯИ!1Я, раз'.-'-чаз::«-гоо-'г а ;:*|>оеок ."гпазо!".», о ew.w^crst'sî »": ^-гзопеа cooïoa-'.*:•<. зратвряя оцеккп пород сэ-".ко п-з хя:;;«ссгсму

соогаоу ü:¡ пдг^лпгг дать калаоь прелегааденпо о г.огод-дх, соот-nsrfr. пуг>;: v. и «:.:э!:г-Л'С«кя r.pa г;?ом Игсохо-

затг-".'-. ¿стсигол о л¡.лчсисходного .•û:.;'T07u,.4:ûw> боогоздка гп^л.; -гглр.'пс-зг гознохяоогь o^ncr^iîBucro гг:.?:о1;ги:1 зг.гялшх ::дгср.,г.лол

:: a;'ï>:2 стпия'м на эноргсгкчэских carpa?.

Й ".сслс-чл:-л::.пх нспольпопппи swjsv.zwo порол'? Зайа:$:пл^л рр.зд;п!-чзгг> -"¡::л: ¡«»кристадлизованныо, огоклопидкиа nepsavî, пор-л::?-,?п,;Г: ?ys:, л*.итр*:ти, Kpoi-.o того отдельное r;t.-« a^iysíTHn:: no-г'.\п п зстесглоинон «идо - пулканичоекпв плакк, а таккя аскуоот-ярэчу:;тн - аспученимо порлити иопогльоегшч а качетэ sa-¡'.олнк.чпоЯ в *ггк»с- ;1oïohu. Сравнительная характэрист«::» порли-toaax пород показумет относительное постоянство их хшк'-гэсхогэ ooevora при значительном рззброоо з фагогои и структурном состояния. Анализ результатов коглзсксп Снз'.т.о-хкническпх ксоледосалиЯ г^узквних пород позволяет ааглячпгь, что по сути они является ¡'.слэчшжи момосиликатани разной сгепзии остоклосаниооти. При ото» ;азопыЯ состав стекловидных разиотщиоотой продстаплси стеклом о вкраплеиппвами полеенх ¡гпптоо, закристаллизог.анких - кодификациями кпарца, полевыми ппатами, гепатитом и изредка глинистым пэщготвом.

При исследовании физикохимичеаких превращений, энергетики к кинетики процессов гидратации бесцементных вяжуцих использован обширный ряд соединения щелочных и целочноземельных металлов, а также их технические производные - сода, иодопотааная смесь, силикат-глыба, щелочь.

Для проведения исследований в работе использован комплекс физико-химичеоких методов анализа, включавций методики определения химического и зернового составов, удельной поверхности, дефор-мативных и структурно-механических свойотв материала (усадка, прочность, плотность, пористость, вязкость), кинетики прицесоов гидратации и твердения вяжущих; фазового состава новообразований и микроструктуры камня (рентгенофаэовый анализ - "ДРОН-2", дифференциально-термический анализ - дериватограф сиотемы " pAutifc--Eiiei. >1500", инфракрасная спектроскопия - "UK -20", электронная микроскопия - э/микроскоп сиотемы " T«et*-2M", петрограф®! -"МИМ-6И", "ММЛ-200"). Термодинамические характеристики пород, вяжуцих исследоваьы о помощью микрокалориметров ииогем "ДАК-1-1А", : "ИТ-С/400-М", "ТГЦ". При обработке результатов исследований и оптимизации использовали отатиотические методы анализа, методы математического планирования экспериментов по Бокоу-Уилсону и ЭВМ систем "IBM PC/IT".

Теоретические положения создания эффективных бесцементных вя~ жущих и бетонов на оонове эффузивных пород исходят из того, что ' меньшие энергетические затраты на активацию требуют те реагирующие ешмвма, которые имеют высокий исходный эиергетичеокия уровень а наоборот. При этом величина уменьшения энергетических затрат рюиа величине повышения исходного энергетического уровня комтоиодго* реагирующих систем, Что следует из первого начала тер. модивамжс» и составляет основу сиогемного подхода комплексного использования эффузивных пород, находящихся в разаом энергетическом состоянии, создания энергосберегающих технологий оесцементных . вяжущих и оегонов на их основе. Кроме того это открываем возмож-' нооть прогнозирования энергетических затрат на синтез искусственного камня. С этих позиций проанализированы термодинамические условия ускоренного протекания реакций гидратации вяжущих с определенными кинетическими параметрами и систематизированы пути снижена необходимых для этого энергозатрат. Последние включают: использование в вяжуцих компонентов, как было указано выше, ике*)аих повышенный походный энергетический уровень, образующих выоокос.к1каную среду гидратации вяжущих.и снижающих, вследствие итого, значение

энергии активации, а также образование конечных продуктов, имеющих термодинамически стаоильное состояние. Кроме того показаны спосооы определения разницы величин требуемых энергозатрат при использовании вяяудих с различными по энергетическом состоянии компонентов. Они основаны на сопоставлении величин энергий экзо-оффектов реакций гидратации вялущих, Энтальпий растворения различа-1 еащхоя в вяяущнх,исходных компонентов и значений энергии активации.

Данные положения наглядно иллвотрнруог результаты исследований на чистых аломосиликагных стеклах постоянного состава, образованных при разных условиях охлаидения. Стекло полученное прц охлаидениисо средней скоростью 500°/мкн имеет тепловыделение при растворении вйР а!^2500-2520 Да/г, что на 3'»5-400 ДяД* пребывает соответотвуичее тепловыделение иедленноохлажденного стекла со скоростьо в 10 раз меньаей - 50°/«ин.

Вследствие отличая в энергетическом состоянии веществ, варана визмся о их структура,,естественны отличия и в их свойствах. Так, неустойчивая структура энергонасыщенного стекла предполагает его большуо пктивписть в химических реакциях. Эти видно из анализа величин энергий экзоз^октов реакций гидратации и тызр-денид данных стекол о , который показывает, что чем

более неустойчива отрукгура аленооиликата, тем более экзотериич-на реакция. А эго в соответствие и теоретичеоким ..оловением указывает на наньзио энергозатраты на актпаацио процесса, при этом данная ризница экзоэффекгив или энергий активации между реакциями на ооиопз стекол, полученных охлакдением з 500°/ыин и 50°/кза, составляет ^00-405 ДяД>,

Аналогичные выперассмотренным стеклам "энергонасыщенные." вещества, которые "законсервировали" в себе повыленнуо внутреннее энвргно в процессе их ооразования могут иметь естественное и йскусственноэ происхождение. Это, например, как было отмочено эффузивные порода - продукты вулканической деятельности, образо-ванныэ в резине жесткого охлаидения магмы и кнооадо воледотвио этого, как правило, науотойчмвув стекловнднуо отруктури. Как показывает исследования, для нах характерна повышенная энтальпия растворения и близкие к силикатный отекла« термодинамические константы: удельная теплоемкость (С) .епзропия (5°), энтальпия ( аВ* ) в др.

Анализ и обработка результатов измерении энтальпш растворо-шш ( dHp ) пород в зависимости от содераания стекловидной фазы ) и модуля основности СMg) показывает, что эта взаимосвязь описывается следующей функцией (1*1)

лНр»дНр +5,55 Сс$ ехр^-о,4б(Ма-4)] ; (п)

где: ¿Ир - энтальпия растворения пород при Сср - содер-

жание стеклсфазы пород в % иасо, Mg - модуль основности породы.

Исследования указывая? на высоки]! энергетический уровень ¡зф-фузивных пород (2120-2^00 кДяс/кг) в связи с чем обоснованный является постановка вопроса об их комплексном иопольоовашш в Сео-цементных вяауцих системах как "консервантов" избыточной анергии. Это позволит сократить внешние энергозатраты на синтез искусствст-ного камня на основе эффузивных пород за счат их повыпениого анвр-гетического потенциала.

Анализ энергетических днагршш гкдрагацг& вянущих систем показывает ько один путь сиивения энергетических затрат на процеос ускоренного получения искусственного камня, заклвчавцегося в целенаправленной понижении реакционно-способного уровня С Р.У. )-энергетического"барьера". При эток происходит уменызеиве величины энергии активации процесса (EQKT) на величину понижения реакци-анновпособпого уровня;

й Б в ДЕ •

РУ. акт

Понюгенкэ рвакциокноспособного уровня - уизкыаение энергии активации процесса гидратации вяж/вдах возможно при повышении физико-химической активности среды гидратации вяжущ«, приводящего к усияеказ диссоциирующего аффекта среды гидратации твердых конпо-ткаон Еетущих. В результате происходит частичное замещение действия тепловой диссоциации на хнннческув.

Вышеуказанный оффект, по нашему мнвшш, проявляется при использовании в качество активизаторов високсактивных щелочных сред и катализе. При этом, следует отмотать, несмотря на облее понижавшее- действие, относительно энергия активация, указиниих способов. оии. по разному проявляет свое действие на термодинамику реакций ».Если щелочная среда приводит к изменении не только кинетики, ко. к. i'-зjjмодинамики процессов, т.к. образуются дополнительно новые продукты- реакции иолее термодинамически устойчивые (например, цеолкзоподобаые минералы - растворимость 0,05-0,06 г/л против мазкоосновных С?£К(Ь)-0,08-0,1 г/л и t Н°298 » - 12,i • Ю3 i&b/kqjü)► то- реаздш катализа, как извзехно оставляют термодя-

наиису озз изменений ибо конечное и походное состояния в ре&гиру-ввдй системе остаится постоянными. Активизирующее действие гидро-окоидов цолочних и щелочно-зеыэлышх металлов объясняется интен-сип'ша Д!!сосцн!фувп;нн действием образованных ионных комплексов на олс!<оо!Ш!КйТньсэ кокпоньнты вязу да:, призодявдш к образованно продуктов - гидратных соединений мелочно-земельного адвиоокликатного состава -• аналогов природных цеолитов. Поскольку указанные конечные соединения является бодсо термодинамически устойчивыми и закипав? б)Л60 ИНЗКИО уровни Кй ЭНврГСТиЧОСКЗЯ Диаграмма, то г. ггаз-гюиу последствии о? наличия активной щелочной среди - оняженип энор-готг.чсссого барьера уг.азанкзЛ реаздш;, добавляется дополнительна:! - увелглзнио знйЧ5'!:!Я г-перрка, экзотермического эффпкта. Отмеченное} обстоятельства имеет практячоекг:!! интерес а пломо развития тгрносиых рех:г;оп теплосоЯ-обработки.

Тики» образом, физ!«::о-хп1:::чг.с;:ал активность срсдч гидратиичн представляет сооой значительная фактов ои;ихен'!п сбзнх энергетических затрат ¡¡а процооои ускоренной гидрйташн и тгердония вяяуклх. Рассматривая бетон как слхнуп гегерогоннув систему нельзя не отметить влилнко иг*, обцуо энергоемкость процесса его получения физического (энергетического) состояния заполнителей,зпикмпящч" до СО^ от его обьогз, С этих позиций критерии::! физического состояния заполнителей дохяни слувнть показатели их поверхностной оноргкк, а такко обс,за энергетическое состояние, характеризуемое теркодинакнческиня показателями: энтальпия образования, теп-лоеыкисть и др. Энергетическое состояние заполнителей является определявшим ^актором ах реакционноспособноста и соответственно тепловыделения на границе "вянущее - заполнитель", которое необходимо учитывать п об^ем тепловой балансе процесса получения бетона. 0б1зев теплоЕиделенио в контактной зоне должно определяться количеством вещества заполнителя, вотупнваего в реасцно и величиной удельной энтальпии гидратации аошестпа заполнителя оредой вянущего. Общий вклад в онияоние энергоемкости процесса получония бетона за счет тепловыделения в контактной зоне будет там.больше, чек виие повс-рхноогная энергия, больше мао.са прогидратирован-ного вещества заполнителя, контактная поверхность и термодинамическая нестабильность заполнителя. Исходя из этого представляет практический смысл использование а качества заполнителей преимущественно выоокоактивных эффузивных пород или предварительно активированных интрузивных пород.

Разработаны термодинамический положения расчета энергетических затрат на прсцесоы ТвО вяжущих и оетонов, в которых систематизированы факторы, влияющие на изменение энергоемкости технологий. Искомая величина Энергетических затрат на процессы TtíO представлена теплотой источника нагрева, которая уменьшается при повышении экзотермии от гидратации компонентов оетонной смеси, снижении тепловых потерь, повышении заполнения камер, снижения затрат на нагрев компонентов смеои Aot* " 60°С в камере и др. Повышение экзотермии от гидратации компонентсв бетонной смеси, как следует из приведениях положений, будет достигнуто приувеличении исходного энергетического состояния компонентов вяжущих С £дНик ), т.е. использования, например, "энергонасыщенных" • эффузивных пород, степени гидратации вянущих С«i ), за очот увеличения дисперсности, повышения физико-химической активности среды гидратации, снижении энергетического состояния конечных продуктов гидратации вяжущих С При этом как показывает

юриодинамическио полокекил возкокно достижение уровнзП экзотермии от гидратации вянущих, которых будет достаточно для реализации самопроизвольного термического режима ТВи "сакозспарива-ния", но требующего вневких тепловых затрат. Сиизоиио теплових затрат при ТВи на нагрев компонентов сноси будет достигнуто tas-so при снижошш содержания годы, умонышиия теплоемкости компонентов» наличии предварительного свморагогрсва ензои, при ш-иальных потерях.

Обадя экономия онэргетическиХ затрат на производство осеце-меитного оетока состой из помимо виаораосмотреписП овоио&ш энергозатрат на стадии ТВО, такао и экономии оиоргоЁатрат ш стадиях лзготоблонкя бетонной cuse» в изготоздонил ьяауссго.

Гекин образом, цзлонапр&вдансо воздействуя гл Еиаерйсскотрсп-uus факторы нутом регулирована их содераания по количеству и качеству коико управлять г цзлоа оисргбшчсокшл с-зтрагсиу из процессы изготовления Tpctí/cia» Сетонов. {гцвпго-хвкглгоаша ко» следованиями доподноии из-^оссведения о ьсисглах v.zucízi:i: и механизме гидратации босцг;хеаиах внкувдх, создазгышх сочетание« эффузивных пород и различай» соединений цодочиих и содочао-земельных металлов. При этом иседедоваиа диншшке изиопеинИ роструктуры синтезированного к доза» его физкхо-кзхшшчэешх свойств; в зависимости от условий синтеза. Выпеуказаниио последе-

LJ —

вакмя реализованы о трех вяжущих оиотемах аелочной, целочно-аэкэльной и мдочмо-«влочноэемельной алвмоо*л»»катноа, а результате которых определены новые разновидности вяаувих этих окотом на основе эффузивных пород.

Щэлочно-зйавльноо алвмооилккатное ояяучео С ЩЗАСЗ) получено совместным помолом эффузивных пород и ококдоа велочно-земельнык металлов, образувеичх в оовокупноота OMOTOMy:°IlO-Jl<jOj-$iQ|-HJOn где: КО - Ц9лоч..о-земольны9.оконды, например :И]Р,СйО,(?*0,ВаО.

0нзико-хмыичбокая активность эффузивных пород в данной пя-вуйвй система по отноавнив к оксидам яелочно-земельиых металлов определена кокплеконым методом, характернзуввдм количество поглоданных ДО ;и водного раствора при обычных уоловиях, прочность пропаренных и оЕТоклавированних образцов вяпузих и отепонь связывания породами гидроокомда металлов а новообразований по данным ДТА.

Анализ результатов иоолэдованмя ГйДравличооаой активности при постоянной температуре похазывавт, что она каходятоя в зависимости от физичеокого состояния, химического состава эффузивных пород, а тавао орвды гидратации, Так гидравлическая активность виге у пород о больамм оодвршанмеМ ствклофазы, достигавшей за I ГиД хранения по показателе погло®ения íiO I30-IW кг/г. Отчоиипо вндпП аавновмооть гидра&личоокой активности пород от харасгеркогнк сред гмарвт&ций, Намбольвая активнооть при ВаО накмемтая при 1Ц0 , что обьисняегоя электроотатнотичсокшм оооСеиностяки водник jпоггоров ооответотэуввдх ввлочнэ-зомелька:: кеталиой, больавя предельной pH, {-аотворииостьв гидриококдоо 8а,ба , чек Щ (Ij,V//I0,95 п 9,ÖVy,I0~J в 100 г води) к меньаоя энергией гидратации металлов (I0u8/I7$6 яДа/г*коп). Прочность, ^орнируоссгооя камня от взаимодействуя эффузивной породы и соединения «елочмо-земельнид металлов изменяется а строках пределах. Неисольаве показателя прочноотп камня характерны для вяауцих и использованием остеклованных пород, маимоньсшв - па основе закриотвллмзоааниых пород. Данное иаблвдаето* повавкоимо ог типа оксида «едочно-зеиельного коталла. При этой макоямошгая активность и» представлении* мву«ах присуща системе в активным компонентой B&Ö (51-52 tila), ¡¡»сколько низе (па 10-15$) пока« эателн прочности у омотекы о вдО я пинягадьиие (9 tila) на базе Й^О . По данным комплексного ф«эвво-хампчеокого анализа и тер-

- и -

ыодинампческоге расчета нзобарио-иаотернячссБОГО потенциал» уэ-таиовленб, что ценообразования оннтоэнрос&нного ЕСМ1Ш ДйНЕОЙ юккувеП системы представлена млэчно-ммвльншш гндроокликитыи н гидроалюносилйкатаыи различной ооновноотп, сзлочныни гыдро-

JUEMOOlMUXÛTCiîlU ¡1 ГКДрООКСНДйШ! ВДЛОЧИО-ВСИОЛЬНиХ П&Т&ЛАО&. При

отон преобладание тех ил» иных указанных новообравокшаЗ & составе камня и степень гидратация швуъого зависят от соогно£зи:п компонентов, тпяа породи, термодинамических уолош-.й ТЕО.

Tr.it, Еянущво о использованием оксида селочно-8смэ;ш;ог® ас-талда в виде CaO и наиболее оотоклоЕаниоЯ породи 7в«рдост а уо-.5овиях пропори&шшя о иоразоадкгюм низкоосиоьпого пиросиллката кальция - тобориорнта и тькао ik основного гндросшшкатй Тогда сае Блкукао на основа породи >:снсг оотослоьшюС тьгрдоз; с образованием прециумотсеины C^SEOO . В уодосаза азгок^аез-роваиия бсдсдогвяо уваличенкя рсствориност» стеклил*!! порода происходит образованно «снеа основного продукта - тобсркэрц;о С figSgRj} ). При дальнонЕви еоедгйствиа на вдяуцув еястску гщ-рогеркалышя уолоей (до 10 циклов) осуществляйся почт:: под:ш."} переход породы в рьогсор а колочея в пах эходягш, оирезогль'^о а илмийрсннаесоЯ соотасляаздп породи, иоЕ0обра8осаи1ш ткпй гвдрэ-алюмосиликата натрия •• аз:альшмл /7Л^Кл до по sur.? ал ы;о к раке о ооразошнпэму гобаряорсту.

Изучена кинетика процаосоэ гидратация даикых слаусзх, паиа-аиьйвийя хшяииэ «а ого гниргетечсского ооотоязш входаемх сф-

пород. Так Koactauïu сйоростк реши»::: в уоловаах прсид-riiv.M:.;:.,; глкуЕПх ий оетоклосанашс породах кз*«к»сз s nps£c-«и С<«Д2С;-0Д2Э, и сасряег&ллигоегмшх - 0,03S-0,C3, ькаилд;::* 1210/lVib иДл/сг. При стол лелкия о

232-235 i-Ju'/rv cqxcsicb uocïosuïj'J ta cuii^uî.-'a cep::::;; псгнйипкД «¡ш passais ï£3 ;;

v.ÂZ)'. сосдьиеакл иодочао-^и-мз;¿исто

г.:! ьзкоасшм р'Л - среди йязуглго» стаю;::; паратаиш ьл:;уг-;го из оегчш:? осреи о^узкаиик поря, usesoerî! '.'ьг-рдог^лч) «ли цич), oni-::4cCitni:i; iiacV' ил - s: мвтышко о uoxt-

шшо пирайи::!: сдиусегэ рсосжграваокоь скстс;:ц. В цодоя раз-15:;ï^o ГЕдратацсз сяцуцсго проаиходит топохг^лчеощ^ п,*) п&герх-иости ссрои с11.';)узис:шх пород о послойна! огдслс^^а продуетоа гидрат£даш а иаазерноезо npocvpiîicrca.

- IS -

йоследоганаэ прочности смнтознросаннэго вамия долочно-эешмь-* кого алемоомдикатногэ вяауезгр на ооново разного вида э^фузив-tiisx пород показывает, что. достизомяо разнопричмоя структуры камнл обг.олоч'лвзотся при passion отспони гидратации зяаукого, идемтич-:;эот:1 состава и корфогогш» иэсообразосаипп napoccft отруктури. При отои доотгаиниэ практичеокп полной ги. ;вцн,ч'и соотзотст-вза:ю paasoa прочиооги »дпуасго•»того кдаоса требует разных опор-глвлтрг? а 9вс"сккос?л оу скда породи прп прочил ровных условия!?» Тег. «я Рякуадх иа оокэвз стехдог'М'шх пород это иаблчдаетоя при окоргозатрата* psDütiA 350-280 рДз/кг, а гакристаял.чэопзшшя -w?C-70Ü "f~/r.r, Слодуо? огмоукть мняияз тоглератури пзо'тзримчгэ» соз гадорвка пса Т2м впяуцза кг. структур? форкнрувзэгооя каиая. При повисвианх температурах (¿50сС) твердая фаза камня прэдотое-лгиа еруппзйрпвгалдпчесгпга'иовзооираэобаяямш э вам низро-еоаосиих гйдруошнгкато» СйЗШ) a C^Sl'C5.] , '/ДЗ^цл , to значительного кояачоатез арупних «риоталлов ia(ol)^ о кини-еадьнк!« содорааиксн гелосиднз.1 соотввляоав.1» Обработка вяаупях о уохоэмях TDO пра t® • 85-|80°С нравод::? с йоркарэванно отруп-?yp;i камня, c-irrsciicrtcn аз гмеа.чдяоп фаза, ол&бозекркзталлиз^-егмгоз »aöco гидроомдзиагоэ переменного сеетага и крупных г.рпо-кшюо »СаДбИ9» »Й5Я(5) . Формирование

аруп110кр!'.атаг.чпчосяз,1 о?р;згурц ?.«рдой камня, 5 овео о но-рздь, ипосоЗатауэ? разэзтио era пориотоотн, умлячеигв тпекого радиуса пор Со 500 до 6503 Я) и сн.тгопиэ плосадя кеа» р,рзога5д«тпчп еоктактэб, ебьяонпп&к падепка прочиеотн. На ооао-гля'лз иногочнояопйих сорс.1 вопмтанп.1 получены диагракки езотоа-пип гмудн::, показигао'гзз оптимальнее еодорзанпе бокпокзптов, ззеэмэиио полез яктмгкоста пра разиня породах, активна.-? когаз-пептак, тзгл.сдянаизчесьпя уоловпях ТОО п др. По ланкип дваррасм в палубник уравчонсл рвгреоойя проведена оптимизация состепзл с язудпх.

Анедогнчзмз соедедосанкл оообшшзотеЛ фпэско-хвяпчсзхнх првврееаипЗ, гэштнз п кинетика n npouoooax гидратация, ?г.ке-■кенерностея фернлрогзикл прэчвоота какая проведены ка других paspiroraHttuü сягусих: г.элоппоз (ПАСЯ) и аэлочно-долочнозенвль-йоЯ елсиооиликатноа (¡¡¿ЗАСЗ) СА.оэ.Г) 700«2 , 927774, 593050, AbTj4% в др.).

Определена зеаисимоота энергетический затрат па проаэаодст-во всех типов разраиотпнных вялуаяя иа основа различный эффу-

видных пород от требуемого состава, диоперсности, особенностей компонентов м др. При атом энергозатраты на помол вяяувдх в целом снижаются о увеличением доли отеклофезы в эффузивных породах, стремлении t¡$ - вя^уаего к I и повышение эффективности мельниц, /станов-енot а частности, что для производства вяжущего ЩЗАСВ С/0 "I на закристаллизованном перлите, с дисперсностьв буд "330 м2/кг, достигнутой помолом в оарабанной паровой мельнице обиие энергозатраты составляет 2743-2745 иА*/кг, При омена указанной мельницы на иолее эффективную, например, планетарнуо оо'дие энергозатраты снижается на И,9-У,2 (240-250 кДх/кг). Идентичное снижение энергозатрат отмечено при замене в вявуцах закристаллизованных пород на стекловидные. На иронзеодотво вяяусах ЩАСВ выаеукаэаиноВ диспароноотн ебцие энергозатраты иоставлявт I2I7-I220 хДк/кг. При этом энергозатраты на помол эффузивных пород изменяются в вирокнх пределах в зависимости от их походного энергетического С физического) оостояния, требуемая удельной поверхности, наличия добавок ПдЭ и типа мелиaero устройства.

Ток, увеличение содержания стекловидной фазы в породах до 95Х приводит к снизенив на ¿0-22Ü энергетических »атра? относительно аатрат на помол до аналогичной дисперсности вакркотеишз-эованных пород. На производство вядувдх ШШСЗ дкоперсноогье 350 и2/кг па основе стекловидных пород расход енергозатрат иья-больиий на разновидностей и составляет в среднем 2775 кАк/кг.

Энергетические затраты »¡а процессы уокоронногс твердешая бесцеыентных викуцнх определены теркодштмическвмя расчвтоиз а калориметрическими иэморониямя. В основу раочотов полесски сор-модикакнчеекмо зависимости опрвмолонья энергия емоторклчсиксх эффектов, требуемого количостса тепловой оноргвя ш яаграз ксиэ-ри, форм, компонентов окоси и др., t;a испарение влага, теплоти смачивания. При стон р&очот проазвэдек о дифференциации по стадиям ТВО: подъем и нзоторническая видор^хо. Приведет* результата расчетов a изкерошШ эисргствчоская затри? сз процесса /ссоре»- . «ого твордокия при ТвО еоэх ра8«овздностса разработашшх слсу-цих. Установлено, что sos вяжуг;ю ка основа стекловидна* пород требуют ко 2-Ь% мгньае эиоргосатрат па иагров, чэи вяауезэ ва ооиово вакркоталлиаовашшх пород, Еилодствна больвэй топлос^со-ти последних. Наличие отадиа гвоегдая вянущего в вадо цоленилраБ-леииого действия или сопутств|вадго прм сыоыивания Еоспоаеитоп являетоя причиной изменения энергозатрат в раоходиой часты таб-

- и -

xmuu и онергеи »кмвффектв в приходной. При этом необходимы» энергетические затраты на нагрев компонентов вяжудего наимень-нне из поставленных испытаний при начальной температуре омеои 50°С, достигнутой а результат* гашения во время предварительного инвримния. дельае на ¿7-29% отличаете* энергозатраты при оопут-отвуоаза предварительном нагреве компонентов вя*уцего до температуры ( t* ) "35°С, воледотвие овода в него добавки ПАЗ, пасом-вяруваего гаявнив смвои. Наибольшие энергозатраты на 97-ЮОЛ при наличии специальной сгадмм предварительного гонения, так как температура инеем вяжучего ( t* ) равна 25°С,

В приходной чаотя термодинамического раочета на этапе подго-»з температуры до И5°С, учитываемая энергия экзотермических реахцаЯ гядратацни аяжучего разделэпа уо-овно на две ооотавляв-83»: энергия экзотермического о^вкта гаавння зязуивЯ смвои и анергия вхзотврмячвокого эффекта от взаимодействия эффузивной породи, CeCOiUj а годи о обрасованвьм нови» гидратных ооадиненнЯ.

Как показывают исследования, на данном этап» ТЗО быстрога-ояоя взсзоть о 3|л "350 и2/кг достигает почти полной гидратация <А "0,9-0,95, выделяя при этом в зависимости от размера теплоsux потерь (25-50)0 на предварительных стадиях пркготовло-taa емеоа от 162,4 до 243,6 *Лн/кг вяяуцого. Величина второго сиотазллеязго обаэй энергии зхзотеркзчеокого оффэктз С Е5э ) опрододзпа раочетои а калорикетрячеоким путем о учетом фазоезго Обитага когообразосаннй, офориироеасаяхся в винцу данного этапа ТБО.

£Саа установлено тормодикамичеокам расчетом и экоперниэктанз требуется тепловой энергия для ускоренной гидратации вяяуцях О Пр5ДПрнТЗЛЬ!ШЯ ПОЛНЫМ ГОВеНИвИ 3.1Я/ВДГ0 от 1195 кДя/кг до 1401,7 кАя/кг а йоэ ипвинзльпого предварительного газаняя о оояраизкпем >:аотя опергкя ее окзооффмта - 762-775 кДя/кг, Йро-кэ того окалвз данних гзргздхнакнческого расчета онергетвчеока покагисаот, что г1фоктнаиа: ввод добаеок ПАЗ, позволявших сохранить бэдьауо чзоть топлогоп зноргна окэоо^акта от гонения вя-яуг,:го а предзарятельгшй нагрев компонентов, позволяввяЛ пврвйг тп ва о®арзпо«ныо poasKü ТШ о резкиа подьекоа температуры иа качальЕза стало TJ0. Бф5 болео э4фэктивпым представляется лйбо "сакогапаравзнаа" а гаарытых форках, где почтя полноетьо сохраняется тсплсеая эпаргяд екзоэффектов гаазпня а гидратация м-

Еуцих, либо предварительный еаморааогрев компонентов смэоц с термоизолированных оизсителях.

По аналогичной последователвнооти в програша определены опергозатрати ta процесои ТЗО оотальмих рзераоотймнык вайувдк» UCá, Щ1СЗ.

3 дополнение с отмоченный рсвультатаы следует отиеота sapo-гкетрированное влияпкэ фвзвко-хвмичесвой вктивиооти ореди г ст.«» ротоцкк на бначеиво онвргегмчеокях затрат. Таи, при воподьбес^ спи езлочиих еатворителой в вавусик Ш»3 влгето цглочно-зо1:зд них энергозатрат»] оннсоьтой на В-Ю2,

В иодях определений путей дальнейвего cm:so(u¡íi »иергезь?« рат из процсоои ускоренного сиитозе вскуоотвениого еа«!Ш исследована мсхьнохкиичзская активзцвя (UXi) ссв/tws, соторс.з воссодоваиа ысхонохнмичсскап активацвя (ШШ) ccsjiujx, соторсл вслсдотиго происходят« изменонкС с мцоствак, вас васготиэ, приводит г. повиаеиив их фвзисо-хиаачоссоа gktuchsoti;.

Исследоеси:!.': физико-хкинчеокс:; прсарпсонвЕ в Сесцеиеиткиз Bssysax » процссос сх мехапохииачосеоЛ остнглцвв npuLSACUü о.' активаторах двух ткпов, дссогсоьасйвх по сухси/ и иокроиу puv.:-tau. Показано, что лелочмо-зеивдышо ьлвиооилпкатнио вясусю

HCXCHOÜStBBHpOBSlüttie С СуХО)! рСЕВИС ПрОТСрПвЕаВТ 4Ü8OCU0 Щ'КО»

иеикл вирававадеси с оыэ^изацпи входявих е^узивиий пород, oGpcaocaiiHü бе*содми£ силвкатоо с влшоевликетов кадь изд. Тсс йэ данный Р§Д вявувпх, иаЙлодастой созивкновсики Ш fC¿C ,,

, коиоолсавиьта Са, омвеанпия типа г олеин; с .

отчетлипо данный вффект проявляется ia рвнтгвногракгах вивус^ ак?„еиро ванных о условиях планетарные нзльмси. Оор&зоезнкс винных носик феэ объясняется с поавцсС астиьацса eor.2C?U ПЗ нодели "магма-плозиа".

Мохвно-хки»ческав активецяя бевисментмык адвуезх пэ кокре:;, роаиму о активаторах оОэех типов прквэ&ст е икии ususiíohuzj, обусловленным протеканием прв КХД дополнительно проиесоев peí» рьтацеи « растворения cociacxaccss. Но даянии НД, отмечаотег витеисивиое гкдратообраsocante от гааония СоО до образования гидроинлмкатнык, гвдроальмэсиликатих гелей, оо^тав&за из суО« микрокристаллических фаз тмив Cel>Bti) , и др.

Определенная оптическим способом степень гидратации вваувкго составляет 0,55-0,6 после МХА в течение 15 в плвиетерпоа

игзьнгэдэ. Столь выоокая окорооть гидратации при НХА, ооглаоно ?л')р:г;! г.оротаоппауайх центров зазвана чрвзпычаЯноя торкодинаиа-пэсяоЗ ?!эуотойчигоаты5, образувдмхая поверхностями актнсних азлтрэз t:a сзфузавних ¡городах, отрошвдхоя s "гиболи" - иевтра-ллгаг.п па очзт пгага'одгпотзгл С а3* (СЗ" а др. водного раот-гэра. ■

П\'лэузта:;эзлзннно презрэсэкпл э бзоцаыеигннх эязуедх при as Î!T\, эчзлидмэ, лалявтся причиной благоприятных поолвдетапя з глад оняззикд дальиэявах твхнэдэгпчеохях оноугэзатраг я пзсыло-окорозтя таэрдзмал зязусих,

ДальасКяамя поододоганаянв уотанозлаио, что роот дяспзроиоо-сч лтулях зоэх раосиатрисае»::« оязтем пря ¡'ОСА ?ребуз? усмаче-з;:оргогатрзт по согяоакоотя, лмавг^зП а цолэм о?т!:э:*лялЗ -xi» л ".этэрэ.1 наиболее янтзиозснип пэряод роста удзльяой погзрхности глкаичлгавтоя пря энергозатратах равннх I200-I2Û0 кДа/яг. 3 лаль-

роот удельно!) попорхноотп ?рооуот Не адекватных в:прго~ satpat. Крояо того псслчдогзная покааимзт, что Ï1XA беацзпзв?-в?« атауаля еэдот я азконсяяв торкодпнаначаонах пардеатроэ о.}Фу-гпзних перед. Tait, з позузэнвеа дкспзрензста зяяусяя угалячлгл-27оя зятальпкя рзотг-зрияя ( ЛЛ» ) пород, умеиьеаетоя ая оаг-

( ), тьялоенкю;:» С Ср ) я зпгальпля обрагзгангл

( игкгпэяйэ 70р«0дпаа?:ячз(нсгз язраяэтров гффуааяшя порол

::хл г.лз*:с? ал всбэЯ уг^лшэняэ а значениях ' зноргсз з?эотзр-:.5л*сазг« o-îAcstq яря гглрзтацпя взох lxî3 бесисмеяткчх пяаугдая. 3 гллзя кзхйолсо пгпз гз :т зггзо^гктоя отиэ^лотоя у гя-sycts :г» --опогэ ?г.5рйО*а.гяя2аг1!!;|!« с^изкит* пород. Пря гнаязклля ргллг. 610-6 iO ;î2/kt лмкчакп caccwi з-.гэс&зхта у лляус.« ::я сс;:ола га-эх пзрзд лчрлзпяглзгзя лзласяогл.'з ::я ::с:;.\>!згэ fssanaoxaro состояния. При з?зя дзот.-".га::':.")

езотаздя-;? у Z&iGiJ - 5SO-ASO гД?/.»г, ГЛСи -Э'кЗ-ЗЗ) rWn?» г. у ::чЗ*СП - 623-i.HO гДгг/гг» О улзтои «згл^зяля

парзлигээ пород л прэизсс* ."Xi

f.'.'-i'icr.t.l пнгргаЯ г.«оз{-?.ехтоа гидрагал/'л йзсцеисэтпух г.чтгулл лоэх p^:5pac'3ifnî:::yx разкослдилстсЗ проаэдгни тзрподллз^гггзялэ

рззульгатоп тор!:ол:!тнклосг.аг,> рсочзг.а пзкззуглст, *::го гзэ сялугилз опето:*и а поамсплсл лясясроззотя прл !УЛ сллгл-ib урэс^яь псобходяпия- оаэргэтнчеекйх затрат (¿OtZZl) га про-цсззл ля ?23рдзпгл з ус/ог:мх ТЕО (Рпо.1).

ttoо

4«. 1м |И 4*» «M «• IM

Pao.I. Завискмооти абоолвтних енерговаграт. (Be.etifli ) вдву-i» от диоперомоотм С ) '

Др.2 . доев в fi.M i 1'- го >• » п.м.; 8вд ■» В^ ;

2 - üiQi ( 1.Н. t« >t а П.М. { ^

3 - ВШАСЗ в K.M. ; У- то *о а U.M.

Прим.! b.U. - варом* MOJkHiraa, П.М. - планетарная.

влияние не критерия еиергетпческов ц^емввмоети ЫлА ся-в>|щх ШШ их дмсперсносгв ноодарсьннн стеклобой

ССоф) пород пл.1"» в U.M. ¡2-е Ь.Ы, ^

Вместе о тем, сек покевнеаьт всол»доьлння, в в«ау*их не оока-се »кристаллизованных пород »ие,гв1ич»ссад еН«ктв8ноотк tospüS-taor о повивеииеи их дксперовоотв, & еа основе стькловидиык перед онергетическая е^ективнооть роотот де в2/кг, далее

резко онихается. Это ^ка»ыва«т на мшавоооораэноеть поаыаення диспероности в проведение МХА беоиементнмх вяяудвк на основе eres-ловидных пород овыве указанного уровня, тогда как для еяж/вэх типа ШАСВ на основе »акристалдпзоваинмх пород »та имеоообра»« нооть сохраняетояСНво,2).

Таким ооразон, механическая активация проведенная в оптимальных режимах (А.св. V 1496195, 16364Ц6) для соответствупщих вяауАшх имеет значительну» целеоообраанооть, так как позволяет ауаеотвенно снизить энергетические затраты на процессы их твердения и производства.

На основе оесцементного вяжущего типа ЩЗАОЗ разработаны два вида силикатных бетонов, тижелый и «егкий (А.св.й 618355, 72у15у). При оптимизация их составов и режимов изготовления исследовала влияние едедуоцйх технолигичеоких факторов: соотно-взииа между заполнителем и вяжущим, дисперсность вяжуцего, со-дотвордоо отнозэкпе, давление формования, уоловия автоклавной обраоотки, содержание пористых заполнителей и др. Методами математического планирования экспериментов оптимизированы составы потоков по критериям прочности и коэффициента конструктивного качества. Аппроксимированы результаты испытаний и установлены эавиояггоотп физико-кэя&пичоиккх свойств оетонов от ^ыаеуказая-лцх технологических параметров. Определены оптимальные технологически резика изготовдекя» оетонов заданных свойстэ на основе еффузпгяих пород разлячкоЯ структуры, физичоокого состояния.

Исследовании показывает па перспективное направление даль-И8йС2го оикаэнкя энергозатрат (в 3,4 ♦ 3,6 раз) при иовнаении химической активности среди гидратации й твердения, посредством В20ДЗ з определенном количестве актавирувцнх добавок дайщих з соде ¡.-.ггочиуэ реакции. 3 результате разработана бозавтоклавнал технология силикатного кирпича (А.оз.й 729159). Исоледосакц своЯстга оиликатных иотонов, установлено, что разработашшо !!зтор:!алл отлзчзвт тробоггпггш ГОСТ 379-79, а по показателям мзфйицисита конотруктигного гачостга а корозоотоЛкооти прэгзо-ходят отандчртнно. При отом легкие силикатные бетоны имовт по-зиззпиуо теплозасщтнио овоЯотгп С А *0,'|5 + 0,48 Вт/и о), прп сроднс.1 плотности 1500 кг /¡О.

Прог.здсни исолодовалля по оптимизация составов, режкноя кз-готомоппл и исследования сеоистл боецоионтпих бетонов плаотя-■гяского формования. В зпьпо'лиоотп от типа принятого эаполнитолл подучсни конструкцпоииио, конструкционно-топлонзоляционнио п тсплопзоляцкошсыо батон;:»

Кояотрукцглннша оотони получени на заполнителях пэ интрузивных пород-» г.пхолтахся в естественной соотоянии ига подвергнутых электронно-химической активации ('Л "30 из, 3 "100^А , С "0,5 »5 мии.Э» При увелачекии параметров электронной бом-

бардировки (и,3,г ) поверхности заполнителей снижаются общие онергетические затраты на синтез бесцементного бетона с одновременный повышением его прочности.

Методами физико-химического анализа, включая электронную и оптическую микроскопии изучено состояние н развитие контактного олоя. Установлено, что в результате данной активации заполнителей усиливается процесс гетьродиффузии, приводящий к росту толщины контактного слоа до '60-80 мкм, состоящего из гидратных фаз гидросилнквтного и гидроалюыосиликатного состава С С„Й В , С,А5Пу и др.). Как показали исследования физико-механических свойств бесцементных бетонов выиеуказаниоп особешшстьв с их структуре объясняется более высокое, чем у цементных отношение Е. 0^72-0,75. Исследования перовой структура бетона ыетодом ртуг-иой порометрии и оптической микроскопии показывают на ннтеградь-нув пористость 0,031-0,092 а?/г, в на дифференциальной кривой распределения - максимальное до 26г5^ содсркаыке пор о эффективным радиусом 0,01-0,017ыкм в основном закрытого иа сообеав-щзгося характера. Проведены исследования по изучение влияния добавок ПАВ на поровув структуру беицемоитного бетона, иороао-стрйкооть, топловыделенис и расширение бетона при твердении.

Конструкционно-теплоизоляционные оатоны подучени на заполнителях из вулканических влаков и бесцекентных вякуцих (ЩАСВ, ЩЩЗАСВ) (А.св<£ 983098), теплоизоляционные - на основе вспучоа-иого перлита в ЩАСВ (А.св. № 833906, 9^7124), где в качестве щелочного компонента использовали жидкое стекло (М» 2,2+3) и корректирующие добавки. У отмоченных видов оетонов исследованы их овойотва, физико-химические процессы гкдратации вянущих и твердения, оптимизированы составы, установлены рациональные режимы формования, обраоотки, включая стадию подготовки вянущих и заполнителей.

В частности установлена эффективность термической обработки в водощелочной среде эффузивного заполнителя в специальных термохимических активаторах, которая зависит от продолжительности активации и термохимических параметров среды активации. Так при оиработке вулканического алака водощелочным раствором при въ8° *9С°С и рН-13,5 в течение 20 + 25 мин достигается повышение прочности па сжатие оетона (в 1,3 + 1,4).

- ъ -

Установлено, что разновидность Щ1СВ, полученная оочетаивеи а оятпкальких пропорциях вулканического влака и силикатов натрия позволяет создать жаростойкие батоны (А.Сэ. 5 808452), Научен фазовнй состав и устойчивость продуктов гидратации в га-шсшшотп от гюдуля нидкого стекла, в/т - отноиение и др.уоло-ейя еф^ззтивного твзрдэния. С поэыпенаем модуля жидкого стекла до 3,3, плотпости 1,28*1,32 г/о-<3 и пошгаениэн. глиноземного модуля ааака ( /) до 0,38 •» 0,4 температура предельной термостойкости увеличивается до 1150 *1200°С. Исследо -сии рсологичзокнэ свойства бетонной сноси и кокплвяо свойств готового бетона.

Разработаса технолог:!«! бгсцеиоптпых олакобетоноа на основа гэлочпоя алсмосилг!катиой эяяусзЛ скстзкы, составленной из совместного колотых: вулканического олака я силикат-глыба, 0* цвльи .повышения рН среды гидратации и твердения в бвтоннуа смесь вводится добавка щелочного компонента, которая позволяет существенно активизировать синтез катш. В результате исследования установлен оптимальный режим изготовления водостойких плако-бетонов класса В 3,5 * 5 при объемной кассе 1200 -з-1300 кг/иЗ; Получеиниз результаты в лабораторных и заводских исследованиях показывает перспективность данной технология производства лзг-,--ких плахобетонных изделий по ГОСТ 6133-С2 иэтодом полусухого, прэссоваиия (А.св. ]<'•;£ 952806, 1717594).

Проведены термодинамические расчета я определений энергозатрат па ТЗО бесцементных бетонов различних вадоз. По их ре-т зультатам назначены оптштыше режима подготовки компонентов, и ГВО. В целой энергетические затраты яа 26-51,6% (18б-279»103 ' кДж/мЗ) нике,. чей цекгитикз бгтопи аквявадентных классов. -

По результатам проведетшх лабораторных а промышленных испытаний в период с 1977-80 гг, в условиях п/о "Бурятстройма-териалы" с 1984 г. организовал вилуоп бссцементного вяауцгго ЩзАСЗ на основе эффузившх пород 5бг,зЛ кассой 25 тыо.т/год. На основе указанного эяиущог& вютускаотоя силикатный жирпич по азтоклсшноЯ л бегоптооаг:^!! технологиям. Данныа технологии предусматривают сшпзонио энергозатрат а рабочих параметров аз* . токлавирования за счог активности вяяугипс. Так, запаривание осуществляется по режиму 2+8+2 час при давления от 0,1*0,4 "Ла. Изменение давления и температуры запаривания ооущзствля--

етси s зависимости от состава вяжущего и внергетичеокого соо-тояния пород. Кроме того регулированием гранулометрии заполнителей, содержания вяжущего его активности и дисперсности достигается повышение сырцовой прочности изделий до 1,2 Ulla. Энергетический выигрыш от применения беоцементного вяжущего на основе стекловидных перлитовых пород составляет в среднем 128 » 131 тыс.кДв/мЗ (20-21» силикатного оетойа. Кроме того следует огнеотв к общему энергетическому мигрывутаквв и окв-жение энергопотерь при эксплуатации зданий и сооружений на 18*20?, сооруженных из легкого силикатного бетона, за счет свержения его коэ^нц^еита теплопроводности до 0,45 * 0,47 Зт/м°С. Снижение теплопроводности как показали исследования находится в зависимости от содержания вспученного перлита к«к заполнителя и также удержания молотого перлита как компонента вяжущего, имевщого аморфнуо структуру.

На производственной базе ПСО "ьурятгражданстрой" (р.Бурятия), ТСО Малмоельхозводоировод" (р.Калмыкия) осуществляется выпуок бесцементного вяжущего СЦЗАСЗ) в общем объеме 95-110 ' тыс.т/год для производства легкобегонных конструкций серии & и ИлС-Оч. Из приведенных ТЗП производстве следует, что энергозатраты на ТЗу снижены в 1,5 * 1,8 раза до (20и-220)»10* кДе/мЗ бетона и материальные затраты на 28-29?.

На n/о "делезобетон* Ийньостокотроя (г.Иркутск) действует о 199t1 г. технологическая линия по выпуску бесцементных железобетонных изделий (плиты перекрытий, ригели, колонны промыв-ленных здании) в иСьеие 2U-25 тыо.м->/гоа, икекдих вследствие экономии совокупных ресурсных затрат себестоимость нка® цементных на 18-20?.

Разработанная технология гидромеханической активацвв вяжущих с применением щелоке внедрена на заводах ¿Щ "Бурятгракдьс-строй" и ТСО "ПрикороккрйЯст^ой". Эти не потреоовало значительных капитальных вложения - (35-37 тис,руб. в ценах 1990 г.) с срок окупаемости - 0,35 ♦ 0,4 года. Источниками экономического эффекта в данном случае является снижение расхода вяжущих (цемента) на 20*25? и сокращение энергозатрат на ТВО изделий до 320 тыс.кДж/Ю бетона. с'

На Каменском КСМ п/о "Бурятагропроистрой" внедрена технология оесцементных «лаковых блоков (ГСКЛ fcI??-75) на основе э<&узивных пород мощностью 10-12 т^с.мЗ/год с nepvnenTHBOft ее увеличения до 5и тыо.мЗ/год.

- ¡о -

Аналогичные технологии разраоотанных материалов нашли применение на ряде предприятий Бурятии; Монголии (п."Зенит", совместное росоийско-монгольсков предприятие "Уратц" и др.).

ОСНОВНЫЕ вьшоды

1. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать концепцию использования энергетического потенциала эффузивных пород для производства эффективных беоце-ментных вяжущих и бетонов, основанную на учете исходного йнерге-тического состояния пород в общем балансе энергетических затрат на процессы тепловлажностной обработки изделий и комплексную переработку различных эффузивных пород.

2. Установлено, что разница в энергетических затратах на процессы тепловлежностной обработки однотипных вяжущих на основе разных эффузивных пород равна разнице в исходном энергетическом, состояния последних или разнице в энергиях экзотермических эффектов при гидратации вялущнх« Данное положение составляет основу прогнозирования энергетических затрат на процесса тепловлажностной обраоотки бесцементных вяжущих на оонове эффузивных пород, доходное энергетическое ооотояние пород, характеризуемое энтальпией их растворения, предопределено генезиооы пород и является функцией, возрастающей от содержания а них отекловидноя ' фазы и модуля основности. Теоретически предложены и экопоримвк-, только разработаны способы снижения необходимых эаергетичеоких ' затрат на процессы геплэвдажноотной обработки беоцементных вяжу* тих и бетонов нв основе еффузивных пород: механэхнмичеокая активация, приводядая к повышение иоходного энергетичеокого соотоя-ния пород и вяжущих, увеличение физико-химической активнооти среды гидратации влкуцих.от ввода челочных компонентов, онихе-ние теплоемкости бетонной омеои, повыаение эхзотермии процеооов гидратации вяжущих. > /

2, ,'!е<ако-химичеокая активация беоцеиентких вяжущих и входящих и>зузивных пород приводит к значительным изменениям в.их составе, структуре и энергетическом оостоянии, Наблюдаете*'еб**-' ;, щия процесс энергонасыщения материалов, нарушения иоходной , структуры, аморфизации и возникновения новых фаз.различной'':/•' интенсивности в аавиоимооти от опособа, уотройотв механо-хими-ческои активации. Установленный критерий энергетической эффективности споообов мехено-химичеокой активации вяжущих, являв»

вдйоя функцией, зависящей от величины достигаемого сокращения энергетических затрат на тепдоедакностнув обработку и затраченной ка ото зне^'ш иехако-хиииечской активации указывает на предпочтительность из разрабошашх способов гидромеханической ск-гквацшгвяауадх в шоокоэнергегмчких планетарных мэлышиах.

Ц, Разработаны пути сникения знергетическмх затрат ка процессы производства вякуцих и их топловяакностной обработки, пр:> водяаио к создания иосих типов босцеиснтних вяпуии:* ц технологий: чегочных, 1;э.и>ч::о-земсдьних, чодочно-йодочновекзльных ель-носихакатни»:, ерэдетовлявцах собой совокупность рагдвчцик оЭДу-SKBiiux ñopo;; и ссогвстстцуссих вмшозг&сш» вясукщх иктивнык гл.;1-поибйтов. В давних sssycax' и технологиях рационально келояьзо-в&ки сдо разаоьэдассга сгфугвеиях пород на основе учгть их осо-бёниостсЯ i: l¡ чгохкосу»: онер^бгнч'бского сосодшкл.

Ь. Увъ&иомсиз, что разовый соотьь новообразосан^г. :» saaacu-moctís os юша виаучого к условий сопловой обработки представ¿es к«:8хоосно£ш:а паргакдккатшш к&льцвд, гидроалвкосклигатс.»:'.., скоааниимк! гвдрооиякк&уаки кадьцчя, натрия ты ta поктоягге. ц «со* дитоподибатш ирксг&ядогкдратока. Ноодых фкзако-хкхлчеавого иг:: диаь опредолиио, что основность форинрувскхся восообразоваыи. c¡ur.,úc-i'jc;; при поияоии» содержит стскховкдиой фаги c£¡¿.ysi.s; порол, входящих в кя1:ус,нс.

б» Разрелаадш технологии бетонов различай* классов íií cuno-ви бооцоментиих какуаих с использовании»: о^фузивнах пород cv oí зтьдоизоляцеошк лэ конструкционных пря поншкегншх п^ра:.:;;-рах тьпловлй?Д!гиткоР. обработки. Установлено енккенко ансргс-тическнх затрат по производству бетонов за счет дополнительно!) олсктрэнио»хиш:чеоко& обработке повзрхиостк заполнителей. Определены з&комокарности изкекеш» тохкодогичоскиг. свойстъ бетонов н энергетических earpa? на 1г)0 от разлнчиих ^йторов: содери:аииг. вялуадго, п/т-опшае;;;:;., тг.пи, дисперсности влкуцего и сог,ор~:.-пия стоклоеидно?! ijjüsii в оЭДузивних породах. Установлены зависимости, показывающие сокращение сроков производительной шдерк-ки бесцементних пякуцих и батоков к продолжительности их ТБО о повыоенисм содорханкя стекловидной фазы еффуэивних пород, входящих в вяжущие.

7, Определена динамика изменения прочностных характеристик, усадки, ползучести, морозо-водостойкости и других ¿изкко-меха-ничеоких свойств бесцементных бетонов во времени. Так, бесце-

иентиыэ батона На ооново эффузивных пород, шея более продолжительный набор прочности по абсолютным показателям прззшзаст к 3 годам хранения в нормальных условиях на 20-40? цементный бэтон того но алаисп, за очет большего оодеряания субишсроксио-таллпчесхпх фаз истхьноЯ стадии в составе тзордзвщего цементного камня. В целом бесцомеитино батоны отвзчапт требоганиям ГОСТ na соответствувадез аиди бетонов.

3. Опит производстгэнных испытаний, промгале.тяого осгоанкл и эксплуатации конструкция из разработацииа бсоцгконтиих гту-снх л бетонов на основе эффузивных пород предприятиям Вооточ-поЯ Сибири, Дальнего Восгогса и др. в обаозг объема болсэ 500 туо. iö показывает технологические и эконоиичеокпо проинуцостза боо-цемонтных знергооберегввэдх технология и катэркадов на основе комплексного вспаг&гюния эффузивных пороз, вирйглвадеоя, иапря-кер, з опияенаэ себестоимости продугецга з среднем на ЗО-ЭД^.

Основные полояения диссертация спуйгвговапм в 51 работо, з том чно-та следувгдах:

1. ГлуховжжгП В,Д., Цыремпилов А.Д., Нэрккн' Я.П., Рутгога Р. .Ъдагуее» К.й. Щелочные бетоны на основе оффуаианих пород. ' г»Иркут8к. - ИГУ. - 1991. - 211 С.

2. Меркни А.П., Цыремпилов А.Д., Чимитов А.Н, Гидронехаиичсокая активация вяжущих// Бетон и аелезоботон. - 3> б - 1992. -

С.6-7.

3. Цыремпилов А.Д., Убево А.В, а др. Гидронехмшчеокая актягз-цня твердения цемента// Труды ХХП Международной конференции по бетону и мелезобетону. - Иркутск, - 1990. - G.I36-D3.

4.1{ыремпатоп Л.Д., Никифоров К.Л., Чшмтов A.I, Зноргосборзгап-технолог« и производства бетонов но бесцекзнтпих плауцмх// Труды ХХП Международной конференции по бетону я яелеэоббю-ну. - Иркутск. - 1990. - C.I34-I36.

5. Цыремпилов А.Д., Никифоров К.А. Проблемы активации зяжуЕГ.!* ве'лесгв л производство озроитольних материалов// Труди СО ; АН СССР: Рациональное использованио минерального сырья Сибири. - Улг.н-Удэ. - 1990. - С.96-101,

6. Цыремпилов А.Д., Марактаея K.M. Энорготячоскиэ затраты процесса твердения силикатиых систем// Труди СО АН СССР: Рациональное использование минерального оирья. - Улан-Удэ. -IS39. - C.II7-I23. "

7. Цырсмпилов А.Д,, Никифоров К,А., Чимитов АД. Исследования по снижение энергетических затрет на синтез бетонов// Труды СО АН СССР: Химия и технология минерального сырья. -Улан-Удэ. 1991. - C.98-I0I.

8. Цыремлилов А.Д., Меркин А.П., Чимитов A.I. Снижение энергетических затрат на процессы твердений силикатных систем// Строительные материале. - 1983. - i 6 - С.9-10.

9. Цыремлилов А.Д. Знергосберегаввая технология производства силикатных материалов// Строительные материалы и конструкции. - 1983. - * I.- С.10-12.

10.Цыремлилов А.Д. Кинетические характеристики синтеза díO* •»SíC^-в^из перлитов// Комплексное использование шшероль-

,. ного сырья. - Наука, АН СССР, г I98Q. г » 12. - С.74-78

11. Цыремлилов А.Д., Никифоров К.А., Чимитов АД. Знергооборо-гающке технологии производства силикатных строительных материалов на основе вулканических отходов промышленности// Научные основы создания энергосберегаощей техники и технологии. - М.-МЗИ. - ЬуО. - С.60-62.

12. Цыремпилоа А.Д. Состояние и перспективы развития п^оизвод-. отва легких оегонов и конструкций на основе вулканических

влаков Заоайкалья// Труды Ш Всесоввнвй коцфарекцш по легкий бетонам. - Ереван. - 1985. - С.40-43,

13. Цыремлилов А.Д., Ситников tí.П. в др.- Геология и петрохимия Уртинского месторождения вулканических стекол (Западной Забайкалье)// Труды ИГЕЯ АН СССР: Перлиты. - W. - Наука. -1981. - С.75-82.

14. Цыремлилов А.Д., ГлуховскиЯ З.А., Рунова P.Í. Алсмосиликат-ные вяжущее на основе эффузивных пород// Строительные материалы и конструкции. - 1980.- tf 3. - С.15-17.

15. Цыремлилов А.Д. ЗЗДузивные комплексы Бурятокой ССР и перспективы промушленного освоения// Сб.трудов ВМО АН СССР: Минерально-сырьевая база строительных материалов Бурятии.

- Улан-Удэ. - 197о. - С.60-64.

16. Цыремлилов А.Д. и др. Сырьевая омеоь для изготовления силикатного бетона. Авторокое свидетельство СССР * 618355.

17. Цыремлилов А.Д. и др. Вяжущее. Авторское свидетельство СССР И 700482.

18. Цыремлилов А.Д. и др. Вяжущее. Авторское свидетельство СССР $ 927774.

19. Цыремпялов А.Д. я др. Инхта для изготовления теплотой-иконного материала. Авторское свидетельство СССР » 947124.

20. Цыремпвлов А.Д. л др» Сырьевая океоь для н8гоговлеаая геп-лоиэоляционново материала. Авторское свидетельство V 952Й06„

21. Цыремпилов АЛ. в др. Вяауцее» Авторское овидетельотво СССР Й 983098. >

22. Цыреипилов А.Д, и др. Способ определения коэффициента топ-лопроводноста материалов. Авторокоо свидетельство ® 1429005.

23. Цыреипилов АД. а др. Способ получения аадкогй втекла* , Д■•.>' ■ Автороков евядвтельотво * 1496195. --V".-'Г-^-V

24. Цыреипилов А.Д, в др. Споооб претотоалевмя бетонной оме«.'

, Авторское свидетельство * 1636406.

25. Цыреипилов А.Д. в др. Разруиевчее веаеотво; Автбрекбе евй-; детельотао й 1673556. ; ДД пй

26. Цыреипилов А.Д. и др. Сырьевая екеоьи$гЬто»яёнил^е^Ч3 кях бетонов. Авторокое свидетельстве * 1717594. .•:••

одписано в печать 24.01.94 г. Формат 60х34*/16 Потать. офсетв!* -10 Объем 2 уч.-изд.л. Т.100 Заказ

осковский государственный строитсшзшП

129337, Москва, Проолавспоо а.,' 25 -......'