автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Фторангидритовые композиты для малоэтажного строительства

ГТБ ^

7 '|Н97 На правах рукописи

АНИКАНОВА ЛЮБОВЬ АЛЕКСАНДРОВНА

ФТОРА11ГИДРИТОВЫЕ КОМПОЗИТЫ ДЛЯ МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск -1997

Работа выполнена в НИИ строительных материалов при Томской государственной архитектурно-строительной академии

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

А.И. Кудяков

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

Ю.М. Федорчук Официальные оппоненты - доктор химических наук, профессор

Ф.Г.Унгер

Ведущая организация - АОЗТ Томский завод керамических материалов

Защита диссертации состоится 14 марта 1997 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 064.41.01 в Томской Государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 634003, г, Томск, пл. Соляная 2, корпус 5, аудитория 307.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке академии.

Автореферат разослан /О февраля 1997г.

Ученый секретарь

- кандидат технических наук, доцент А.П. Шешуков

и изделии

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Возрастающий интерес к возведению малоэтажных жилых и производственных зданий предполагает использование материалов с применением местного нестандартного сырья и отходов промышленности. Использование таких материалов обеспечивает ресурсо - и энергосбережение и позволяет решать ряд экологических проблем.

В качестве сырья для производства строительных материалов могут использоваться вторичные продукты промышленности, например, фторангидрит (ФТА), побочный продукт производства различных фторидов, содержащий в составе, в основном, безводный сульфат кальция, остаточную серную кислоту и фторид кальция.

В России ФТА практически не применяют в строительстве. Так, например, из 6 тыс. т ФТА Сибирского химического комбината лишь незначительная часть его используется в качестве добавки при производстве цемента на Яш-кинским цементном заводе. На Ачинском глиноземном комбинате запасы ФТА в отвалах ежегодно увеличиваются па 100 тыс. т, и при этом,также не используются. Это связано с недостаточной изученностью вопросов нейтрализации остаточных кислот ФТА различных предприятий, процессов изменения свойств при хранении ФТА и получения его на основе композиционных материалов, требуемой прочности и долговечности.

В основу исследований в диссертационной работе положены результаты НИР научно-исследовательского института строительных материалов при Томской Государственной архитекутурно-строительной академии и кафедры строительных материалов, направленные на получение вяжущих композитов и безобжиговых стеновых материалов на основе побочных продуктов производства для малоэтажного строительства.

Работа выполнялась в соответствии с региональной программой по теме: "Технология производства безобжиговых стеновых материалов для малоэтажного строительства на базе извесгково-кремнеземистых вяжущих и наполнителя из местного минерального и органического сырья, преимущественно огходов промышленности", по договорам с предприятиями и гранта по фундаментальным исследованиям в области архитектуры и строительных наук, утвержденным Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации.

Целью работы является разработка приемов регулирования процессов структурообразования строительных композитов на основе ФТА и технологии производства стеновых материалов для малоэтажного строительства. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• обоснование и разработка способов химической и механо-химической модификации ФТА с целью получения вяжущих композитов;

• исследование технических характеристик ФТА в зависимости от времени его хранения;

• разработка метода расчета количественного содержания химических добавок и побочных продуктов различных производств, для получения строительных материалов;

• проведение физико-химических исследований, с целью изучения фазовых изменений в процессе структурообразования фторангидритовых композитов;

• изучение свойств модифицированных фторангидритовых композитов;

• разработка технологических приемов изготовления стеновых материалов с использованием легких заполнителей и поризованных композиций на основе отвального ФТА

• проведение опытно-промышленных испытаний, технико-экономическое и экологическое обоснование использования фторангидритовых стеновых материалов.

Научная новизна работы. Установлены закономерности активации кислого и отвального ФТА с низким и высоким содержанием водорастворимого сульфата кальция, что позволило создать научные предпосылки для разработки новых фторангидритовых композитов и технологий на его основе. При этом :

• выявлено, что при активации кислого ФТА добавками щелочных гидроксидов, щелочноземельных и амфотерных оксидов, образуются активаторы твердения и дополнительные структурообразующие компоненты фторангидритовых композитов. Это позволило предложить пути модификации фторангидритовых смесей вторичными продуктами производства, содержащими однотипные катионы и анионы;

• разработана комплексная щелочная добавка, включающая КОН, N^0 или ИаОН, МцО, введение которой во фторангидритовые композиты позволяет обеспечить нейтрализацию остаточных кислот с образованием активаторов твердения нерастворимого ангидрита, преимущественно сульфата калия или натрия и сульфата магния, а также сингенита или глауберита, гексагидрата сульфата магния и эпсомита, которые формирует структуру композитов с высокими физико-механическими характеристиками (Ас. 1701669 );

• установлено, что при формировании структуры твердения композитов на основе отвального ФТА с высоким содержанием водорастворимого сульфата кальция, золы ТЭЦ и портландцемента образуются низкоосновные гидросиликаты кальция группы С8Н(В), что позволяет получить долговечные композиты, твердеющих в различных условиях. Разработаны составы композитов и технологические параметры их получения;

• установлено, что при обработке древесины активатором твердения, в виде раствора сульфата калия возрастает адгезионная прочность фторангидри-

о

топого теста к древесному заполнителю. Это позволяет улучшить экеплутацн-ониые сиойства строительных блоков с использованием древесного 'заполнителя.

На защиту выносятся :

- результаты исследований физико-химических свойств кислого и отвального Ф'ГА;

• закономерности по влиянию комплексных добавок на процессы активации кислого ФТА;

« результаты исследований процессов структурообразосапия и физико-механические свойства фторангидритовых композитов, модифицированных комплексными добавками с использованием побочных продуктов производств;

• результаты исследований физико-механических свойств и долговечности фторангидритовых композитов;

• составы и технология изготовления стеновых изделий из фгорашидритовых композитов.

Объектами исследований в работе служили: ФТА кислый и отвальный, химические добавки и побочные продукты различных производств, модифицирующие ФТА.

Практическая значимость и реализация работы:

• показана возможность получения быстратвердеющего вяжущего н:> основе ФТА;

» разработал способ активации отвального Ф'ГА с целью получения композитов повышенной прочности и долговечности:

» разработаны составы и технология фторангидритовых строительных композитов;

» разработаны технические условия для изготовления стеновых блоков на основе фторангидритовых вяжущих по заказу лСибакадемстроя»';

• проведены промышленные испытания композитов на основе ФТЛ при изготовлении стеновых блоков в количестве 1200 шт. На Томском заводе керамических материалов и изделий;

• разработаны рекомендации по изготовлению декоративных колонн храма Сергия Радонежского на основе ФТА в г. Томске.

Полученные в работе результаты используются в учебном процессе кафедры «Строительные материалы и технологии» ТГАСА.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Региональной конференции научно-технических разработок и идей «Экология - 89» (Томск ,1989г), Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение долговечности сельскохозяйственных зданий и сооружений»(Челябинск, 1990г), на научно-технической конференции «Использование отходов промышленности в производстве строительных материалов» (Новосибирск. 1593г.). на республиканской научно-технической конференции «Материалы, технология, организация строительства» (Новосибирск, 1995г.), на международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995г.), на научно-технических конференциях ТГАСА и НИИ СМ при ТГАСА. '

Публикации. Основное содержание работы и ее результаты опубликованы в 11 работах.

Экспериментальные исследования проводились в лабораториях НИИ СМ при ТГАСА ТГАСА ТГПУ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, б глав, выводов и приложений, содержит 165 страниц, 36 рисунков, 40 таблиц, список литературы из 117 наименований.

Автор благодарит к.т.н. II.П. Душенина, к.х.н. JI.H. Пименову, к.т.и. Б.В. Саламатина за оказанную помощь и консультации при выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность тематики исследований, дана общая характеристика работы.

В первой главе содержатся материалы литературного обзора по результатам исследований технологии утилизации и свойств строительных композитов на основе ФТА.

Анализ литературных данных показал, что ФТА является потенциальным источником сырья для изготовления строительных материалов.

Вещественный состав ФТА различных предприятий неоднороден и изменяется в зависимости от качества сырья, концентрации серной кислоты технологии производства. Поэтому использованию ФТА должно предшествовать глубокое изучение вещественного состава ФТА отдельно взятых предприятий.

При утилизации ФТА появляется возможность решения рада проблем:

• использование дешевого местного сырья для получения строительных . композитов;

• экологическая защита окружающей среды;

• освобождение территорий, занимаемых отвалами.

Вопросами утилизации и получение стеновых материалов для малоэтажного строительства занимались Б.П. Ильинский, Б.Н., Ласкорин, Ю.Г. Мещеряков, А.Н. Родин, М.Ф. Чебуков и другие ученые.

Нейтрализацию остаточной кислоты ФТА предлагается осуществлять различными материалами, чаще всего известью или известняковой мукой. Однако строительные композиты на основе ФТА, нейтрализованные известью, отличается замедленным структурообразованием и низкой прочностью.

В работах Д.А. Ребиндера, В.Б. Ратинова, Г.И. Розенберга, М.М. Сычева, А.В. Ферронской, Д.И. Чемоданова, показано, чть на гидратацию и твердение вяжущих, содержащих сульфаты кальция влияют различные факторы : вид сырья, способы его переработки, температурно-влажностпые условия.

Анализ литературных данных по вопросу механизма твердения гипсовых вяжущих и вещественный состав ФТА позволили предположить, что кристаллизация фторангидритовых композитов будет проходить по механизму твердения ангидрита. Однако наличие во ФТА примесей, адсорбированных на поверхности кристаллов, неоднородный химический сослав ФТА различных предприятий значительно затрудняет изучение процессов гидратации фторан-гидритового вяжущего.

Одним из путей управления и ускорения структурообразования фторангидритовых композитов является выбор добавок для нейтрализации и ускорения структурообразования кислого ФТА (первичных активаторов) и отвального .ФТА (вторичных активаторов).

Проведенный анализ литературных работ показал, что исследования процессов структурообразования, разработка технологии приготовления и выбор области применения фторангидритовых композитов в строительстве представляет значительный научный и практический интерес.

Во второй главе приведены результаты исследований характеристик используемых материалов и методы проведения экспериментальных исследований.

В качестве сырьевых материалов использовался ФТА Сибирского химического и Ачинского глиноземного комбинатов, зола Томской ГРЭС - 2, зола Новосибирской ТЭЦ - 3, формовочная смесь, водно-солевые маточники НП ХФО «Органика» г. Новокузнецка и различные химические добавки. В качестве легких заполнителей использовалась стружечно-опилочная смесь и топливный шлак от сжигания Кузнецких углей.

При проведении исследований по механохимическон активации Ф'ГА использовались установки, обеспечивающие измельчение путем истирания с частичным динамическим воздействием, давления с истиранием, истирания.

В работе использованы современные методы физико-химических исследований: рентгенофазовый, дифференциально-термический, Ик-спектроскопический, электроино-микроскопический. Применялись методы математического планирования эксперимента и статистическая обработка их результатов на ЭВМ. При изучении свойств фторапгидритового вяжущего и композитов на его основе использованы методы испытаний, регламентированные нормативными документами.

В третьей главе приводятся результаты исследований свойств кислого ФТА, модифицированного щелочными, щелочноземельными и амфотерными оксидами, а также их комплексами, с целью нейтрализации остаточных кислот и получения вяжущих композитов на основе ФТА.

При проведении исследований использовались добавки полифункционального действия, которые при взаимодействии с ФТА нейтрализуют остаточную кислоту и участвуют в процессе твердения, с образованием нерастворимых и малорастворимых соединений. При обосновании выбора добавок за основу выбрана классификация добавок В.Б. Ратинова и Т.М. Розенберг по механизму их воздействия на гипсовые вяжущие. При разработке составов композитов была установлена эффективность использования добавок гидроксидов щелочных металлов (КОН, ЫаОН), щелочноземельных (М§0, СаО) и амфогерных (АЬОз, РегОз) оксидов, которые являются нейтрализующими компонентами и, в то же время, обеспечивают образование модифицирующих добавок с одноименным анионом в исходном материале.

При выборе и определении оптимального содержания добавок в композиции принят параметр прочности на сжатие затвердевших образцов.

Установлено, что максимальная прочность достигается при введении ':•:;■■ вимолярного количества КОН и ЫаОН.

Оптимальное количество добавки должно быть таким , чтобы при нейтрализации остаточной серной кислоты образовалось не более 2 % ЮЖ).» или Ма^ЯОт, что соответствует содержанию остаточной кислоты во Ф'ГА не более 1.7 %. С! повышением содержания кислоты во ФТЛ наблюдается снижение прочности п требуете.',' введение комплексных добавок, обеспечивающих образование не менее двух добавок с одноименным анионом. По мнению В.Б. Ратинов», снижение прочностных характеристик вяжущих при использовании добавок в количестве, превышающем оптимальное, объясняется образованием сложных соединений в межпоропом пространстве, вызывающих расклинивающее действие.

При исследовании влияния комплексных добавок на свойст ва фторангнд-ритовых композитов установлено, что.при рН смсси 7,0 - 7,5 максимальная прочность получена с добавками N3011 и МуО.

На рис. 1 приведена зависимость изменения прочностных характеристик фторангидритовых композитов в зависимости от содержания остаточной серной кислоты. Анализ полученных данных показал, что при увеличении содержания остаточной кислоты во ФТА более 3 % наблюдается устойчивое снижение прочности. Это связано с активным влиянием образующегося М^'От па процессы структурообраловапня ФТА, которое заключается в образовании дополнительных структурообразующих вещест в типа гсксагидрата сульфата магния и эпсомита.

Установленная зависимость между значением рН и оптимальным содержанием комплексной добавки позволила высказать предположение о возможности контроля требуемого количества добавки параметром рН, при изменяющемся содержании остаточной кислоты во ФТА

Содержание остаточной кислоты Рис.1. Изменение прочности фторангидритовых композитов

в зависимости от содержания НгБСМ во ФТА,с оптимальным количеством добавок МаОН, 1^0 в возрасте : 1 - 1 сутки; 2-3 суток; 3 - 7 суток; 4-28 суток. Исходя из этого, было обосновано и установлено значение параметра, при котором обеспечивается завершенность процесса нейтрализации. Установлено, что процесс нейтрализации протекает очень быстро и заканчивается через 60 - 100 е., т.е. осуществляется на стадии перемешивания компонентов при приготовлении фторангидритовых смесей. Это позволяет осуществлять операцию нейтрализации и активации одновременно в процессе перемешивания.

Для определения оптимального содержания комплексной добавки при совместном влиянии каждого компонента на прочность фторангидритовых композитов использовался трехфакторный ротатабельный план второго порядка. Математическая обработка проводилась на персональном компьютере, с использованием метода наименьших квадратов. Анализ полученных математических моделей позволил установить составы композитов, обеспечивающие полу-

чение искусственного фторангидритового камня с максимальными прочностными характеристиками.

Для более глубокого понимания явлений, происходящих в процессе структурообразования фторангидритовых композитов проведены физико-химические исследования составов с различными добавками. Формирование структуры твердения происходит преимущественно за счет образования дву-гидрата сульфата кальция,с образованием активаторов твердения и дополнительных структурообразующих веществ. Так, при введении комплексной добавки , содержащей МаОН, Л^О уплотнение и упрочнение структуры твердеющего камня происходит с образованием глауберита, гексагидрага сульфата магния и эпсомита. Разработаны составы композитов, в которых химические добавки полностью или частично заменены побочными продуктами производств, содержащими однотипные катионы и анионы. Рассмотрено влияние полиминеральных добавок микронаполнителей основного и кислотного характера в виде зол Новосибирской ТЭЦ-3, формовочной смеси. Для оценки качества и требуемого количества микронаполнителей в композитах,нами предложено использовать показатель кислотоемкости Пк. За величину Пк принимали количество 0.1 нормального раствора соляной кислоты, необходимого для нейтрализации ЮОг микронаполнителя.

Высокие прочностные характеристики образцов получены на основе ФТА и формовочной смеси, а также смесях с комплексными добавками золы ТЭЦ, ИаОН, Р^О. Анализ режимов перемешивания различных композитов позволил установить оптимальную последовательность загрузки и перемешивания компонентов: вначале загружается ФТА и зола в виде суспензии и перемешивается в течении 1.5-2 мин. В процессе перемешивания частично нейтрализуется кислый ФТА и одновременно осуществляется кислотная активация частиц зо- . лы. Затем вводятся добавки ИаО и М§0, смесь дополнительно перемешивается для нейтрализации остаточной кислоты и гемогенизации смеси.

1-1

Проведенные физико-химические исследования композитов с оптимальным количеством формовочной смеси показали, что в раннем возрасте оксид кремния частично связывается в гарегигит и гехленпг, п и поздппг сроки твердения содержание оксида кремния значительно уменьшается. При твердении композитов происходят процессы прирасташш новообразований к частицам формовочной смеси, являющимися подложками для кристаллических новообразований. Аналогичные процессы происходят при твердении фгорангидрито-вых композитов с золой ТЭЦ и комплексными добавками,с дополнительным образованием силикатов кальция и карбоалюминатов.

В четвертин главе изучены процессы гидратации и структурообразова-пия ФТА, нейтрализованного цементной пылью при храпении в отвалах в течении 12 месяцев, с целью создания технологии но утилизации ФТА Ачинского глиноземного комбината. Установлено, что при хранении ФТА сравнительно медленно переходи г в дигидраг, при этом повышается плотность его зерен с 2.5 г/смЗ до 2.56 г/смЗ, увеличивается количество химической связанной воды с 2.1 % до 3.1 %. По результатам исследований обоснована пригодность отвального ФТА в качестве ангидритового сырья в производстве строительных материалов. Разработаны пути регулирования процессов структурообразовання способом мехамохимической активации. При проведении исследований использовались установки, обеспечивающие измельчение за счет истирания и частичного динамичного воздействия (шаровая мельница), давления с истиранием (валковая мельница с регулируемым усилием да и лепил) и истирания (малотерка). По критерию энергозатрат и достигаемой прочности рекомендован помол сьгрья в валковой мельнице до удельной поверхности, равной 250 м2/кг.

С целью регулирования процессов твердения фторапгидритовых композитов предложено использование добавок различных солей, с одно и двухвалентными катионами. Наиболее эффективными явились сульфатные добавки. В ранние сроки твердения максимальная прочность (8.6 Мпа) обеспечена во фто-

рангидритовых композитах с 0.5 % КгБОд, при степени гидратации 15 %, а в более поздние сроки - в композитах с 1 % РеБО^-ИЬО, при степени гидратации 18,5 %. Проведенные физико-химические исследования показали, чго высокие прочностные характеристики в композитах с КгйСМ объясняются образованием сингенита, при введении Рс80-4-7Н20 образованием ярозита, являющихся центрами кристаллизации ФТЛ.

Для повышения водостойкости и долговечности фторангидритовых композитов разработаны составы с использованием извести, золы и портландцемента. Оптимальные составы композитов и их свойства приведены в табл. 1.

Установлено, что наиболее эффективным является следующий состав композитов (в массовых процентах) : 50 % ФТА, 20 % портландцемента, 30 % золы ТЭЦ. При этом коэффициент водостойкости затвердевшего фгорангидри-тоцемнтнозолыгого вяжущего (ФЦЗВ) достигает 0,84, при прочности на сжатие в возрасте 28 суток - 34,5 Мпа.

Таблица 1.

Составы и свойства водостойких фторангидритовых композитов

Коэффици Прочность

Нормаль- Сроки схватывания,ч-мин ент раз- 28 суток,

Состав мягчения Мпа

ная начало конец

густота, %

1.ФТА-70%,

зола ГРЭС- 40 3-30 8-00 0,75 '22.0

24%, из-

весть-6%

2.ФТА-70%,

зола Ново- 42 3-15 8-30 0,8 24,2

сибирской

ТЭЦ-3-30%

З.ФТА-50%, *

зола ТЭЦ-

30% , порт- 39 4-00 8-45 0,84 34,5

ландцемент

-20%

Проведенные по комплексной методике исследования показали высокую стойкость образцов в растворах сульфатов, хлоридов, мочевины, азотнокислого аммония, часто встречающихся в агрессивных водах.

Установлена зависимость физико-механических свойств затвердевших фторангидритовых и фторангидритоцементнозольных композитов от условий твердения. После укладки смеси в форму предложено несколько вариантов твердения: в сухих и влажных условиях, в воде и припаривании. Рекомендовано твердение композитов в течении 7-14 суток в сухих и влажных условиях с последующим «дозреванием» на воздухе.

В питон глаие рассмотрены вопросы структурообразования фторангидритовых композитов с древесным заполнителем и шлаком, изучены технические свойства фторангидритовых композитов на основе ФТАВ и ФЦЗВ.

Установлено, что сахаристые вещества древесины не снижают прочностных характеристик композитов на основе отвального ФТА. Предварительная выдержка древесины в растворе активатора повышает прочность контакта вяжущего с древесным заполнителем.

Это объясняется насыщением гидрофильно развитой поверхности древесины ионами калия, а сульфат-ионы, диффундирующие в межклеточные пространства служат стимуляторами коллоидизационных процессов в капиллярах древесины, вызывая упрочняющий эффект в адгезионных слоях. Установленные оптимальные условия формирования контактной прочности композитов были рекомендованы для использования при разработке технологии изготовления малогабаритных стеновых изделий.

На основе ФТАВ и ФЦЗВ расчегно-экспериментальным способом подобраны составы строительных композитов для промышленного использования, в том числе с использованием легких заполнителей и технология их изготовления. В табл. 2 приведены некоторые составы и свойства фторангидритовых композитов.

Таблица 2.

Физико-механические свойства композитов на основе ФТЛВ и ФЦЗВ

"остав Расход компонентов на 1 мЗ, кг Средняя плотность, кг/мЗ Прочность па сжатие , в возрасте 28 суток

ФТЛВ ФЦЗВ шлак стружки Н:0

1 1915 - - - 27 235 2100 12,3

2 1350 660 - - 26 235 2050 13,6

3 - 510 510 - - 255 1200 3,6 ;

4 1090 - 545 - 16 255 1730 8,5 ;

5 1920 - 45 24 245 1710 7,7

Данные композиты рекомендуется использовать для внутренних перегородок малоэтажных жилых и производственных помещений, а таюке наружных стен, с дополнительной изоляцией эффективными утеплителями.

В шестой главе приводятся промышленные испытания составов при изготовлении стеновых блоков и приводятся данные технико-экономической эффективности.

Показана целесообразность применения фторангидритовых композиционных материалов с легкими заполнителями в виде блоков. При изготовлении изделий можно использовать традиционную схему производства безобжиговых стеновых материалов.

Промышленные испытания, проведенные на Томском заводе керамических материалов и изделий показали возможность получения на основе отвального фторангидрита полнотелых блоков,с маркой по прочности 35...50 и пустотелых, с маркой 25...35. По данным Томского областного центра Госсанэпиднадзора и комитета Госкомприроды разработанные материалы безопасны, что позволяет использовать их в строительстве, без каких-либо ограничений.

Обоснование эффективности производства изделий на основе ФТА проводилось с использованием суммарных энергозатрат, связанных с нх произвол-

ством. Технико-экономическая оценка рекомендуемой технологии показала се большую эффективность. Уменьшается на 25 % затраты электроэнергии, а стоимость снижается почти в 2 раза, по сравнению со шлакоблоками, на цементе равной прочности.

Экологическая эффективность композиционных материалов на основе ФТА определяется возможностью использования их в строительстве малоэтажных и производственных помещений, что позволяет решать экологические проблемы, связанные с утилизацией различных промышленных отходов.

В приложениях представлены экспертно-гигиеническое заключение, заключение областного центра Госсанэпиднадзора на ФТА и золу, а также на стеновые блоки, с использованием данных промышленных отходов, рекомендации по изготовлению декоративных колонн храма Сергия Радонежского на основе гипсосодержащих отходов, акт промышленных испытаний и внедрения составов для изготовления стеновых блоков, технические условия на стеновые материалы из гипсосодержащих отходов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности процессов гидратации и структурообра-зования кислого и нейтрализованного ФТА при хранении. Установлено, что при хранении повышается плотность зерен ФТА с 2,5 г/смЗ до 2,56 г/смЗ, увеличивается содержание химически связанной воды с 2,1 % до 3,1 %. Результаты исследований позволили обосновать направление использования ФТА, в качестве ангидритового сырья для производства строительных материалов и изделий.

2. Предложен способ модификации фторангидритового сырья, путем введения щелочных гидроксидов, щелочноземельных и амфотерньгх оксидов, которые позволяют активизировать процессы структурообразования, с образова-

писм активаторов твердения Ф'ГЛ и заполнением норового пространства струк-турообразующимн компонентами.

3. Исходя из критерия получения максимально» прочноеш л нсПтралнза-пии остаточных кислот установлено оптимальное количество комплексной добавки, включающей МаОН, МуО или КОП, МуО, позволяющей обеспечить нейтрализацию остаточной серной кислоты с образованием или К2.ЧО), в количестве не более 2% от массы ФТЛ и сульфата магния, с образованием глаубернта, спнгсппта, гексатпдрага сульфата магния, эпсомша. Комноз.чты с комплексными добавками имеют начало схватывания 19-25мш!., конец - 40-45мнп., прочность па сжатие в возрасте 28 суток - 30-38 Мна.

4. Разработаны состав!.! композитов, в которых химически чистые добавки заменены побочными продуктами производств, содержащие однотипные катионы и анионы. Наибольшая прочность (до 32,0 Мна) обеспечивается введением формовочной смеси. Н раннем возрасте оксид кремния добавки частично связывается в гарстигит и гехлепит, в поздние сроки содержание связанного оксида кремния значительно увеличивается. При твердении композитов происходят процессы прирастапия новообразований к частицам формовочной смеси, являющимися подложками для кристаллических новообразовании.

5. Для отвального Ф'ГА с высоким содержанием водорастворимого сульфата кальция предложено использовать добавки солей с одно и двух валентным и катионами. Наиболее -эффективными явились сульфатные добавки (КгЯО !7е80с7Н:0). Формирование структуры твердения в данном случае определяется образованием двутидрата сульфата кальция, еннгенитаи ярозпта. Но критериям энергозатрат, прочности на сжатие рекомендуется помол исходного ФТА до удельной поверхности равной 250 м2/кг.

6. По критерию коэффициента стойкости (Кс) подобраны оптимальные составы для получения композит ов с добавками портландцемента и золы ТЭЦ для производства стеновых материалов, обладающих повышенной долговечно-

стью. Проведенные по комплексной методике исследования показали, что высокая стойкость образцов наблюдается в сульфатных средах, в растворах хлоридов, мочевины, азотнокислого аммония. При этом коэффициент стойкости композитов составляет 1,1 - 1,25, прочность на сжатие в возрасте 28 суток 34,5 Мпа и коэффициент размягчения - 0,84.

7. Установлено влияние условий твердения на физико-механические свойства ФТАВ и ФЦЗВ. Показано, что твердение ФЦЗВ может осуществляться в сухих и влажных условиях, в воде, при пропаривании. Эффективно твердение образцов в течении 7-14 суток в сухих и влажных условиях с последующим «дозреванием» на воздухе.

8. Разработана технология получения фторангидритовых блоков на основе ФТАВ и ФЦЗВ с использование легких заполнителей. С целью повышения адгезионного контакта заполнителя с вяжущим, заполнитель предварительно перемешивают с раствором активатора твердения.

9. На основе ФТА изготовлены стеновые блоки с плотностью 800 - 2100 кг/мЗ и маркой по прочности 25 - 100. Технико-экономическое обоснование их изготовления на Томском заводе керамических и изделий показало снижение стоимости в два раза, по сравнению со шлакоблоками на цементе равной прочности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Аниканова Л.А., Саламатин Б.В. Облицовочные и стеновые материалы с использованием отходов производства плавиковой кислоты // Экология - 89: Сб. докл. научно-практич.конф. Томск, 1989. - С.22.

2. Саламатин Б.В., Аниканова Л.А. Вяжущие и композиционные материалы на основе отходов производства плавиковой кислоты // Повышение долговечности сельскохозяйственных зданий и сооружений : Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции. - Челябинск, 1990. - С.90.

3. Чемоданов Д.И., Аниканова Л.А. Модифицирование фосфогипса водорастворимыми сульфатами // Создание и исследование новых строительных материалов из местного сырья. - Томск, ТИСИ, 1990. С.65 - 67.

4. Аниканова Л.А., Саламатин Б.В. Использование фторангидрита для изготовления наливных полов // Совершенствование существующих и создание новых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машиностроении, лтрочном производстве и строительстве : Тез. докл. респуб. научн. - техн. конф. - Минск, 1991. - 4.2, - с.4-5.

5. Кудяков А.И., Аниканова Л.А. Стеновые материалы для малоэтажного строительства на базе фторангидрита // Использование отходов промышленности в производстве строительных материалов : Тез. докл. научн. - техн. конф. -Новосибирск, 1993.-с.13-15.

6. Кудяков А.И., Аниканова Л.А. Химическая модификация фторангид-ритовых вяжущих // Материалы, технология, организация строительства : Тез. докл. научн. - техн. конф. - Новосибирск, 1995. -с.31-32.

7. Кудяков А.И., Аниканова Л.А., Душенин Н.П., Федорчук Ю.М., Гузее-ва Т.И. Модифицированное фторангидритовое вяжущее для изготовления стеновых блоков // Проблемы окружающей среды. Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды : Тез. докл. международной научн. -техн. конф. - Томск, 1995. - 260с.

В.. Кудяков А.И., Аниканова Л.А., Душенин Н.П., Матюгина Э.Г. Федорчук Ю.М. и др. Модификация фторапгидритового вяжущего в процессе производства стеновых материалов // Известия вузов. Строительство. - 1995. - N8. -с.61-66.

9. А.с. 1701660 СССР С 04 В 11/06. Композиционный материал / Саламатин Б.В., Аниканова Л.А., А.Г. Недоборов. - N4706550. Заявлено 19.06.89. Опубл. 30.12.91.Бюл.№18.

10. Кудяков А.И., Пименова Л.Н., Романюк Т.Ф., Аниканова Л.А., Шарова В.В. Структурообразование бесцементных вяжущих в композиции с древесным заполнителем//Известия вузов. Строительство. - 1996. -N8. -с.65-69.

11. Кудяков А.И., Аниканова Л.А. Фторангидритовое вяжущее для производства безобжиговых стеновых материалов // Химия и химическая технология. - 1996. - Т.39, N4-5. -с.147-150.