автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эффективные кладочные растворы с использованием пылевидного отхода сушки песка

003400

На правах рукописи

БАРАНОВ Николай Павлович

ЭФФЕКТИВНЫЕ КЛАДОЧНЫЕ РАСТВОРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЫЛЕВИДНОГО ОТХОДА СУШКИ ПЕСКА

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

2 2 ОПТ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003480188

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Чистов Юрий Дмитриевич

- доктор технических наук, профессор Воронин Виктор Валерианович

- доктор технических наук, профессор Козлов Валерий Васильевич

- кандидат технических наук, доцент Суханов Михаил Александрович

■ Государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт Московского строительства «НИИМосстрой»

Защита состоится «17» ноября 2009 года в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.138.02 в ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское ш., д.26, ауд. № 109 УЛК.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан « Си "2<Л— 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Алимов Л.А.

Введение

Актуальность работы.

Одним из путей повышения эффективности кладочных растворов при производстве строительных и ремонтно-восстановительных работ является использование техногенного сырья, однако, рациональное использование техногенных продуктов, одним из которых является отход сушки песка на заводах по производству строительных материалов (асфальтобетона, сухих смесей), возможно только после их предварительной обработки. Целесообразным для повышения однородности и увеличения химической активности отхода является получение органоминеральной добавки путем механохимической активации с эффективными пластификаторами.

Работа выполнена в соответствии с проектом «Разработка и оптимизация энерго-ресурсосберегающих технологий производства и применения эффективных строительных материалов, изделий и конструкций» Министерства образования и науки РФ НИР МГСУ. Цель и задачи работы.

Целью данной диссертационной работы является повышение эффективности кладочных растворов путем использования пылевидных отсевов сушки песка.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- обосновать возможность использования пылевидных отходов сушки песка для повышения эффективности кладочных растворов;

- провести исследования состава, структуры, физико-механических свойств и однородности пылевидных отходов сушки песка;

- изучить влияние отходов на структурообразование и свойства цементных кладочных растворов;

- провести исследования по выбору добавок ПАВ и изучить механизм их влияния на свойства растворных смесей и прочность раствора с пылевидными отходами сушки песка;

- провести исследования по оптимизации состава органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка и суперпластификатора С-3;

- с помощью математического метода планирования эксперимента получить зависимости прочностных показателей, подвижности, нерасслаиваемости, водоудерживающей способности, водонепроницае-мости, жизнеспособности кладочных растворных смесей от состава и свойств органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

- с помощью методов РФА и ДТА установить влияние органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка на структурообразование кладочных растворов;

- оптимизировать составы кладочных растворов с органоминеральной добавкой, которые могут обеспечивать прочностные показатели и технологические свойства;

- разработать рекомендации по производству органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

провести опытно-промышленное опробование разработанных рекомендаций.

Научная новизна.

Обоснована возможность повышения эффективности цементно-песчаных растворов путем использования органоминеральной добавки, получаемой в результате механохимической активации пылевидного отхода сушки песка совместно с суперпластификатором С-3, положительно влияющей на технологические свойства, образования скрытокристаллической структуры низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, обусловливающие высокие эксплуатационные свойства кладочных растворов.

Разработана органоминеральная добавка, состоящая из пылевидных отходов сушки песка и суперпластификатора С-3 и технология ее производства и применения в цементно-песчаных растворах.

Рентгеноскопия пылевидных отходов сушки песка показала, что основными компонентами являются: кварц ЗЮ2, полевые шпаты К20 ЗА1203 68Ю2, каолинит Л12 (81205) (ОН4), аттапульгит М§2 А12 (ОН)2 (Н20) 4(818О20) 4Н20, хлорит (М§Ре2А1)6 (51А1)4О10 (ОН)8, иллит (гидрослюда) (К4А12(81А1)40б)(0Н2)пН20, кальцит СаСОз, в небольшом количестве доломит Са]У^(С03)2, гематит содержание аморфной фазы составляет

30-40%.

Исследование химического состава показало, что кремнезем 8Ю2 находится в отходах в свободном и связанном состояниях. Свободный кремнезем представлен примесями кварцевого песка, а связанный входит в состав глинообразующих материалов. Глинозем А1203 находится в материале в связном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Оксиды щелочноземельных металлов СаО и входят в состав карбонатов - кальцита и доломита. В небольших количествах они участвуют также в составе глинистых минералов - хлоритов и аттапульгитов.

Водопотребность цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками, находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. Введение ОМД с удельной поверхностью 100 м2/кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м2/кг до 420 м2/кг водопотребность изменяется с 16,0% до 18,2%.

С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности, водопотребности и плотности цементных паст от содержания и удельной поверхности органоминералыюй добавки и расхода суперпластификатора.

С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде пылевидных отходов сушки песка, в основном образуется скрытокристаллическая структура низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

Получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности и прочности кладочных растворных смесей от заданной подвижности растворной смеси и расхода органоминеральной добавки.

Практическая значимость.

Разработана технология производства органоминеральной добавки, получаемой путем помола пылевидного отхода сушки песка с суперпластификатором С-3 в количестве 0,2, 0,4 и 0,6% от массы пылевидного отхода.

Разработана технология производства кладочных растворов иа основе портландцемента и органоминеральной добавки, обеспечивающей прочностные показатели, подвижность, нерасслаиваемость, водоудерживающую способность, водонепроницаемость, жизнеспособность.

Разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100 кг/м3, с водоудерживающей способностью свыше 96.8% и жизнеспособностью около 6 часов.

Новизна исследований подтверждена патентом на изобретение №2363679./Кладочный раствор.

Внедрение результатов исследований. Результаты разработок и исследований нашли отражение в Технических условиях на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендациях по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

Апробация работы. Результаты, полученные в диссертации, были доложены и обсуждены на научно-практических конференциях в

Московском государственном строительном университете: «Строительство -формирование среды жизнедеятельности» в 2007 и 2009 годах; На защиту диссертации выносятся:

- положения о повышении эффективности кладочных растворов путем использования пылевидного отхода сушки песка,

- исследования по оптимизации состава органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка и суперпластификатора С-3;

- влияние органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка на структурообразование кладочных растворов;

- зависимости прочностных показателей, подвижности, нерасслаиваемости, водоудерживающей способности, водонепроницаемости, жизнеспособности кладочных растворных смесей от состава и свойств органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

- рекомендации по производству органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

- результаты опытно-промышленного опробования разработанных рекомендаций.

Объем работы. Диссертация изложена на 133 листах машинописного текста, иллюстрирована 24 рисунками и 30 таблицами. Она состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемой литературы и приложений.

Содержание работы. Диссертационная работа направлена на разработку эффективных кладочных растворов с высокими эксплуатирующими свойствами путем использования отходов сушки песка. На примере Мытищинского асфальбетонного раствора мощность 300 тыс. тонн в год, ежесуточно в процессе производства продукции, в системах газоочистки образуется до 10 тонн пылевидного отхода сушки песка. Большая часть отходов, накопившихся в отвалах, является источником загрязнения окружающей среды, занимает значительные земельные участки. Однако использование

вышеуказанных отходов сдерживается из за недостаточно изученной роли пылевидных и глинистых частиц в структурообразовании цементных композиций.

Установлено, что физико-химические процессы при твердении растворов происходят главным образом на поверхности раздела фаз. В связи с этим, роль пылевидных и глинистых частиц в структурообразовании цементных кладочных растворов оказывают решающее влияние, так как они имеют наиболее развитую удельную поверхность. Прочность, деформативность, а также многие физико-механические свойства раствора в значительной степени зависят от преобладающих структурных связей. Склонность пылевидных и глинистых частиц, содержащихся в пылевидном отходе сушки песка, к агрегированию снижает фактическую удельную поверхность материала. В результате частицы, находящиеся внутри флокул, остаются не задействованными в адсорбционных процессах и ионном обмене. Для того чтобы вскрыть поверхность глинистых частиц, необходимо разрушить образовавшиеся микрогранулы и создать условия, препятствующие их дальнейшему образованию. С ростом дисперсности, а, следовательно, удельной поверхности в глинах пропорционально увеличивается адсорбционная и обменная способности.

Поверхность частицы глинообразующего минерала имеет отрицательные заряды, которые создают вокруг него силовое поле, под действием которого ориентируются молекулы воды. Зерна

глинообразующего минерала окружены несколькими концентрическими слоями воды, каждый из которых удерживается частицей с различной силой, убывающей от центра к периферии. Толщина диффузного слоя у разных минералов различна. При увеличении концентрации электролитов в жидкости диффузионный слой как бы сжимается, а при уменьшении -расширяется. Чем выше валентность, тем сильнее электростатическое притяжение между ионами диффузного слоя и поверхностью зерна и тем меньше его толщина, поэтому наиболее обширный диффузный слой

образуют одновалентные ионы, например, Ыа, К, 1Л. Двухвалентные ионы, например, Са, Mg образуют более тонкий и плотный диффузный слой, а трехвалентные — Бе, А1, образуют еще более тонкий и плотный диффузионный слой воды. Тонкие, в десятые доли микрона, слои воды оказывают на соседние частицы глины расклинивающее давление, уравновешивающее гидростатическое давление водных пленок на поверхности, граничащие с газообразной средой. Расклинивающее давление способствует пептизации и препятствует коагуляции.

Во взаимодействии поверхности частиц глины с водой большую роль играет водородная связь. Механизм этой связи основан на том, что ион Н+, давший электрон, представляет собой ядро без электронов, в тысячи раз меньше, чем атомы. Ион Н+ поэтому не отталкивается электронными оболочками, а внедряется в них. Однако энергия химической связи в 4-20 раз больше энергии водородной связи. Водородная связь осуществляется в глинах водородом воды с ионами О на кремнекислородных поверхностях решетки минерала. При этом вникают плоские гексагональные сетки из молекул воды, взаимно удерживаемых также водородными связями.

При гидратации глинисто-коллоидных частиц происходит их набухание и ослабление внутримицеллярных связей. Существенное влияние на эффективность при твердении глиносодержащих веществ оказывает кислотность среды (рН).

При переходе от кислой к щелочной среде резко изменяются структура и прочность глинистых систем. Данное явление связано с тем, что боковые сколы глинистых минералов, в зависимости от рН, могут изменять плотность и знак поверхностных зарядов. Это выясняется образованием на боковых сколах глинистых частиц соединений алюминия, которые при переменных значениях рН ведут себя как типично амфотерные вещества, диссоциируя по щелочному типу рН <7 и по кислому типу при рН > 7. В результате на боковых сколах, в кислой среде, возникает поверхностный заряд положительного знака, в щелочной отрицательного.

Свойства глинистых частиц резко меняются при введении пептизирующих добавок в виде электролитов. Электролиты выполняют две основные функции: интенсифицируют распад слипшихся глинистых агрегатов на элементарные зерна и обеспечивают получение раствора.

Наиболее типичными катионами сорбированного комплекса в глинах являются Са2+, которые связывают отдельные глинистые зерна в агрегированные (слипшиеся) глинистые частицы. При вводе в глинистую суспензию электролита, например ЫаЯЮЗ (жидкое стекло), происходит диссоциация его молекулы на Ыа+ и (8103) 2" . Энергия адсорбции Ма+ меньше, чем Са2+, поэтому катион Ыа\ оказавшись в суспензии, начинает вытеснять из сорбированного комплекса катионы Са2+, замещая их. При этом в основном замещаются катионы диффузного слоя (как менее прочно связные) и в незначительной мере катионы Са2+ поверхностного слоя. При замещении 2-х валентного катиона Са2+ одновалентным Иа+ в глинистом зерне возникает избыточный отрицательный заряд. Если такое замещение произошло в 2-х слипшихся глинистых частицах, то в них появляются одноименные некомпенсированные заряды, которые обусловят отталкивание зерен друг от друга. В силу этого, глинистая частица начнет диспергироваться, разъединяться на отдельные элементарные зерна. Таким образом, интенсификация процесса диспергирования глины является первым результатом воздействия на нее пептизирующих электролитов.

Пептизации суспензии способствует еще один фактор: с увеличением концентрации электролита в соответствии с законом действующих масс диссоциированные катионы Ка как бы начинают теснить катионы диффузного слоя. По мере приближения катиона диффузного слоя к поверхности заряженной глинистой частицы часть его заряда нейтрализуется, способность катиона удерживать вокруг себя гидратную оболочку понижается и последняя становится тоньше с переходом части воды из связанного состояния в свободное.

и

В системе глиносодержащий компонент - цемент-вода активно происходят обменно-поглотительные реакции. При гидратации глинисто-коллоидных частиц происходит их набухание и ослабление внутримицеллярных связей. Благодаря этому часть ионов, находящихся в мицеллах, становится в значительной мере свободной и при соответствующем воздействии внешней среды получает возможность отрываться от гранулы и мигрировать в раствор. Продукты растворения поверхностного слоя глинистых частиц вступают в реакцию с гидроксидом кальция и образуют нерастворимые в воде гидросиликаты и гидроалюминаты кальция.

Считается, что глины не обладают свойствами активных минеральных добавок до тех пор, пока кристаллическая структура алюмосиликатных минералов в глине не превратится в аморфную или неупорядоченную структуру путем специальной обработки. Известно, что активность глинистых минералов возможно увеличить не только в результате термической обработки, но и путем помола. Уменьшение величины зерна глинистых частиц приводит к быстрому повышению способности к обмену основаниями. Например, помол бентонита способствует более сильной агрегации или полимеризации в воде, а, следовательно, и еще большей тиксотропии, чем та, которая свойственна ему обычно. Способность к ионному обмену при этом, становится меньше, что позволяет сделать заключение о разложении бентонита. Взаимодействие со щелочами и кислотами увеличивается, в то время как набухание в воде уменьшается. Помол также изменяет химические и физические свойства гидрослюд, увеличивая их ионнообмен и реакционную способность.

В составе пылевидных отходов сушки песка также присутствуют полевые шпаты и карбонатные породы кальцит, доломит. Полевые шпаты способны взаимодействовать с гидроксидом кальция при температуре ниже 100С. При растворении поверхность зерен полевого шпата подвергается коррозии. Образовавшийся кремнезем способен к взаимодействию с

гидроксидом кальция. Взаимодействие проявляется во взаимном замещении атомов калия и натрия атомами кальция и алюминия гидратированных клинкерных минералов. В результате образуются гидросиликаты, гидрогранаты и выделяются щелочи.

Известна способность минералов кварца, калиевых полевых шпатов, каолинита и др., в зависимости от кристаллохимических свойств, образовывать при измельчении аморфные продукты на своей поверхности.

Тонкоизмельченные минералы способствуют ускорению гидратации цемента и формированию цельных гидратных фаз. Наиболее чувствительными наполнителями являются алюминатные составляющие, гидратация которых в этих условиях протекает ступенчато.

С помощью микроскопических, рентгеноструктурных исследований и пламенной фотометрии контактной зоны цементного камня с различным и минералами установлено, что при взаимодействии полевых шпатов с цементом происходит взаимное замещение атомов калия и натрия полевых шпатов, атомами кальция и алюминия гидратированных клинкерных минералов.

С увеличением удельной поверхности с 300 до 600 мг /кг растворимость увеличивается в 1,5-2 раза. Образовавшийся аморфный кремнезем способен к взаимодействию с гидроксидом кальция.

Карбонатный заполнитель, взаимодействуя с ашомосодержащими минералами портландцементного клинкера, образует гидрокарбоалюминаты кальция, обеспечивающие хорошее сцепление цементного камня с наполнителем.

Учитывая вышеизложенное, пылевидный отход сушки песка можно рассматривать, как активную составляющую в цементно-песчаных системах.

Для подтверждения высказанных положений были выбраны следующие исходные материалы.

Песок марки, изготовленный на ОАО «Люберецкий ГОК», соответствует качеству по ГОСТу 2138-91, имеет следующие

характеристики: массовая доля глинистой составляющей - 0,46%; массовая доля диоксида кремния (8102) - 98,5%; средний размер зерна - 0,2 мм; реакция водной вытяжки - нейтральная; массовая доля оксида железа (РсЮЗ) - 0,20%; массовая доля щелочных и щелочноземельных металлов (Ыа20+1С20+Са0+Мё0) - 0,48%.

Портландцемент марки М400-Д5, изготовленный на ОАО «Воскресенскцемент», удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178-85. Портландцемент имеет следующие технические характеристики: средняя активность цемента при пропаривании 32,7 МПа; средняя активность цемента в возрасте 3-х суток - 30 МПа; нормальная густота, % - 25,5027,25%; группа эффективности по теплообработке - 1; удельная эффективность естественных радионуклинов - 75Бк/кг.

Минеральный состав портландцемента:

Минералы Сзв С28 С3А С4АР

Количество,% 60 17 4 12

Химический состав портландцемента в %:

ЯОз А1203 Ре20з СаО

20.4 1.6 5,42 3,63 63,5 4,51

Суперпластификатор С-3, соответствующий ТУ 6-36-0204229-625-90 и состоящий из продуктов поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, добавок лигносульфонатов сульфатов натрия, хлорида, нитрата и глюконата кальция, тиосульфата и бикарбоната натрия, полиоксиэтилена, карбометилцеллюлозы, солей винной кислоты, производных Сахаров других веществ.

Реламикс - суперпластификатор и ускоритель прочности, состоящий из натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот с добавлением комплекса, ускоряющего набор прочности, производится по ТУ 5870=002-14153664-04 в сухой и жидкой формах.

Мигар^ Ж 63 (БМ) - синтетическое разжижающее средство на безе мультикарбоксилатезера.

В качестве пылевидных отходов в работе применялись пыли уноса, образующиеся в системах газоочистки при сушке песка на предприятии ЗАО «Асфальт» города Мытищи. Указанный отход относится к 1 классу строительных материалов в соответствии с ГОСТ 30108-94.

Основные характеристики отхода представлены в табл.1,2, 3:

Таблица 1

Результаты радиологического анализа

Удельная активность Эффективная активность, Бк/кг

Радий 226 Торий 232 Калий 40

45,9 35,4 335,4 120,9 + 22,66

Таблица 2

Основные характеристики пылевидных отходов сушки песка

Обозначение отхода Наименование характеристик

Насыпная плотность , кг/ М3 Истинная плотность ,г/М3 Пустотиость Удельная поверхность , М2./кг Содержание пылевидных и глинистых частиц, % Водо- потребность, %

№1 900 2,92 69 300-310 66 35

Таблица 3

Зерновой состав пылевидных отходов сушки песка

Обозначение Наименование Остатки, % по массе на сотах Прошлочерез сито

отхода остатка 1.25 0.63 0.315 0,14 0,08 0,08

№1 Частый 0,1 0,4 1,8 4.5 6,7 86,5

Полный 0,1 0,5 2,3 6,8 13,5

Результаты исследований гранулометрического сотава пылевидных отходов представлены в табл.4.

Таблица 4

Гранулометрический состав частиц, прошедших через сито 0,08

Размеры частиц, мкм

Количество частиц До 0,5 0,51-1,99 2,00-3,55 3,56-4,99 5,00 - 7,20

79,4 11,4 5.2 2,5 1,5

Проведенная рентгеноскопия пылевидных отходов сушки песка (рис.1)показала, что основными компонентами являются: кварц 8102 (с!/п=3,35; 4,23; 2,27; 1,81) Юм; полевые шпаты К20 ЗА1203 68Ю2 (сЗ/п=6,45; 4,04; 3,23; 1,77) Юм; каолинит А12 (8ь_05) (Ой,) (<1/п=7,10; 3,50; 2,34; 1,57) Юм; аттапульгит Мё2 А12 (ОН)2 (Н20) 4(818О20) 4Н.:0 (сЗ/п=9,95; 3,14; 2,60; 1,50) Юм; хлорит (М§ Ре2 А1)6 (81 А1)4О10 (ОН)8 (с1/п=8,48; 7,07; 4,72; 3,53; 1,53) Юм; иллит (гидрослюда) (К4А12(81А1)406)(0Н2)пН20 (с!/п=9,95;4,98;2,84;2,63;2,19) Юм; кальцит СаС03(с1/п=3,04; 2,08; 1.87; 1,42) Юм; в небольшом количестве доломит Са]У^(С03)2, гематит Ге203; содержание аморфной фазы 30-40%.

11М Г'!*['("С'')'Т''"ТЧ'Г |"П Т-1Т 1Г П Г1"Г1уТТ-1ТТГТГТ'["Т

* .V............................._____34,9____<Н0_________ИЛ___МО___

Рис. 1. Рентгенограмма пылевидного отхода сушки песка.

Исследование химического состава показало, что пылевидные отходы сушки песка включают кремнезем БЮг, который находится в материале в свободном и связном состояниях. Свободный кремнезем представлен примесями кварцевого песка, а связанный входит в состав глинообразующих материалов. Глинозем А1203 находится в материале в связном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Оксиды

щелочноземельных металлов СаО и 1^0 входят в состав карбонатов -кальцита и доломита. В небольших количествах они участвуют также в составе глинистых минералов - хлоритов и атгапульгитов.

Для установления влияния пылевидного отхода сушки песка на водопотрбность и прочность кладочного раствора, отход использовался в исследованиях в виде крупного и мелкого отсевов.

Крупный отсев после рассева на ситах показал, что 60% составляющих прошло через сито 0,16, а мелкий отсев - 80%. Количество глинистых примесей у крупного отсева составило: 51,1%, а у мелкого отсева составило: 66%.

В таблице 5 приведены составы и свойства растворов. В виде образцового раствора использовался состав на основе люберецкого песка с расплывом конуса 18 см. Выбор этого кварцевого песка обусловлен тем, что зерновой состав его является приближающимся к изучаемому отходу. Из полученного раствора формовали образцы-кубы с размером ребра 5 см. Образцы подвергались тепловлажностной обработке в лабораторной пропарочной камере по режиму (2+3+8+3)ч., при температуре 85°С.

Таблица 5

Вид заполнителя Расход компонентов на 1 м3/кг ВЦ ВТ Прочность раствора, МПа

цемента заполнителя воды

Люберецкий песок 416,8 1250,4 316, 7 0,75 0,19 58,49

Крупный отсев сушки песка 418,4 1255,3 414, 2 0,9 0,2 26,69

Мелкий отсев сушки песка 272,6 817,9 613, 3 2,2 0,56 5

Как видно из таблицы 5, расход воды при применении отсева сушки песка практически в 2 раза больше, чем при применении в качестве заполнителя люберецкого песка. Это привело к резкому снижению прочности кладочного раствора.

С целью управления процессами структурообразования смесей с использованием пылевидного отхода сушки песка приведены исследования роли химических добавок пластификаторов: суперпластификатор С-3, ускоритель твердения Реламикс и разжижающее средство Мигар1аз1 БК 63 (БМ). Использование пластифицирующих добавок С-3 и МигарЬэ! БК 63 (БМ) позволяет получать кладочный раствор с прочность, соизмеримой с прочностью на люберецком песке. Водопоглощение и пористость также в значительной степени зависят от крупности отсева. Пористость на мелком отсеве более чем в 2 раза оказалась выше.

Были проведены исследования с использованием в составе кладочного раствора наноматериалов (углеродные трубки и фуллерены).

В качестве заполнителя использовался пылевидный отход сушки песка, а в качестве добавок использовались наноматериалы (углеродные трубки и фуллерены).

Состав кладочного раствора:

- цемент 400 кг/ м3,

- пылевидный отход - 1250 кг/ м3,

- наноматериалы - 0,02 кг/ м3,

- вода - 340 кг/ м3.

Использование наноматериалов в небольших количествах в составе кладочного раствора на основе пылевидного отхода позволяет получить раствор с высокой прочностью и хорошей морозостойкостью.

Учитывая большой расход добавок, используемых при производстве кладочного раствора, а также высокую стоимость наноматериалов, проведенные исследования состава пылевидных отходов, в том числе химического, а также рентгеноскопия показали, что пылевидный отход сушки песка эффективней использовать как сырье для получения активной минеральной добавки для цементно-песчаных кладочных растворов, подвергнув его механохимической обработке.

Многочисленными исследованиями установлено, что для любого заполнителя соотношение цемент: песок = 1:2,33 по абсолютному объему всегда обеспечивает получение строительного раствора слитного строения. Однако, в этом случае, естественно, необходимо расходовать значительное количество цемента, что не только не выгодно экономически, но и нецелесообразно, т.к. жирные растворы обладают повышенной усадкой, значительными деформациями, быстро теряют необходимую для работы подвижность и расслаиваются. Резкое обезвоживание растворных смесей , уложенных на пористое обоснование, обусловливает при прочих равных условиях получение жёстких, неудобоукладываемых растворов с пониженными прочностными показателями вследствие недостаточного количества влаги, обеспечивающей процессы гидратации клинкерных минералов и кристаллизации гидратных новообразований. Специфическое отличие строительных растворов заключается в том, что они применяются в виде тонких слоёв, наносимых на основания без механического уплотнения. Это обстоятельство предъявляет особые требования к свойствам растворов, которые должны обладать не только высокой подвижностью, но и не терять её быстро, вследствие отсоса воды пористым основанием. Удобоукладываемость раствора зависит не только от степени подвижности свежеприготовленного раствора, но и его водоудерживающей способности. Раствор, обладающий высокой водоудерживающей способностью, отдаёт пористому основанию излишнюю часть воды постепенно, от чего становится плотнее и, следовательно, прочнее. Вследствие повышения водоудерживающей способности растворные смеси сохраняют требуемую подвижность длительное время. Удлинение сроков загустевания раствора или повышение жизнеспособности, т.е. способности растворов сохранять удобоукладываемость спустя некоторое время после хранения, создают благоприятные условия влажностного твердения растворов.

Все вышеперечисленные свойства будут присущи растворной смеси в том случае, когда теста вяжущего достаточно для заполнения межзернового пространства и обмазки поверхности зерен песка.

Анализ применения в строительных растворах различных добавок минерального происхождения свидетельствует о неоднородности их использования, так как минеральный наполнитель позволяет сохранить объем теста в растворе, повысить водоудерживающую способность, удобоукладываемость, жизнеспособность растворной смеси, но в том случае, если подвергнуть минеральный наполнитель механохимической обработке. Вид и количество органической составляющей - поверхностно-активных веществ — в значительной степени влияет на водопотребность растворной смеси и одновременно выступают регулятором процессов начального структурообразования и последующего твердения растворов. Минеральный порошок в многокомпонентной добавке является носителем ПАВ и заменителем т ой части извести, которая необходима для регулирования зернового состава растворов.

В справочной литературе имеются рекомендации по ориентировочному расходу цемента, с учетом его марки, для различных марок строительных растворов. Однако такой расход цемента обеспечивает только требуемую прочность строительного раствора. При этом не обеспечиваются такие важные свойства, как пластичность, жизнеспособность, водоудерживающую способность. Эти свойства могут быть обеспечены только в слитных структурах растворов.

Для получения органоминералыюй добавки на основе пылевидных отходов сушки песка и органоминеральной добавки суперпластификатора С-3 разработана технологическая схема, включающая шаровую мельницу, приемный бункер мельницы, непрерывный дозатор песка, расходную емкость свуперпластификатора С-3, непрерывный дозатор суперпластификатора, бункер песка, расходный бункер песка, приемный бункер органоминеральной добавки.

Исследование свойств цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками показало, что их водопотребность находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. В связи с этим для оптимизации состава добавки была получена зависимость удельной поверхности ОМД от времени помола. Введение ОМД с удельной поверхностью 100 м2/кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м2/кг до 420 м2/кг водопотребность увеличилась с 16,0% до 18,2%.

С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности (К), водопотребности (В) и плотности (У) цементных паст от содержания (XI) и удельной поверхности органоминеральной добавки (ХЗ) и расхода суперпластификатора (Х2). В результате обработки данных были получены математические уравнения в кодовых значения переменных:

- водопотребность (%),

В= 16,4+1,7X1-0.5X2- 1Хз-0.1Х12 -0,1Х22-1Хз2-0,7X1X2,

- прочность (МПа),

11=19,5 - ОДХ1 + 2,7X2- 9,8Хз- 0.4Х12 + 0,6Х22 - 4Хз2 - 1,2X2X3,

- плотность (кг/м3),

У=2175+26,6X1 - 100,2X2 + 18,8Хз - 1.4Х12 + 23,6Хг2 - 13,4Хз2 - 1,6X1X2 -ОДХ1Х2+ 10,6X2X3

Анализ уравнения показывает, что основное влияние на водопотребность и прочность цементных паст оказывает содержание ОМД и расход суперпластификатора.

С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде пылевидных отходов сушки песка, образуются дополнительные новообразования в виде скрытокристаллической структуры низкоосновных гидросиликатов кальция типа С-5-Н (11) и гидроалюминатов кальция.

Добавка, получаемая в результате механохимической обработки пылевидного отхода в присутствии суперпластификатора, была использоваться для строительных растворов марок 5...20 МПа. В связи с этим, была проведена оптимизация кладочных растворов, закалючающаяся в установлении соотношения между составляющими: цементом, органоминеральной добавкой, песком и водой, которое обеспечивало бы получение раствора с заданными свойствами, как в свежеприготовленном состоянии, так и после затвердевания смеси в эксплуатационных условиях. Слитность структуры строительного раствора осуществляли введением органоминеральной добавки с целью обеспечения важнейших характеристик строительных растворов: подвижности, нерасслаивоемости, водоудерживающей способности, водонепроницаемости, жизнеспособности и т.д.

С помощью метода математического планирования эксперимента для оптимизации составов были получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности (В) и прочности (Я) кладочных растворов смесей от заданной подвижности растворной смеси (XI) и расхода органоминеральной добавки (Х2):

В = 290,5 + 20.84X1 - 33,67X2 - 0,07ХГ + 1,43Хг2 - 3,25X1X2 Уравнение прочности:

И = 11,35 - 0,42X1 - 5,5X2 - 0,36ХГ + 0,3 9Хз2 + 0,12X1X2 На основании приведенных исследований были разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100, с водоудерживающей способностью свыше 96,8 % и жизнеспособностью около 6 часов. Характеристики составов кладочных растворов представлены в табл. 6.

Таблица 6

п/п Марка раствора, МПа ц, кг/ м3 Доля ц Доля ОМД Объем ОМД, % Масса ОМД, кг Расход П, кг/ м3 В, кг/ м3 При расплыве конуса 8 см.

1. 15 400 0,82 0.18 31 90 1354 325

2. 10 300 0,61 0,39 66 190 1420 290

3. 7,5 250 0,51 0,49 83 240 1489 270

4. 5 200 0,41 0.59 100 290 1513 260

Примечание: при использовании портландцемента марки М400 и при расплыве конуса 8 см.

Результаты разработок и исследований нашли отражение в Технических условиях на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендациях по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

Основные выводы.

1. Обоснована возможность повышения эффективности цементно-песчаных растворов путем использования органоминеральной добавки, получаемой в результате механохимической активации пылевидного отхода сушки песка совместно с су пер пластификатором С-3, положительно влияющей на технологические свойства, образования скрыгокристаллической структуры низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, обусловливающие высокие эксплуатационные свойства кладочных растворов.

2. Разработана органоминеральная добавка, состоящая из пылевидных отходов сушки песка и супрепластификатора С-3 и технология ее производства и применения в цементно-песчаных растворах.

3. Рентгеноскопия пылевидных отходов сушки песка показала, что основными компонентами являются: кварц 8102, полевые шпаты К20 ЗА1203 бвЮг, каолинит А12 (81205) (ОЩ), аттапульгит М§2 А12 (0Н)2 (Н20) 4(518О20) 4Н20, хлорит (М§ Ре2 А1)6 (81 А1)40ю (0Н)8, иллит (гидрослюда) (К4А12(81А1)40б)(0Н2)пН20, кальцит СаС03, в небольшом количестве доломит СаМц(С03)2, гематит 1''е20з, содержание аморфной фазы составляет 30-40%.

4. Исследование химического состава показало, что кремнезем 8Ю2 находится в отходах в свободном и связном состояниях. Свободный кремнезем представлен примесями кварцевого песка, а связанный входит в состав глинообразующих материалов. Глинозем А1203 находится в материале в связном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Оксиды щелочноземельных металлов СаО и М§0 входят в состав карбонатов - кальцита и доломита. В небольших количествах они участвуют также в составе глинистых минералов - хлоритов и аттапульгитов.

5. Водопотребность цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками, находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. Введение ОМД с удельной поверхностью 100 м2/кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м2/кг до 420 м2/кг водопотребность увеличилась с 16,0% до 18,2%.

6. С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности, водопотребности и плотности цементных паст от содержания и удельной поверхности органоминеральной добавки и расхода суперпластификатора.

7. С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде пылевидных отходов сушки песка, в основном образуется скрытокристаллическая структура низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

8. Получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности и прочности кладочных растворных смесей от заданной подвижности растворной смеси и расхода органоминеральной добавки.

9. Разработана технология производства кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки, обеспечивающей прочностные показатели, и подвижность, нерасслаиваемость, водоудерживающую способность, водонепроницаемость, жизнеспособность.

10. Разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100 кг/м3, с водоудерживающей способностью свыше 96,8 % и жизнеспособностью около 6 часов.

11. Разработаны Технические условия на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендации по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

12. Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

13. Использование нанокатализаторов (углеродные трубки и фуллерены) в небольших количествах в составе кладочного раствора на основе пылевидного отхода позволяет снизить стоимость раствора при сохранении его прочностных характеристик и морозостойкости.

Основные публикации по теме диссертации.

1. Баранов Н.П., Чистов Ю.Д. Научно-филосовско-технический подход решения задач получения кладочных растворов с использованием пылевидных отходов сушки песка, модофицированных химическими добавками./ В сб. Юбилейной десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов

«Строительство-формирование среды жизнедеятельности. - М.:МГСУ, 2007,-с.383-386.

2. Баранов Н.П., Чистов Ю.Д. Кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка, модифицированные химическими добавками./ А сб. Инновационные научно-технические и научно-методические разработки МГСУ, - М.: ИГСУ, 2007. - с. 13-15.

3. Баранов Н.П. Кладочный раствор с использованием пылевидных отходов сушки песка./ В сб. Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности». - М.: 2009. - с. 389-392.

4. Баранов Н.П. Кладочный раствор с использованием пылевидных отходов сушки песка./ Вестник МГСУ. - М.: МГСУ, 2/2009. - с.139-142.

5. Баранов Н.П., Чистов Ю.Д. Кладочный раствор./ Патент на изобретение №2363679. - М.: МГСУ, 08/2009.

Лицензия ЛР № 020675 от 09.12.1997

Подписано в печать 09.10.2009 Формат 60x84 1/16 Печать офсетная И- Объем 1.5 п.л. Тир. 100 Заказ 5239

Центр оперативной полиграфии. 129344, Москва, ул. Летчика Бабушкина, дом.1, офис 328-Б. Тел./факс: (499) 180-45-16

Введение.

Глава 1. Опыт использования пылевидных и глинистых материалов в растворах и бетонах.

1.1. Влияние пылевидных и глинистых примесей на свойства растворов и бетонов.

1.2. Особенности и свойства кладочных растворов.

Глава 2. Материалы и методики исследований.

2.1. Исходные материалы.

2.1.1. Песок Люберецкий.

2.1.2. Портландцемент М400 Д5.

2.1.3. Химические добавки.

2.1.4. Вода.

2.1.5. Пылевидные отходы сушки песка.

2.2. Методы исследований.

Глава 3. Исследование свойств кладочного раствора с использованием пылевидных отходов сушки песка.

3.1. Минеральный и химический составы пылевидных отходов сушки песка.

3.2. Обоснование использования пылевидных отходов сушки песка, как добавки для кладочных растворов.

3.3. Исследование влияния пылевидных отходов сушки песка на водопотребность и прочность кладочных растворов.

3.4. Кладочный раствор с использованием пылевидного отхода сушки песка и наноматериалов.

3.5. Выводы по третьей главе.

Глава 4. Исследование структуры и свойств кладочного раствора с органоминеральной добавкой.

4.1. Разработка органоминеральной добавки на основе пылевидных отходов сушки песка.

4.2. Оптимизация составов и свойств кладочного раствора с органоминеральной добавкой.

4.3. Выводы по четвертой главе.

Актуальность работы.

Одним из путей повышения эффективности кладочных растворов при производстве строительных и ремонтно-восстановительных работ является использование техногенного сырья, однако, рациональное использование техногенных продуктов, одним из которых является отход сушки песка на заводах по производству строительных материалов (асфальтобетона, сухих смесей), возможно, только после их предварительной обработки. Целесообразным для' повышения однородности и увеличения химической активности отхода является получение органоминеральной добавки путем механохимической активации с эффективными пластификаторами.

Работа выполнена в соответствии с проектом «Разработка и оптимизация энерго-ресурсосберегающих технологий производства и применения эффективных строительных материалов, изделий и конструкций» Министерства образования и науки РФ НИР МГСУ. Цель и задачи работы.

Целью данной диссертационной работы является повышение эффективности кладочных растворов путем использования пылевидных отсевов сушки песка.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- обосновать возможность использования пылевидных отходов сушки песка для повышения эффективности кладочных растворов;

- провести исследования состава, структуры, физико-механических свойств и однородности пылевидных отходов сушки песка;

- изучить влияние отходов на струюурообразование и свойства цементных кладочных растворов;

- провести исследования по выбору добавок ПАВ и изучить механизм их влияния на свойства растворных смесей и прочность раствора с пылевидными отходами сушки песка;

- провести исследования по оптимизации состава органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка и суперпластификатора С-3;

- с помощью математического метода планирования эксперимента получить зависимости прочностных показателей, подвижности, нерасслаиваемости, водоудерживающей способности, водонепроницаемости, жизнеспособности кладочных растворных смесей от состава и свойств органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

- с помощью методов РФА и ДТА установить влияние органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка на структурообразование кладочных растворов;

- оптимизировать составы кладочных растворов с органоминеральной добавкой, которые могут обеспечивать прочностные показатели и технологические свойства;

- разработать рекомендации по производству органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка; провести опытно-промышленное опробование разработанных рекомендаций.

Научная новизна.

Обоснована возможность повышения эффективности цементно-песчаных растворов путем использования органоминеральной добавки, получаемой в результате механохимической активации пылевидного отхода сушки песка совместно с суперпластификатором С-3, положительно влияющей на технологические свойства, образования скрьггокристаллической структуры низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, обусловливающие высокие эксплуатационные свойства кладочных растворов.

Разработана органоминеральная добавка, состоящая из пылевидных отходов сушки песка и суперпластификатора С-3 и технология ее производства и применения в цементно-песчаных растворах.

Рентгеноскопия пылевидных отходов сушки песка показала, что основными компонентами являются: кварц Si02, полевые шпаты К20 ЗА1203 6Si02, каолинит Al2 (Si205) (ОНД аттапульгит Mg2 Al2 (ОН)2 (Н20) 4(Si8O20) 4Н20, хлорит (MgFe2Al)6 (SiAl)4Oi0 (ОН)8, иллит (гидрослюда) (K4Al2(SiAl)406)(0H2)nH20, кальцит СаС03, в небольшом количестве доломит CaMg(C03)2, гематит Fe203, содержание аморфной фазы составляет 30-40%.

Исследование химического состава показало, что кремнезем Si02 находится в отходах в свободном и связанном состояниях. Свободный кремнезем представлен примесями кварцевого песка, а связанный входит в состав глинообразующих материалов. Глинозем А1203 находится в материале в связном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Оксиды щелочноземельных металлов СаО и MgO входят в состав карбонатов - кальцита и доломита. В небольших количествах они участвуют также в составе глинистых минералов - хлоритов и аттапульгитов.

Водопотребность цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками, находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. Введение ОМД с удельной поверхностью 100 м2/кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м2/кг до 420 м2/кг водопотребность изменяется с 16,0% до 18,2%.

С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности, водопотребности и плотности цементных паст от содержания и удельной поверхности органоминеральной добавки и расхода суперпластификатора.

С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде пылевидных отходов сушки песка, в основном образуется скрытокристаллическая структура низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция.

Получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности и прочности кладочных растворных смесей от заданной подвижности растворной смеси и расхода органоминеральной добавки.

Практическая значимость.

Разработана технология производства органоминеральной добавки, получаемой путем помола пылевидного отхода сушки песка с суперпластификатором С-3 в количестве 0,2, 0,4 и 0,6% от массы пылевидного отхода.

Разработана технология производства кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки, обеспечивающей прочностные показателй, подвижность, нерасслаиваемость, водоудерживающую способность, водонепроницаемость, жизнеспособность.

Разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100 кг/м3, с водоудерживающей способностью свыше 96.8% и жизнеспособностью около 6 часов.

Внедрение результатов исследований. Результаты разработок и исследований нашли отражение в Технических условиях на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендациях по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

Апробация работы. Результаты, полученные в диссертации, были доложены и обсуждены на научно-практических конференциях в Московском государственном строительном университете: «Строительство формирование среды жизнедеятельности» в 2007 и 2009 годах; На защиту диссертации выносятся:

- положения о повышении эффективности кладочных растворов путем использования пылевидного отхода сушки песка,

- исследования по оптимизации состава органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка и суперпластификатора С-3;

- влияние органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка на структурообразование кладочных растворов;

- зависимости прочностных показателей, подвижности, нерасслаиваемости, водоудерживающей способности, водонепроницаемости, жизнеспособности кладочных растворных смесей от состава и свойств органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

- рекомендации по производству органоминеральной добавки на основе пылевидного отхода сушки песка;

- результаты опытно-промышленного опробования разработанных рекомендаций.

Общие выводы

1. Проведенные исследования состава пылевидных отходов, в том числе химического, а также рентгеноскопия показали, что пылевидный отход сушки песка можно рассматривать как сырье для получения активной минеральной добавки для цементно-песчаных кладочных растворов.

2. Изучение влияния пылевидного отхода сушки песка на водопотребность раствора и прочность цементного камня показало, что свойства растворов в значительной степени зависят от зернового состава отсевов. Использование крупного и мелкого отсевов вместо песка в растворах состава 1:3 приводит к снижению прочности соответственно более чем в 2 и 10 раз.

3. Использование наноматериалов (углеродные трубки и фуллерены) в небольших количествах в составе кладочного раствора на основе пылевидного отхода позволяет снизить стоимость раствора при сохранении его прочностных характеристик и морозостойкости.

4. Проведено обоснование применения механохимической обработки пылевидных отходов сушки песка для повышения однородности их состава и свойств. На основе минерального наполнителя в виде пыли уноса, образующегося в системах газоочистки при сушке песка на предприятии ЗАО «Асфальт» города Мытищи разработана органоминеральная добавка, состоящая из пылевидных отходов сушки песка и суперпластификатора С-3. Разработана технологическая схема производства органоминеральной добавки, включающая шаровая мельницу, приемный бункер мельницы, непрерывный дозатор песка, расходную емкость суперпластификатора С-3, непрерывный дозатор суперпластификатора, бункер песка, конвейер подачи песка, расходный бункер песка, приемный бункер органоминеральной добавки.

5. Исследование свойств цементных паст, разбавленных полученными органоминеральными добавками показало, что их водопотребность находится в зависимости от удельной поверхности ОМД. Введение ОМД с удельной л поверхностью 100 м /кг значительно понижает водопотребность цементных паст. При 60%-ном содержании ОМД только за счёт изменения дисперсности ОМД от 100 м /кг до 420 м /кг водопотребность увеличилась с 16,0% до 18,2%.

6. С помощью метода математического планирования эксперимента получены зависимости прочности, водопотребности и плотности цементных паст от содержания и удельной поверхности органоминеральной добавки и расхода суперпластификатора.

7. С помощью методов РФА и ДТА установлено, что при длительном твердении портландцемента, содержащего минеральный наполнитель в виде « пылевидных отходов сушки песка, в основном образуется скрытокристаллическая структура низкоосновных гидросиликатов кальция типа C-S-H и гидроалюминатов кальция.

8. Исследование цементных паст с органоминеральной добавкой на основе пылевидных отходов сушки песка показало, что добавка, получаемая в результате механохимической обработки пылевидного отхода в присутствии суперпластификатора, может быть использована для кладочных растворов марок 5. .20 МПа.

9. Проведена оптимизация кладочного раствора, заключающаяся в установлении соотношения между составляющими: цементом, органоминеральной добавкой, песком и водой, которое обеспечивает получение раствора с заданными свойствами, как в свежеприготовленном состоянии, так и после затвердевания смеси в эксплуатационных условиях.

10. Получены двухфакторные квадратичные зависимости водопотребности и прочности кладочных растворных смесей от заданной подвижности растворной смеси и расхода органоминеральной добавки.

11. Разработаны составы кладочных растворов, обеспечивающих получение марок 15, 10, 7,5 и 5 со средней плотностью свыше 2100 кг/м3, с водоудерживающей способностью свыше 96.8% и жизнеспособностью около 6 часов.

12. Результаты разработок и исследований нашли отражение в Технических условиях на кладочные растворы на основе пылевидного отхода сушки песка и рекомендациях по технологии приготовления кладочных растворов на основе портландцемента и органоминеральной добавки для возведения кирпичных и каменных кладок.

Разработанные нормативные документы были внедрены в производственных условиях на предприятии ОАО «АРСП» при производстве ОМД и кладочных растворов на ее основе.

1. Аксенов В.Н., Рушук P.M. Смешанные цементы, их приготовление и применение. // Цемент. 1939. № 9. - с.18

2. Алимов JI.A. и др. Определение водопотребности заполнителя в бетоне. Сб. «Энергетическое строительство», «2,1971.

3. Асколонов В.В. Технология цементогрунта. -М.: Стройиздат, 1957.256с.

4. Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К., «Добавки в бетоны и растворы», Киев. Будивельник. 1989.

5. Баженов Ю.М., Магдеев У.Х., Алимов JI.A., Воронин В.В., Гольденберг Л.Б. Мелкозернистые бетоны. Учебное пособие. М., 1998.

6. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В., Магдеев У.Х. Технология бетона, строительных изделий и конструкций. Изд. АСВ, М, 2004

7. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В. Принципы определения состава бетона на основе ВНВ, Бетон и железобетон, № 6, 1996.

8. Баженов Ю.М., Горчаков Г.И., Алимов Л.А., Воронин В.В. Повышение долговечности бетона и железобетонных конструкций в суровых климатических условиях. М., Стройиздат, 1984.

9. Баженов Ю.М., Горчаков Г.И., Алимов Л.А., Воронин В.В. Получение бетонов заданных свойств. Стройиздат, М. 1978.

10. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В. Развитие теории формирования структуры и свойств бетонов с техногенными отходами. Изв. Вузов, № 7, 1996.

11. Баженов Ю.М., Коровяков В.Ф., Денисов Г.А. Технология сухих строительных смесей: Учебное пособие. М.: изд. АСВ, 2003. - 29, 66 стр.

12. Баженов Ю.М., Алимов Л.А., Воронин В.В., Ергешев Р.Б. Технология и свойства мелкозернистых бетонов: Учебное пособие. — М., Алматы, 2000.

13. Баженов Ю.М. Технология бетона. М., изд. АСВ, 2002, 500 с.

14. Баженов Ю.М., Иванов Ф.М. Бетон с химическими добавками. М.,1986.

15. Баженов Ю.М. Технология бетона. Москва, ВШ, 1987.

16. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны, М., 1998.

17. Безрук В.М. Теоретические основы укрепления грунтов цементами.- М.: Автотрансиздат, 1956. 247 с.

18. Безрук В.М. Укрепление грунтов. М.: Транспорт, 1965. - 340 с.

19. Бенштейн Ю.И. Исследование взаимодействия гидратных образований цементного камня с заполнителем. дисс. канд. техн. наук — М. 1971 - 145 с.

20. Богдан В.А., Бусел А.В., Коваль Я.Н., Соломатов В.И. «Строительный раствор для кладки кирпича», А.С., 958371 СССР МКИ С 04 В 24/18. Открытия и изобретения. 1982-№34.

21. Ботвина JI.M. Строительные материалы из лессовидных суглинков. Т.: Укитувчи, 1984 - 128 с.

22. Будников П.П. Реакции между каолином и гидратом окиси кальция в условиях гидротермальной обработки// Труды совещания по химии цемента. промстройиздат, 1956 - с.34-37.

23. Будников П.П., Келлер И.М., Лаврович О.С. Изучение влияния глины различного минералогического состава на свойства глиноземистого строительного материала. М.: Изд-во Академии архитектуры СССР, 1952, т.87, №6 - с.625-628.

24. Будников П.П., Колбасов В.М., Пантелеев А.С. О гидратации алюмосодержащих минералов в присутствии карбонатных микронаполнителей. // Цемент. 1961. № I - с.5-9.

25. Будников П.П., Некрич М.И. «Влияние карбонатных пород на физико-механические свойства портландцемента», Бюллетень строительной техники, М., 1948, № 9.

26. Булычев Г.Г. «Пластификатор для цементных растворов и бетонов», Бюллетень изобретений, 1951, № 2.

27. Бутт Ю.М., Колбасов В.М. «Влияние состава цемента и условий твердения на формирование структуры цементного камня», Труды У1 Международного конгресса по химии цемента. М., Стройиздат, 1976, т.2, Кн.1.

28. В сб. Применение мелких песков в бетоне и метода подбора состава бетона. -М.: Госстройиздат, 1961.

29. Вегнер Г.В. Физико-химия процессов активации цементных дисперсий. Киев: Наукова думка. 1980.

30. Венюа М. Цементы и бетоны в строительстве. / Пер. с фр. Ф.М. Иванов, Д.В. Свенцицкий; под ред. Б.А. Крылова. М.: Стройиздат, 1980. -415 с.

31. Волженский А.В. О вяжущих свойствах сырых глин.// «Строительные материалы» 1933-№8.

32. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества, учебник для ВУЗов. М.: Строиздат, 1986 - 464 с.

33. Волженский А.В., Фрейдин К.Б., Карнаухов Ю.П. Мелкозернистые бетоны на тонкодисперсном песке.//Заводская технология сборного ж/б: сб.тр./ВНИИЖелезобетон. М.: 1972, вып. 19 - с. 47-53.

34. Волженский А.В., Чистов Ю.Д. Дисперсность портландцемента и ее влияние на микроструктуру и усадку цементного камня. // Цемент, 1971. -№7.

35. Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников B.C. Минеральные вяжущие, СИ, М, 1973.

36. Гальперина М.К., Носова З.А., Чернов В.А. Изменение количества связанной воды в глинистых суспензиях при разжижении под действием электролитов. Труды НИИСтройкерамики, вып. 10 М.: Промстройиздат, 1955 - с.42-48.

37. Гезенцвей Л.Б. «Дорожный асфальтобетон», М., Транспорт, 1976.

38. Гордон С.С. Пески для бетонов. Москва, Стройиздат, 1957.

39. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. «Методы физико-химического анализа вяжущих веществ», М., Высшая школа, 1981.

40. ГОСТ 5382-91 «Цемент и материалы цементного производства. Методы химического анализа».

41. ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные». Общие технические условия.

42. ГОСТ 4.233-86 СПКП. Строительство. Растворы строительные. Номенклатура показателей.

43. ГОСТ 12730.378 Метод определения водопоглащения. Государственный комитет СССР по делам строительства от 22.12.78 №242.

44. ГОСТ 8736-94-78. Песок для строительных работ. Методы испытаний. -М.: Издательство стандартов, 1995- 12с.

45. ГОСТ 24640-81. Добавки для цементов: Классификация. Введ. С 01.01.82. М.; Изд. стандартов. - 1981. - 3 с.

46. ГОСТ 24211-2003. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия.

47. Грим Р.Е. Минералогия и практическое использование глин. М.: Мир, 1967-5 Юс.

48. Дворкин Л.И., Соломатов В.Н., Выровой В.Н., Чудиновский С.М. Цементные бетоны с минеральными наполнителями. Будивельник, Киев, 1991, 135 с.

49. Денисов А.И. «Исследование строительных растворов для стен и облицовки высотных зданий», Автореф. дисс. к. тех. н., М., 1953.

50. Десов А.Е. О структурной вязкости цементного теста, раствора и бетонной смеси, М., СИ, 1950.

51. Джайлис И., Ингрем Б. «Адсорбция растворов на поверхности твердых тел», М., Мир, 1986.

52. Домокеев А.Г. «Строительные материалы», М., Высшая школа,1989.

53. Дохер Ф.Х., Рихартц В. Исследование механизма гидратации цемента. // Шестой международный конгресс по химии цемента: Труды в 3-х томах. Под ред. А.С. Болдырева. М., Стройиздат, 1970 - т.2, кн.1 - с 122-133.

54. Житкевич Н.А. Бетон и бетонные работы. С. Петербург: СПБ, 1912-524 с.

55. Забегаев А.В., Алимов Л.А., Воронин В.В., Головин Н.Г. Использование продуктов переработки железобетонных конструкций сносимых зданий. 1-я Всероссийская конференция по бетону и железобетону. М. 2001.

56. Звегинцева С.Ю. «Растворы с применением отработанных формовочных смесей», Автореф. дисс. к.тех.н., М., 1991.

57. Козлов В.В. Сухие строительные смеси: Учебное пособие. М.: Изд. АСВ, 2000.

58. Колбасов В.М. Исследование влияния карбонатных пород на свойства цементов различного минералогического состава. Автореф. дисс.канд.техн.наук. 05.23.05. -1960. 24с.

59. Комар А.Г., Величко Е.Г. Теоретические основы применения минеральных добавок к вяжущим веществам в бетоне. // Повышение технологичности и снижение материало-энергоемкости сборного железобетона: Сб. науч.тр. ВНИИ железобетона. -М.: 1982. С. 45-51.

60. Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко JI.M. «Технологии производства строительных материалов», М., Стройиздат, 1990.

61. Корнилович Ю.Б. Исследование прочности растворов и бетонов. -Киев.: Госстройиздат УССР, 1960 105 с.

62. Котов И.Т. «Исследование прочности растворов и кладки с применением пластификаторов», Строительная промышленность, М., 1951, №12.

63. Котов И.Т. «Исследование растворов для кладки крупных блоков и обычной кладки с применением местных вяжущих и зол ТЭЦ», Научно-технический отчет лаборатории каменных конструкций ЦНИПС, М., 1953.

64. Ксинтариса В.Н. «Использование вторичного сырья и отходов производства. Отечественный и зарубежный опыт, эффективность и тенденции»., М., Экономика, 1983.

65. Куатбаев К.К. Взаимодействие портландцемента и его составаляющих с полевошпатными и глинистыми материалами в условиях гидротермальной обработки.// Сборник трудов Алма-атинского НИИСтройпроекта. Алма-ата: 1966, №8 (10).

66. Кублинь И.Х., Дзенис В.В. Виброактивация цементного теста с добавками поверхностно-активных веществ и микронаполнителей.

67. Автоматизация и усовершенствование процессов приготовления, укладки и уплотнения бетонов. -М.: Госстройиздат, 1960.

68. Курбанова З.Г., Гулиева П.А. Многокомпанентные цементы на основе местного, карбонатного и песчаного сырья: Тем. сб. научн. трудов/ПИИСМ им. С.А. Дадашева. Баку: 1985. - с.54-57.

69. Ланге Ю.В. К вопросу об эффективности применения очень мелких песков с добавками ПАВ в дорожном строительстве.// Исследование дорожного бетона с комплексными химическими добавками: Тр. Союздор Нии. -М.,1984. с.57-72.

70. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Гаршин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. -М,СИ, 1977.

71. Ли Ф.М. Химия цемента.- М.:Госстройиздат 1961, 368 с.

72. Лория. А.Р. «Разработка способа повышения прочности сцепления раствора с силикатным кирпичем», Автореф. дисс. к.техн.н., Тбилиси.

73. Любимова Т.Ю. Особенности кристаллизационного твердения минеральных вяжущих в зоне контакта с различными твердыми фазами (заполнителями).// Физико-химическая механика дисперсных структур: сб. тр. -Недра, 1966-С.269-276.

74. Мадорский Э.Б. «Изучение и применение товарных строительных растворов с полуфункциональной добавкой», Автореферат, дисс. к. техн. н., М., 1972.

75. Малинин В.И. «Сухие смеси для строительных растворов», Автореф. дисс. к. техн. н., М. 1966.

76. Мерик Д.И., Вон Е.М. Конгресс по химии цемента и его рекомендации по использованию современных видов цемента./Пер. с фр. Т.И. Таташиной; Всесоюз. центр переводов. -М.: 1983. 48с.

77. Молчанов В.И., Юсупов Г.С. Физические и химические свойства тонкодисперсных материалов. -М.: Недра, 1981 160с.

78. Морозов С.С. Цементирующая способность глинистых частиц некоторых грунтов СССР.// Ученые записки МГУ. Вып. 14. М.: Изд-во МГУ, грунтоведение, 1951 - с.39-46.

79. Никитина Н.В. «Исследование гидрофобизирующего карбонатного пластификатора в строительных растворах», Автореф. дисс. к. техн. н., М. 1960.

80. Николаев Б.И. Состав растворов и бетонов в зависимости от размеров и формы зерен материалов. Петербург 1914.

81. Новопапшн А.А. Использование глинисто-карбонатных шламов в строительных растворах», Реф. информ., ВНИИЭСМ, М., 1976, Вып.8.

82. Новопапшн А.А. «Отходы промышленности в производстве строительных материалов» Куйбышев. 1984.

83. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. -Киев: Изд-во АН УССР, 1961 180 с.

84. Ольгинский А.Г. исследования влияния минералов заполнителя на формирование структуры гидротируемых цементов. Диссертация на соискание ученой степени на звание к. техн. н.-Харьков, 1969. - 124с.

85. Осокин А.П., Арзамазцев Г.И., Пироцкий В.З. Механоактивация цемента при совместном измельчении клинкера с габбро, гранитом и стеклом. МЗТИ,М., 1984,11с.

86. Патент №2363679. Кладочный раствор. -М.: МГСУ, 08/2009.

87. Патент №3853570. США. Состав цемента: Изобретения за рубежом.-1974. №24.

88. Под. ред. Попова Н.А.»Инструкция по изготовлению растворов с добавкой глины для каменной кладки» НИИорсельсстрой. М. 1955.

89. Под. ред. Попова Н.А. «Вопросы повышения стойкости строительных растворов и бетона гидрофобизирующими поверхностно-активными добавками» М. Промстройиздат. 1957.

90. Под. ред. Френкеля И.М. «Легкий пластифицированный цементно-песчаный раствор для монолитных стен» Исследования технологии бетона. Сб.ст. М.Стройиздат. 1950.

91. Полак А.Ф., Бабаков В.В. Влияние дисперсности цемента на прочность его гидратации. // Цемент. 1980. №9. — с. 15-17.

92. Полковникова Г.А. «Влияние карбонатных добавок на физико-механические свойства портландцемента и применение их в растворах и бетонах» Труды Горьковского инженерно-строительного института. 1957 — вып.26.

93. Попов Л.Н. «Строительные материалы из отходов промышленности» Сер. Строительство и архитектура. -М. 1978 - №6.

94. Попов Л.Н. Применение подмыльного щелока в качестве пластификатора строительных растворов» М. — Госстройиздат. 1963.

95. Попов Н.А. Цементно-глиняные и другие смешанные растворы для каменной кладки. Диссертация на соискание ученой степени д. техн. н. М.: 1939.-463с.

96. Ребиндер. П.А. Структурно-механические свойства глинистых пород и современные представления о физико-химических коллоидах. Тр. Совещание по инж. геолог, св. горных пород и методам их изучения, т.1 -м.: Изд-во АН СССР, 1958.

97. Ребиндер П.А. «Поверхностно-активные вещества» М.: Знание.1961.

98. Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона. НИИЖБ, М, 1982.98. «Рекомендации по применению золы, шлака в бетонах и строительных растворах». М. 1977.

99. Саталкин А.В., Кубланова М.Б. «Влияние добавок ПАВ на основные свойства цементных растворов и бетонов» Журнал прикладной химии. М. 1950-вып. 10.

100. Скрамтаев Б.Г., Баженов Ю.И. Исследование свойств бетона на мелких и крупных песках.// Применение мелких песков в бетоне и метода подбора состава бетона: Сб. тр. М.: Госстройиздат, 1961. - с.152-161.

101. Соловьев В.И. «Улучшение технических свойств в бетонах ОМД» Автореф. дисс. канд. техн. н. М.1979.

102. Сорокер В.И. «Пластифицированные растворы и бетоны» М. Промстройиздат. 1953.

103. Сорокер В.И. «Пластификаторы для растворов и бетонов в строительстве в угольной промышленности». М. Промиздат. 1951.

104. СП 82-101-98. Приготовление и применение растворов строительных.

105. Справочник по бетонам и растворам. Будивельник. Киев. 1979.

106. Сычев М.М. Проблемы развития исследований по гидратации и твердению цементов.// Цемент, 1981. №1 - с.79.

107. Тимашев В.В., Ханцрик И.» Формирование высокопрочной структуры цементного камня// Труды ин. МХТИ. 1981. - Вып. 118. - с.89-95.

108. Трескина Г.Е. Неавтоклавный газобетон с использованием пылевидных отходов сушки песка, — дисс. канд. техн. наук. 0 М., 2001-170с.

109. Тюменцева О.В. Исследование влияния минералогического состава грунтов при комплексном их укреплении цементом и другими веществами в условия Западной Сибири// Тр. Союздорнии. М., 1968. - Вып.29.

110. Хигерович М.И. «Строительные растворы для высотных зданий» Материалы совещания 27-30 мая. 1949 года по наружной облицовки высотных зданий. М. Госстройиздат. 1950.

111. Хигерович М.И., Байер В.Е. «Гидрофобно-пластифицирующая добавка для цементов, растворов и бетонов». М. Стройиздат. 1979.

112. Чистов Ю.Д. Технология и свойства песчаного и ячеистого бетонов неавтоклавного твердения барханных песков. дисс. докг. техн. наук - М., 1995-408.

113. Чехов А.П., Сергеев A.M., Дибров Г.Д. Справочник по бетонам и растворам. 2-е изд. перераб. и доп. Киев, Будивельник, 1979.

114. Шейкин А.Е. Структура, прочность .и трещиностойкость цементного камня. Стройиздат. М, 1972.

115. Шварцман З.М. Новые пластифицирующие добавки в, строительные растворы взамен извести и глин. Строительная промышленность. М. 1050 №10.

116. Шлеина JI.JI. Растворы для кладки с добавкой пескового пластификатора» ЦНИПС-1. Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.1953.

117. Шпынова Л.Г. «Формирование и генезис микроструктуры цементного камня» Киев. Высшая школа. 1975.

118. Юнг В.Н. «Основы технологии вяжущих вяществ» Госстройиздат.1951.

119. Сборник десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство формирование среды жизнедеятельности. - М.:МГСУ. 2007.

120. Сборник десятой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов

121. Строительство формирование среды жизнедеятельности. - М.:МГСУ. 2009.

122. Сборник «Инновационные научно-технические и научно-методические разработки МГСУ». М.: МГСУ. 2007.

123. Вестник МГСУ. М.: МГСУ. 2/2009.

124. Blaha Т, Tedliska Т, Slefanisin Т Redulance tuhnuti Gemne mletnoh cementy Stavino, 1985, N7, 890.

125. Brook-Bradly "Soil-cement in Coarilry Work". Roads and Road Construction 1954, 11.

126. Guide to the selection and of hydraulic imines. J. of ACJ, 1985, N6,p.901-929.

127. Idorn G.M., Thaulow N. Cement and Concrete. Res. 1983, N5,p. 739743.

128. Malhaurd V.M. Use of mineral ad mixtures for specialized concretes. Concrete inter, 1984 v.6, N4, p. 19-24.

129. Noble D.F. Reactions and strength development in Portland cement-clay mixtures// Highway Research record. 1967. - №198/.

130. Rulik Т., Modifikavane rychlevarke Vycokopernostop cementy. Stavino, 1980, N 7-8/

131. Stoker P.F. The Chemical aspects of the Cement Stabilization of Heavy Clays., "Constructional Review", 1963, 36, №9.

132. Van Ardt T.H.P. and visseps Calcium hydroxide attack on feld spat and clays possible relevanel tu cement-cygregat reaction, R7, p. 643-648.

133. Winterkorn H., Yibbs H.I., Freshman R.G. "Surface chemical factors of importance in the hardening of soils by means of portlandcement" National Research Council High-way research board Proceeding 22 Annual Meeting 1942, Washington.

134. Zugwig V, Shnuete H.E. Line combination and New componential the Trass-Line Reactions Zement-Kalk-Gips, 1963,16 (10), p/421-431.