автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эффективные керамзитобетонные стеновые блоки на кремнисто-силикат-натриевой вяжущей композиции



РОСТОВСШ-НА -ДОНУ -ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

На. правах рукописи

Тотурбиева. УмуЗ Джакаевна

Э^ЕКТИВШЕ КЕРАЮТОБЕТОННЫЕ СГГЕНОВНЕ БЛОКИ НА КРЕМНРГСТО-ШЖА7-НАТР1€ВОЙ ВЯЖУЩЕЙ КОМПОЗИЦИИ

Спетттяльность 05.?3.05. - Стоительнче мятярирто и я где ли я

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рос-гор - ня - Дону - Т994

Работа выполнена в Дагестанском политехническом институте

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЕ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Заслуженный деятель науки и техники Р**, профессор, доктор технических наук Ю.П. Горлов

Кандидат технических наук, догент

A.M. Даит^еков

Доктор технических наук, профессор

B.А. Невски«

Кандидат технических ия-"к A.B. Чернов

Промышленное Соединение "Дягргро-промстрой" г.Махачкала

Зашита состоится " ^ " У 1994 г. в часов на

заседании диссертационного сонета Д. 063.64.01 в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства по адресу: г.Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая, 162, ауд.232.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Просим Вас принять участие в защите и направить отзыв по адресу: 34402.2, г.Ростов-на-Дону, ул.Сопиалистическая, Т62, РГАС

Автореферат разослан " jT" чАЭ^ 1994 г. №_

Ученый секретарь

диссертационного совета ._л л

кандидат технических наук ^WffijBö^^ Веселев

ОНПАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТН

Актуальность. В связи с расширением индивидуального строительства, расширением современного обустройства сельской местности встает задала удовлетворения малоэтажного строительства в аффективных недорогих строительных материалах. Анализ совпеменного состояния строительства показывает, ото материально-техническая база строительной индустрии физически и морально устарела, ее структура, ориентированная на крупные производственные комплексы, высокозатратна. из-за необходимости транспортирования больших объемов сырья и готовых изделий. Строительное производство не ос-нашено в достаточной степени техническими средствами и особенно мглой механизацией. Совершенно недостаточно используются для расширения сырьевой базы стройиндустрии техногенное сырье, накапливаемое зачастую в районах застройки. Основной продукт - цемент -существенно дорожает и эта тенденция сохраняется на будущее в связи с продолжением подъема пен на энергоносители.

В этой•ситуации требуется создание эффективных технологий, , основанных на переработке местного сырья и техногенных отходах, способных производить требуемые строительств материалы непосредственно в районах застройки. При этом особое внимание следует обратить на необходимость разработки местных бесклинкегных вяжущих веществ, лими,гиругших стоимость сшои^ельнчх материалов и изделий.

Перспективным направлением для Дагестанэ следуем считать широкое вовлечение р производство строительных ма^етиалор местных ресурсор; кремниста пород, характеризующихся существенной химической активностью; керамзита; силиката натрия, производящихся на местных предприятиях; добавок для бетона, являвшихся отходом местной промышленности.

Цель диссертационной работе - выявление возможности синтеза нового кремнисто-силикат-натриевого бесклинкерного вяжущего вещества и получения на его основе керамзитобетона - стенового материала для малоэтажного строительства..

Для достижения цели работа была принята рабочая гипотеза, основа которой заключалась в повышении кремнеземистого модуля силикат-натриевой вяжущей композиции с 2,7 - 3,0 (исходное значение) до 4-5 с пелью обеспечения водо- и морозостойкости вяжушей системы и получаемого на ее основе керамзитобетона. Этот подход к созданию бесклинкерного местного вяжущего был основан на предположе-

нии о введении в состав вяжущей композиции дополнительного количества аморфного кремнезема (природного) и повышении рН водного затворителя смеси, цель которого - повышение растворимости аморфного $>&2.

Доказательство принятой рабочей гипотезы потребовало решения следующих частных задач; обоснованного выбора местного природного сырья, богатого аморфным кремнеземом; изучения местных техногенных шелочесодержагоих отходов с целью шборя продукта, ускорявшего растворение аморфного £<0р и благоприятно влияппего ня реологические свойства раствора вяжутпего вещества; оптимизации состава вяжущей композиции; исследования процесса структуро-о<*разования и твещения вяжущей композиции; оптимизации составов керамзито^етона; определения региональных параметров изготовления керамзитобетонных стеновых блоков на разработанном вяжущем веществе; изучения влияния технологических параметров ня показатели основных свойств вяжущей композиции и кепямзито^етоня; определения сейсмостойкости кладки из разработанных керамзитобетонных блоков и составления рекомендаций по ее повышению; выпуска. опытной партии изделий и разработки технологической схемы производства вяжушей композиции и стеновых блоков; определения технико-экономической эффективности производства и применения разработанных конструкционно-теплоизоляционных керамзитобетонных стеновых блокое.

Научная новизна -работы:

- научно обоснована возможность получения водостойкой вяжущей композиции на основе кремнистого природного сырья, безводного силиката натрия, модифицированного щелочесодержашей добввкой -соапс^оком, являющимся отходом рафинирования рыбьего жира;

- предложен научно обоснованный сослав силикат-натриевой композиции, модифицированный соапстоком, обеспечивающий получение водостойкого вяжущего с требуемыми физико-механическими свойствами;

- теоретически обоснованы технологические гютямртм ТОИГРТОР-ления ряжушеа композиции высокой водостойкое«* и керямзито^ето-Н8 с заданными физико-техническими свойствами;

- расширены современные представления о возможностях и свойствах силикат-натриевых композиционных вяжущих и пелучены новые сведения о его структурных характеристиках и свойствах

керамзитобетона на основе предложенного вяжушего;

- результата изучения специальных свойств керамзитобетона, определявших температурные условия безопасного его применения (дилатометрические исследования с расшифровкой образующихся модификаций методами физико-химического анализа) и сейсмическую стойкость кладки.

Деадавешосп> получениях результатов обеспечена испытанием достаточного количества образпов - близнепов, использованием современных методов исследований и ЭВМ, корректным выбором параметров огттимизятпт переменных фактонов, а трите проведением опытов на при^орах^прошедших метрологическую поверку в опетг/р;г/зи-рованных лабораториях Госстандарта.

Практическая ценность работы заключается в разработке составов новой вяжущей композипии, получаемой на местном сырье, ее технологии, а также технологии сейсмостойкого конструтсщонно-теи-лоизоляпионногс керамзитобетона и стеновых изделий из него, обеспечивающих существенное снижение себестоимости стеновых материалов за счет эффективного использования сырьевой бает Дагестана.

Техническая новизна полученных результатов подтверждена авторскими свидетельствами 1234382, Т265Т82, T56933I.

Внедрение результатов ра-бсты. В 1992 г. осуществлено производственное опробование технологии керамзитобетонных блоков с одновременным приготовлением вяжушей композипии на Государственном малом предприятии "Стройпрогресс - 2000" специализированного строительного объединения "Дагводстрой". В результате выпуска опытной партии изделий была полностью подтверждена принятая рабочая гипотезе. По результатам работы ССО "Дагводстрой" принято решение о строительстве малого строительного комбината по производству беспементшх строительных материалов. К настоящему времени завершено строительство первой очереди пеха беспементных вяжущих веществ мощностью 30 тыс. т в год.

Экономическая целесообразность производства и применения разработанных кепямзито^етоннчх блоков подтверждена расчетами. По пенам ноября 1992 г. экономический эффект составил 581 рубль на I м3 изделий по сравнению с керэмзитобетоном на нементе.

На защиту вт-тносятся:

- экспериментально-теоретическое обоснование ттгинтттпор получения кремнисто-силикат-натриевой вяжущей композипии и получение

керамзитебетона на ее основе;

- результаты исследования фазового состава вяжусей композиции, влияния ее состава на технологические свойства растворной и керамзитобетонной смесей и эксплуатационные свойства кер&мзитобе-тсна;

- составы вяжущей композиции и керамзитебетона, технология

и параметры процессов изготовления вя^утцей композиции и кепямяито-бетонных блоков;

- физико-технические и эксплуатационные свойства вяжущей'композиции и керамзитобетонных изделий;

- результаты опытно-промышленного опробования предложенной технологии и ее технико-экономической целесообразности.

Апробация и публикация паботы. Основное содержание работы было долечено на:

- Всесоюзнрм координационном совещании "Легкие ■»аростойкие бетоны и огнестойкость железобетонных конструкций" ( Пенза, I96S ^ 1;

- Международной конференции "Инженерные проблемы экологии", (Вып. ' 2. г Вологда, 1993)г

- Научных конференциях .Московского инженерно-строительного института C9ES-I99C г г.);

- Научно-технических конференциях Дагестанского политехнического института I99C-I993 г г.

Основные результаты диссертационной работы отражены в 5 научных трудах и 3-х авторских свидетельствах, в том числе.

Стпуктуоа и объем заботы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 179 страницах маиинописного текста, из них;29 рисунков, 31 таблиц и 2 приложений. Диссертационная работа выполнена на кафедре технологии строительного производства и строительных материалов Дагестанского политехнического института в период с 1968 по 1994 г г. под руководством заслуженного деятеля наук и и техники ?5 профессора, доктора технических наук Ю.П. Горлова.

СС ДЕРЗАНИЕ РЖ Til

3 настоящее время, когда стоимость цемента возросла почти е ICC раз и наблюдается тенденция к ее дальнейшему повышению, за счет подорожания энергоносителей, заметно интенсифицировалась

деятельность исследователей в области синтеза местных ^есклин-керрых вяжуших веществ, особенно для нужд мвлоэ^ажного строительства. В этой области успешно, работают вузы (МИСИ, БТИСМ, БИСИ, ТИСИ, ЛИСИ, Даг.ПТИ) КИИ и научно-исследовательские ассогиягтии (ВНИИСТРОМ, УрвлНИИСГРОМПРОЕКТ, НИИУБ) и ряд других организаций и учебных вузов.

Одним из таких вяжущих является силикат-натриевая композиция, разработанная . МИСИ и Дагестанским политехническим институтами под руководством Ю.П.Горлова и Б.Д.Тотурбиева, которая успешно применяется для получения безобжиговых огнеупоров различного назначения. Это вяжущее взято нами за основу для получения водостойкой вяжушей композиции с целью применения ее при производстве стеновых строительных материалов, в частности керамзитобетоншх блоков.

Получение силикат-натриевого композиционного вяжущего (СНКВ) происходит путем замеры жидкого свекла (высоковязкого затворителя) "онкодиспергированной силикат-глыбой и водой. Это позволило резко сократить расход шелочного компонента (с 300-500 кг жидкого стекля дс 2,30-60 кг силика1"-глыбы на 1м3 бетона}, что кроме экономических соображений существенно порысило водостойкость, морозостойкость получаемых изделий. СНКВ получают сорместрым схим псмолом силикат-глыбы и кремнистой породы р шягорой мельниге до ^,^=2500-3000 см" /г (15-20 : 85-80, в % по массе, соответственно. В процессе влажного смешивания частицы силикат-глнбн частично растворят"'-ся, приобретая высокие адгезионные свойства tf образуя клеевые контакта с заполнителем. Из этой мяссы вибр^рср^нием или ри6ро-пресссвактем феррит изделия, которые затем подвергают высушиванию по двухступенчатому режиму (с выдержкой при 90°С) с целью более полного растворения силикат-глыбы и увеличения плошзди клеевых прослоек, после чего поднимают температуру сушки до 180-200°С для обезвоживания системы и приобретения клеевыми слоями когезионной прочности. Как известно,жидкое стекло (обводненная силикат-глыба) обладает высокой клеящей способностью, в'3 -5раз превышающей цементные растворы. После тепловой обработки когезионная прочность клеевых слоев обеспечивает прочность изделий от 18 до 40 МПа в зависимости: от вида заполнителя.

Для растворения силикат-глыбы в таких условиях необходимо, чтобы ее кремнеземистый модуль был не выше 3,0 и возможно более высокая дисперсность частил. Однако для повышения водостойкости

получаемых изделий, что необходимо в нашем случае (получение стеновых материалов), кремнеземистый модуль зятрердевтттеЯ системы должен ЛыП) как можно более высоким, во всяком случае превышать значение 4,0. Растворимость аморфного кремнезема существенно выше его ттистяллических разновидностей. Подтему увеличение кремнеземистого модуля синтезируемого нами местного вяжущего было решено осуществить за счет введения в состав вяжушей композиции кремнистых пород с большим содержанием аморфного кремнезема. Повышение рН затЕорителя способствует лучшему растворению кремнезема за счет пептизации его частил и, следовательно, увеличения его реак-пионнойпособной поверхности.

Как показали исследования МИСИ и ДагПТИ, механические воздействия на массу, например ее перемешивание С с вибрацией или без нее)} интенсифицируют процесс растворения кремнезема за счет очистки поверхности частиц f/c^O'/cOi от продуктов взаимодействия. Этому процессу способствует также повышение температуры затворителя. Ha. основе этих положений была построена методика синтеза вяжушей водостойкой композиции.

&гоьевые материалы.

Первой задачей явился обоснованный выбор местного природного сырья, богатого аморфным кремнеземом. С этой пелью бьтли использованы результаты института геологии Дагестанского научного центра АН РФ по изучению кремнистых пород Дагестана.

Обследование месторождений кремнистых пород Дагестана, рассмотрение технико-экономических аспектов их долгой и переработки показали, что наиболее перспективным для производства эффективных керамзитобетонных стеновых изделий является карьер кремнистых пород, расположенный в бассейне реки Хэлагорк, Левяшинсксго района. Здесь месторождение представлено диатомито-спонголитом средне- ' палеогенового возраста. По минеральному составу порода относится к опало-кэльнитовым. Химический состав (% по мессе): lílOp- 61-78; СаО - 10-22; A^Og - 2 - 9; Fe?03 - 0,5-3,0; FeO - 0,25-0,75; T¿02-0,04-0,56; Mj0-0,22-2,0; K20 - 0,17-0,84;A/a20 - 0,29-1,51; другие вещества, в виде примесей - 0,12-1,3; п.п.п. - 9,3-20,8.

Минералогический состав порода представлен опалом, содержащимся в спи нулях кремниевых губок (20-86&), в обломках диатомито-вых водорослей (15-50%), остатках радиолярий (2-3?$); халцедоном, равномерно рассеянным в основной массе (10~12#); кальцитом, нерав-

номерно распределенном в породе э виде мелких округлых включений (10-15^), содержащихся в остатках раковин фораминифер (1-10$)^ и тонкодисперсним кремнистым веществом С2-4%)

Обшая карбонатность порода - 10-225?, что удовлетворяет нашим требованиям для получения композиционного вяжущего.

Характеристика породы: структура - органогенно-обломочная; плотность в куске - 1,4-1,9 г/см3; истинная плотность - 2,562,59 г/см3; естественная влажность - 3-9^; открытая пористость -

22-29^; обшая пористость - 36-45^в сухом состоянии - 51-59 МПа'; о ' '

К сж в водонгсышенном состоянии - 45-59 МПа.

Таким образом, в дэнной породе содержится 68£ водного кремнезема, легко растворимого в присутствии« аОН, от 40 до

Предварительные опыты покрзяли, что в водном растворе при рН -12-13-водный кремнезем , растворяясь, образует кле^и1-* коллоид-гай раствор, затвердевавший пли обезвоживании.

3 качестве активного компонента ряжуптего ^нла выбрана силикат-глыба завода "ДягОГНИ". (та^л.1).

Та^ли"? I Химический состав силикат-глыбы

Силикатной ' Содержание оксидов. % по массе ' Остальные

модуль ! Л^О ! К20 ! А^03 ! ре2 °ЗТ примеси

2,7-3,0 72 26,1 - 1,5 0,07 0,5

С целью изучения физико-химических процессов, протекающих при затворении вяжушего водой и последующей термообработке^ были исследованы термические превращения и проведен реятгеноструктур-ный анализ силикат-глыбы в интервале температур 20-600 °С, в результате которого выявлена ее рентгеноаморфность. Результата ДТА обнаруживают эндоэффект при Т15°С, что объясняется потерей наименее связанной части воды; наибольший эндоэффект достигается при температуре 34СсС вследствие плавления силикат-глыбы.

Третьим компонентом синтезируемого вяжутаего согласно принятой рабочей гипотезы должна ^ы^ь шелочесодержашая добавка. Из обследованных местых жидких щелочных отходов наиболее подходящим и оказывавшим комплексное возде^ст-ру» на структурообрязование материал? и его свойства, по полученным ними результатам, является соапсток - основной побочный продукт, получаемы* при щелочной рафи-

напии ЖИРОВ.

При обработке жиров водным гас^вотом щелочи происходит их не"-трализапия (телочьгс связываются все вещества, имеющие кислый характер) . Соапстоки содержат влагу, мыло, образующееся в результате омыления свободных жирных кислот, нейтральный •¿•ир, вовлеченный мылом, избыточную шелочь и другие вешества в небольшом количестве. Качество соапстока оценивают по содержанию в нем обшего жире, а также по соотношению содержания нейтрального жира (Кг) к содержанию жирных кислот (лК); чем меньше значение Еп/Ж, тем выше качество соапстока. В нашем случае большое значение имеет рН соапстока, которое, как показывали наши определения, находится в пределах 12,6-13.

Выбор в качестве щелочного отхода соапстока продиктован еще и его пластифицирующей способностью.

Для получения керамзитобетона нами был применен керамзит Кизилюртского завода, отвечающий требованиям ГОСТ 9757-83 "Заполнители пористые неорганические для легкого бетона" и ГОСТ 25820-53 "Бетоны легкие.Технические условия".

Методика исследований. Исследования физико-механических свойств образной вяяушего вещества и керамзитобетона производились в соответствии с действующими ГОСТами: ГОСТ 310.4-81, СЭВ СТ 39?С-80" "Метода определения прочности при изгибе и сжатии". Приготовление и уплотнение керамзитобетона, его удобоукладываемость. пористость и расслаииаемость определялись по ГОСТ Т08Т.0-8Г, ЮТ8Т.4-81.

Другие испытания образцов проводились с применением оборудования и методик, описание которых приведено в соответствующих разделах рабсл-т.

Морозостойкость керамзитобетона определялась по ГОСТ 100§0-87, а также расчетно-экспериментальным методом по ксмпенсапионному фактору.

Физико-химические исследования проводились с целью установления процессов, происходящих в вяжушей композиции при температурах с 20°С до 2.00°С. При этом применялись: рентгенофазовый анализ на ДРОН 2,0; дифференциально-термический анализ - на дериватографе при температурах 20°С - 800°С.

Теплофизические исследования: теплоемкость керамзитобетона

определялись на стандартном приборе - измерителе теплоемкости "ИТ-С-400"; измерение теплопроводности производилось стапионарным методом Амирхянова, разработанный, прибор которого аттестован Госстандартом СССР в 1990 г.

В работе использовалась статистическая обработка результатов исследований и математическое планирование эксперимента, которое применялось при оптимизации составов керамзитобетона. Для этой цели были использована симплекс-решетчатые плаш.

На основании предварительных опытов в пересчете на сумму, равную I Спо массе), назначены следующие цределы изменения независимых переменных:

композиционное вяжущее 0,1 0,3; керамзит, фракции 10-20 0,81;

керамзит фракции 5-10 0,07.? 0,45 Выбранная область приведена на рис,'}

Синтез кпемнпсто-оиликат-нят1иевой вяжущей композиции. Для получения водостойкой. _ . аяжушей композиции, на основе

1\!а.г0- ? необходимо в ее сосав ввести дополнительное коли-

чество водного аморфного кремнезема 'йМ»0 и щелочной

затворитель, создав шелохнут жидкую среду с определенным значением pH. Для создания такой композиции р каиес^ре исходных материалов были выбраны: опяло-кальцитовая порсдн со средним содержанием $>10%Нг0- 68^ по массе, пелочная добавка - соапсток, получаемся при рафинации тмбьего жира, и силикат натрия с кррмнеземис-тым модулем - 2,7-3,0.

С целью выяснения растворимости SiU^hUß содержащегося в породе, были проведены исследования по определению рациональных условий для растворения аморфного кремнезема.

Для этого диспергированную до 5 уд= 2500 см^г породу загружали в сосуд с раствором соапстока при непрерывном перемешивании.

При этом температура раствора соапстока составляла 90* 3° С, а pH среды и время обработки пзроды изменяли соответственно с 11,0 до 13,Очи с I до 5 ч. Соотношение диатомит(породы) раствор соапстока (Til) варьировали от Т£5 до Ii9.

Исследования показали, что рациональными условиями получения шелочекремнеземистах растворов при атмосферном давлении являются: темпера'гура рэствора соапстока 90^3°С; pH раствора соапстока 12,613,0; продолжительность обработки растрора л ч?са.

Pue. I,Рациональная оодаоть продолов изменения но зависший;;, церемонии:;.

Проведенные опыты позволили установить, что переход раствор зависит от концентрации порода в растворе. Снижение выхода Л^ наблюдалось при Т Ж < 1,8 и ТШ > 1,8. В первом случае - недостаток ^'иО^ во втором - недостаток щелочи при данном рН раствора, поэтому соотношение Т.Ж=1,8 следует считать рациональным.

Результаты проведениях опытов показали, что раствор соапсто-ка способствует рястворетц-тюЛ'Ог'И-Н2О > за.счет чего существенно повышается его вязкость и приобретаются клеящие свойства. Установление рациональных параметров получения кремнисто-силикат-нятрие-вой вяжушей (клеевой) композиции и влияния сояпстока ня вяжущие свойства этой композиции производилось из опытов по выявлению зависимости прочности образцов вяжущей композиции от количества и дисперсности силикат-глыбн, исходно» влажности смесей, соотношения кремнистой ПОРОДЫ и силикат, цлт.к'ьг, НАЛИЧИЯ шелочно4 ПЛРС-тифипипуюшей добавки - солпстокл, а тркже определялось его влияние на подвижность раствори вяжущего и кремнеземистый модуль Мк вяжущей композиции.

Для опытов использовались тонкомолотые (Гуд^1 3000 см^/г) силикат-глыба и крем*-"ис1'яя пород я с добавкой и' без добавки сояпстока.

Образгы размером-5x5x5 см уплотнялись при вибрации, а затем оысушивались по режиму: вначале подъем темперз.туры в течение 1,5 часов до 100°5 с выдержкой - ?,5 часа, зятем подъем в течение I часа до 200°С с выдержкой - 3 часа. Результата -испытаний показали, что при 2Ъ%~содержании силикат-глыбы отмечается максимальная прочность высушенных образцов.

При малом содержании силикат-глы&т (менее ?Б%) не обеспечивается необходимое количестпо клеевых контактов. Образующийся в этом случае пар свободно удаляется. С увеличением расхода силикат-глыбн происходит набухание образцов с приростом объема до Это происходит в результате невозможности свободного выходя пар» из смоноличенной структуры бетона.

ВЕедение в композшщю сояпстока в количестве 10/£ по мяопр при р1Ь;12,б приводит к снижению ее водопотребностц.

Введеше соапстокя способствует переводу ^¿¿^"Л^Опгролч в раствор в виде кремниевых кисло"", что при обезвоживании систра приводит к образованию дополнительного количества высоиомодульно-

го л/о. ^О'Л^^рсновного вещества, омоноличивающего систему и повышающего е^эодостойкость. Наряду с этим за счет наличия в соапстоке щелочи можно уменьшить расход силикат-глыб^. Например, для получения прочности вяжущего 27МПа необходимо 25$ силикат-глыбы, введением соапстока можно достичь этой прочности при 19^-ном содержании силикат-глыбы. •* '

При щелочной обработке диатомитов раствором соапстока., полученный щелочно-кремнеземистай раствор имеет Мс = 4,2.

Повышение силикатного модуля (Мс) вновь образовавшегося можно объяснить частичным связыванием шелочи ди8т0мит0в0й породой, ее диффузией в твердые части и адсорбированием на их поверхности.

Таким образом, оптимальный состав вяжущей коипозигии, обеспе-чиваюший.прочность образпоЕ при суат^п-т не менее 25 МПа, характеризуется (.% по массе): диатомитовяя порода - 75-76; силикат-глыб?-24-25; содержание соапстока р заверителе - 10-127&, обрспечиррч'щего рН раствора = 12,6-13.

Подбор оптимальных соотношений керамзитового гравия и трех-ксмпонентного силикат-натриевого вяжущего проводился с применением математического метода планирования эксперимент?.

В качестве переменных принято содержание в смеси трехкомпо-нентного вяжушего на основе силикат-глыбы, кремнистого минерала, соапстока и керамзитового гравия.

Планирование проводилось на симплексе. Назначенные ограничения по соотношению компонентов вырезают из полного (симплекса) ограниченную область, представляющую шестиугольник. Вершины многогранника находились по методу Мак ЛинаСплан и результаты экспериментов приведены). Еыли составлены уравнения регрессии. В качестве зависимых переменных изучались у, прочность при сжатии и у -средняя плотность ( таблица 2) 1

Таблица 2 План и результата экспериментов

План эксперимента ' Результаты эксперимента

пп ' г » г 1 %3 ' ут» ' прочность при ' сжатии, МПа' У?, средняя плотность, т/м13

1 г Р ' 3 ' 5 6

I 30 63 7 180 1,5

Окончание таблицы 2

I ' 2 ' 3 ' 4 ' 5 ' 6

2 30 40 30 49 0,7

3 15 40 45 70 Т,?

4 10 ■ 45 45 42,6 т,о

5 10 81 9 37,8 1,6

6 12 81 7 42,5 1,65

7 30 51,5 18,5 115 1,1

8 10 63 27 65 1,15

9 21 72 7 115 1,55

10 22,5 40 37,5 46 0,90

На основе полученных .уравнений регрессии были построены диаграммы "состав-свойства" в шестиугольной области.

Ш основе их анализа установлены состаш конструкпионно-теплоизоляттионного керамзитобетона при средней плотности 0,9 т/ мэ прочность при сжатии 7,5МПа в £ по массе (рис.2).

На основении спярненич гязличрых тягтор смесителей и четырех режимов смешивания был ры^ррн лопастной бетоносмеситель принудительного действия.Режим смешивания предлагается следу^ши?*: загрузка керамзитового заполнителя др>тс Фрякри" - смешивание 3 мил, загрузка готового рястроря ряжушего и смеширяние рте 5-7 мин.

Смешивание более 7 мин не улучшает сройстря *е"-оня из-за частичного расслоения смеси (тРбл.З).

Тяблига Я

Влияние способор и режимов приготовления бетонной смеси ня прочность после сушки

' Прочность после сушки, Ша Тип смесителя ' Режимы смешивания компонентов

' Т ! И ! 771 ! ЗУ

Лопастной 6,0 6,8 8,0 10,0

Гравитационный 4,8 5,6 5,6 8,0

Вибросмеситель 7,2 8,0 10,4 13,0

Сравнение результатов влияния методов и режимов уплотнения показало, что при виброформовянии прочность при сжатии достигает значений 9,9 Ша, а при виброформояании с пригрузом (Р=0015 Ша)

л2

3 ае

A а/

0.7 3 as

0.4 ■ F of

Хл

a.f

?!ic . 2.Изолинии составов :-cepar.i3a?odeic:-:a

в течение 90 сек - Т2,32 МПя.

Тепловая обработка (сушка) изделий принимается исходя из выбранных режимов' изготовления изделий на основе предлагаемого ъту-шего: подъем температуры до IOO°C . I час с выдержкой в течение Зчас, подъем до 200°С - 1,5 vpc.fi с выдержке* 2,5 часа, охлаждение естественное при 20°С.

Предложенный состав и технология изготовления обеспечили получение керамзитобетоня со"следугаими показателями (табл.4)

Таблипя 4

Основше показатели свойств керамзитобетоня

! Плотность керамзитобетона

Показатели свойств eq !-

3 , 900 Г TI00

1. Плотность, кг/м3

2. R сж, Ша

З'*раст' Ша

4. Морозостойкость, циклы

5. Водопоглошение, £

6. Теплопроводность, Вт(м.°С)

7. Водостойкость (КрЯЗМ) ' *

890-920 I070-TI30

7,3-7,6 9,9-10,1

1,5 1,9

35-37 41-45

15-17 13-15

0,24 0,28

0,78 0,85

Опытно -промышленное опробование. С пелью-проверки результатов лабораторных исследований была выпушена опытная партия керам-зитобетонных блоков (190x190x390 мм) на государственном предприятии "Стройпрогресс - 2000" спе^иялизироввнного строительного объединения "Дагводстгой". При этом бвдти соблюдены нее тре<<оврния и технологические параметры, разработанные автором. В результате заводских испытаний бнЛ уточней режим тепловой обработки изделий - увеличена выдержка при температуре 200°С с 2,5 до 3,0^для блоков с £ = 900кг/м3 и до 3,5 ч - для блоков 1100 кгА*3 (табл. 5) .

Таким образом, заводские испытания подтвердили возможность получения местного водостойкого вяжушего на основе композиции -"кремнистая порода + силикат натрия + раствор соапстока." и эффективного керамзитобетона - стенового материала в виде блоков раз-мерок 190x190x390 т. Это позволило нам разработать технологичес-

кую схему, технологический регламент и технические условия для • получения керамзитобетонных блоков.

Свойства заводских керамзитобетонтых блоков Таблица 5

Средняя ! Прочность , МПа ! Коэффициент !_. Морозостой-

плотность, ! Р С ....... м размягчения ! кость,циклы

кг/м3 1 К сж. 14 изг. , !

908 7,3 1,5 0,79 34

1120 9,6 1,85 0,83 41

В связи с тем, чфо использование разработанного стенового материала- планируемся в районе Махачкалы, сейсмичность которого составляем 8 баллов по шкале Рихтера, нами согласно с нормативными тебованиями проредены якспериментрльгые исслэдова'-ття по определению сейсмостойкости кладки из керамзитобеконных мелких блоков на различных кладочных растворах.

Рассматривалась работа кладки при растяжении по непепевязан-ному сечению, когда разрыв связей может происходить: по контактной плоскости раствора с камнем; по раствору; по камню или частично по названным материалам. Сейсмостойкость определась:по отношению прочности раствора, и камня, а также прочности сцепления между раствором и камнем, что зависит от характера поверхности камня, его пористой структуры, адсорбционной способности вяжущего и адсорбции камня.

Испытания осуществлялись на образцах-двойках, представляющих собой два керамзитобетокных блока, скрепленных между собой раствором, на известково-цементном вяжущем марок ТО, 25 и 50.

Для приготовления растворов использовались: цемент марки 400 Шалинского завода, известь Махачкалинского комбината строительных материалов, песок Каспийского карьера с модулем прочности - 0,09.

Испытания на разрыв образцов-двоек проводились после скрепления раствором сухих и предварительно увлажненных блоков. Варьировались марки и подвижность растворов.

Результаты испытаний показали, Цто сейсмостойкая кладка для района Махачкалы (категория II) может быть получена при предвари-

тельно смоченных блоках известково-ттементном растворе марок '25 и выше; при сухих камнях - на марках 50' и выше (табл.6) .

Та блина 6 '

Прочность сгепления раствора с керямзи^обетонними блоками

Проектная ' Состав нестрога ' Прочность ' Прочно отт." сгепления марка рас. (по объему) ; растропа , через 28 суток, КПа

' ест. ' урлажнен. • > .влажности ' блока

твосэ

»через

сут

' Ша

грляжности

*лока

10

25

25

1:1,4 - 10,5

Известь 1:0,6 : 6 Известь 1:0,3 : 4 Известь 1:0,1 : 7,3 Нитрит натрия

0,8

2.5 6,3

2.6

65

105

ТЗТ

65

65 116 160 107

Зтгоромичвская эффективность блоков рассчитывалась только по замене пемента на разработанное композигнонное вяжушее. Разнила затрат на сырье составила 581 рубль ня 1м3 в пользу нового ряжу-шего. Следует учесть также, что минимизированы объемы транспортирования. •

По гезулътятам выполненной работа Дягводстпоем принято решете о строительстве малого строительного комбината по производству бесгементрых строительных мятегиялор ня осноре рярря^птянно" вяжущей композиции. В настоящее рремя на Буйнакском заводе силикатного кирпича завершено строительство первой очереди гехя по производству бесклинкерных вяжущих мощностью 30 тыс. т -р год.

0ИЖЕ ШБ0,Ш

I. Проведен анализ месторождения кремнистых пород и особенности их применения в производстве строительных материалов и изделий. Еыявлены дизтомито-спонголиты (бассейн раки льлагсрк) на территории Дагестана, пригодные для получения местного вяжу-шегс.

2. Теоретически обоснован состав силикат-натриевой композиции с добавкой соапстока, которая повышает рН и создает условия для лучшей растворимости оксида кремния, содержащегося в кремнистой породе. Это способствует образованию высокомодульной композиции (М 4), обладающей еьгсокой водостойкостью.

3. Усовершенствован прибор для определения теплопроводности, аттестованный во ВШЩВМ Госстандарта. СССР (1990г) в качестве стандартной установки для измерения температурной зависимости теплопроводности в твердом и жидком состоянии.

4. Установлен химический и минералогический состав диатомито-спонгалита бассейна р. Халагорк. С помощью физико-химических методов изучены рентгенографические и термографические характеристики, строение и свойства, слагающие породу минералов, что позволило перспективно отменить их роль и дозировку в составе местного вяжущего (силикат-натриевой композиции).

5. Экспериментально установлено, что получение настрого? с силикатам модулем М 4. обеспечивается при температуре 90 + 3°С, соотношении Т!Ж=1:3, щелочной ряствор соапстока должен иметь рН=

= 12,6-13,0 при продолжительности обработки в нем диатомита р течение 4 ттрпОР.

6. Экспериментальные исследования показали, "пчэ наибольшая прорость вяжущей композиции отмечается при содержании 25^ силикат-глыбы и 75$ кремнистой породы. Добавка 10$ соапстока позволяет уменьшить расход силикат-глыбы на а водовяжушее отношение, благодаря пластифицирующему эффекту ка 8-9^.

7. Выбор состава керамзитобетона произведен плакированием на симплексе. На основе полученных уравнений регрессии, коэффициенты которых определялись по специально разработанной программе на ЭВМ, . построены диаграммы "состав-свойства" для прочности при сжатии и средней плотности. На. основе их анализа установлен состав конструкционно-теплоизоляционного бетона средней плотностью 900 и 1100 кг-м3,

8. На основе сравнительных испытаний выбраны способы приготовления. керэмзитобетонной смеси: смешивание керамзитового заполнителя с готовым раствором вяжущего в течениг 5-6 мин в вибросмесителе и формование изделий: виброформование с пригрузом, а. также режим тепловой обработки (сушки): вначале подъем и выдержка три "ампера^/ре Т0П°С

4 чеса, затем подъем температуры до ?00°С с последующей выдержкой

- 3,5 - 4,0 часа.

9. Проведены дилатометрические исследования керамзитобетона с целью выявления усадки и трещинообразования на его прочность. Выявлены температуры, при которых наблюдаются заметные деформации керамзитобетона. Дано объяснение причин, вызывающих такие изменения (модификационные процессы в вяжущем и температурные деформации) и выявлены температурные условия безопасной эксплуатации изделий.

10. Проведена оценка сейсмостойкости кладки из конструкционно-теплоизоляционных блоков. Согласно требованиям СНиП П-7-81 прочность нормального сцепления блоков ме-яду собой, на применяемых в Дагестане растворах, по сопротивляемости сейсмическим воздействиям соответствует П категории.

11. Разработана технология производства вяжущего и конструкционно-теплоизоляционных керамзитобетонных блоков на его основе для стен здания, которая опробована на малом государственном предприятии "Стройпрогресс-2ССО" специализированного строительного объединения "Дагводстрой".

12. Определена техникс-эконсмическая целесообразность организации производства изделий из кснструкционнс-теллсизоляцпснного керам-зитобетсна на кремнисто-силккат-натриевом композиционном вяжущем. Экономический эффект по сравнению с изделиями из конструкционно-теплоизоляционного бетона на цементе составил 541 руб. на I м3.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. A.C. 1265182 (СССР) МКИ3 СС4В 38/02 Горлов Ю.П., Астахов Ю.А., Тстурбиева У.Д., Перегудова H.H. Масса для изготовления теплоизоляционных изделий. В.". - 1986. - JJ 29.

2. A.C. 1234382 СССР Ж!3 С С4 В 28/24 Меркин А.П., Горлов Ю.П., Тстурбиева У.Д. Вя^т:ее. Б.И. - I9S6. - .ч 29.

3. Тстурбиева У.Д. Диамитсвый конструкционно-теплоизоляционный композиционный материал. Сбсрн. статей Дагестанского филиала АН

АН СССР. - Махачкала - 1990.

4. A.C. 1569331 (СССР) МКИ3 СО 4В 33/С2 Тстурбиева У.Д., Батыр-мурзаев ".Д., Даитбеков А.'!. Споссб подготовки керамической масса для изготовления стеновых материалов. Б.И. - 1990. - .',' 2С.

5. Тотурбиева У.Д., Мантуров З.А. Местные строительные материалы, получаемые по ресурсосберегающим экологически чистым и наукоемким технологиям // Материалы международной конференции. Инженерше проблемы экологии. - Вып. 2, - Вологда, 1993.

ЛР М С2С618 Подписано з печать I7.C5.94. Формат бСх84/1б Бумага писчая Печать офсетная

Усп. п.л. 1.0 Тираж 70 экз. С 334.

Редакшонно-иэд ателье кий центр

РостоЕСкой-на-Дону государственной академии строительства 344С22, г. Р„стов н/Д, ул. Социалистическая, 162