автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Использование техногенных гипсосодержащих отходов в безобжиговых прессованных композитах

Петропавловская Виктория Борисовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В БЕЗОБЖИГОВЫХ ПРЕССОВАННЫХ КОМПОЗИТАХ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2,006-Ч_

На правах рукописи

Петропавловская Виктория Борисовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В БЕЗОБЖИГОВЫХ ПРЕССОВАННЫХ КОМПОЗИТАХ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

* *

с

Работа выполнена в Тверском государственном техническом университете.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Белов Владимир Владимирович

доктор технических наук, профессор Корнеев Александр Дмитриевич

кандидат технических наук, доцент Бурьянов Александр Федорович

Ведущая организация:

ЗАО СК «Тверьгражданстрой», г. Тверь

Защита состойюя 19 октября 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета К 303.001.01 при ОАО «ВНИИСТРОМ им. П.П Будникова» по адресу:

140050 п. Красково, Московской области, ул. К. Маркса, 117

р^С, можно ознакомиться в библиотеке инстшуга

БИБЛИОТЕКА 1

¡ГПМ]

Автореферат разослан 19 сентября 2005 г

Ученый сскро арь диссертационного совета ^ —- Бурмистров В Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство эффективных строительных материалов и изделий, отвечающих современным требованиям по экологичности, основным физико-механическим характеристикам,

доступности и стоимости, важная и нерешенная в полном обьеме задача строительства и промышленности строительных материалов. Ориентация политики государства на малоэтажное строительство требует привлечения в строительную индустрию таких современных материалов и технологий их производства, которые бы позволили существенно сократить использование материальных и топливно-энергетических ресурсов при максимальном использовании местного сырья и отходов.

В России складывается критическое положение с обеспечением гипсового производства качественным природным сырьем. Не каждый регион имеет месторождения гипсового камня, что вынуждает привозить сырье или готовое вяжущее из других областей, а это связано с большими транспортными затратами. Кроме того, даже в тех районах, где имеются запасы природного гипса, оно не всегда отвечает требованиям по качеству. Месторождения требуют сегодня модернизации, реконструкции, что связано с большими капитальными вложениями. Поэтому вовлечение высококачественных техногенных гипсосодержагцих отходов керамической, фаянсовой и других отраслей промышленности в виде отработанных форм для литья в производство строительных материалов и изделий является насущной проблемой сегодняшнего дня.

Использование технологий, исключающих обжиг сырьевых материалов, как наиболее энергозатратных операций при производстве гипсовых изделий, решило бы не только проблему экономии топливно-энергетических ресурсов, но и экологическую проблему, связанную с сокращением промышленных выбросов углекислого газа в окружающую среду, что соответствует требованиям Киотского протокола.

Наряду с необходимостью увеличения объема выпуска гипсовых материалов и изделий по энергосберегающим малоотходным технологиям из гипсосодержащих отходов промышленности, основной задачей стало повышение качества гипсовой продукции, ее прочности, водостойкости, что значительно расширяет область применения гипсовых материалов в строительной отрасли и позволит обеспечить широкие слои населения дешевыми, безопасными, качественными и долговечными материалами.

Актуальность темы определила цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является развитие теории структурообразования дисперсных систем двуводного техногенного 1ипса и разработка способа получения безобжиговых композиционных изделий на основе техногенного двуводного гипса.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение механизма структурообразования дисперсных систем двуводного гипса из гипсосодержащих отходов.

2. Изучение кинегики твердения прессованных гипсовых композитов на основе двуводного техногенного гипса.

3. Определение оптимального зернового состава полидисперсной сырьевой смеси безобжиговых гипсовых строшельных материалов и возможности улучшения свойств изделий путем введения минеральных добавок.

4. Изучение влияния основных технологических параметров на физико-механические свойства безобжиговых гипсовых строшельных материалов из 01 ходов.

5. Разработка способа получения стеновых изделий на основе двуводного техногенного гипса.

Научная новизна

1 Предложен и обоснован механизм структурообразования уплотненных прессованием дисперсных систем двуводного техногенного гипса, базирующийся на зависимости растворимости гипса от размера контактирующих частиц.

2. Разработана физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов за счет использования разной растворимости вещества в бинарной сырьевой смеси двуводного 1ипса нормированного зернового состава

3. Определены характеристики гранулометрического состава сырьевой смеси, необходимые для образования кристаллизационной структуры по негидратационной схеме

4 Обоснована возможность получения гипсовых композиционных сгроительных изделий методом полусухого прессования на основе гипсосодержащих отходов керамических производств Новизна исследований подтверждена патентами РФ № 2169127, 2182138, 2203235,2243179, 2258681.

Практическая значимость. Предложен способ получения изделий на основе гипсосодержащих 01Ходов керамической промышленности по упрощенной схеме в условиях действующих предприятий по производству прессованных с гроительных изделий

Предложен способ оптимизации гранулометрического состава порошка двуводного гипса с учетом механизма структурообразования в системах негидратационного твердения.

Подтверждена эффективность введения извести в качестве структурообразующей добавки для повышения прочности и водосюйкости получаемых изделий.

Предложен метод получения высоко дисперсного гипсового порошка с использованием установки тонкого измельчения минеральных порошков, разработанной на экспериментально-производственной базе ЗАО «Антикорстрой».

Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены на ООО "КСМ", г. Тверь, а также используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций".

Опытное внедрение безобжиговых композитов на основе гипсосодержащих отходов керамической промышленности в производство доказало их высокую эффективность. Использование добавок на основе местных отходов промышленности не только повышает эффективность получаемых изделий, но и решает экологические проблемы.

Работа выполнялась в рамках научного проекта 34040 «Разработка композиций и технологий стенового строительного материала на основе гипсосодержащих отходов промышленности» ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы».

Лцробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Четвертых Академических чтениях РЛАСН (г. Пенза, 1998 г.), международной научно-практической конференции «Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве (г. Белгород, 2002 г.), III международной научно-технической конференции «Надежность, долговечность и конструкции» (г. Волгоград, 2003), II Всероссийском семинаре с международным участием «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» (г. Уфа, 2004 г), Восьмых Академических чтениях РААСН (г. Самара, 2004 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ТГТУ (г. Тверь, 1998 -2004 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

- механизм негидратационного твердения двуводного техногенного гипса в условиях полусухого прессования;

- физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов за счет использования разной растворимости вещества в бинарной сырьевой смеси двуводного гипса нормированного зернового состава;

- результаты исследований структуры прессованных гипсовых композитов на основе двуводного техногенного гипса;

экспериментальные данные о физико-механических свойствах прессованных гипсовых композитов на основе двуводного техногенного гипса;

- способ получения прессованных стеновых мелкоштучных изделий на основе гипса-дигидрата и опилок поперечной распиловки древесины.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и общих выводов. Содержит 173 страницы основного машинописного текста, включая 46 иллюстраций, 31 таблицу, и 2 приложения. Список использованных источников включает 146 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, содержится краткое описание выполненной работы и приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор научных работ, посвященных получению гипсовых строительных материалов на основе техногенного гипсосодержаще! о сырья. Исследованиям этого вопроса посвящены работы Е.А. Амелиной, В.В. Бабкова, В.П. Балдина, П.П.Будникова, A.B. Волженского, П.Ф. Гордашевского, В.В. Иваницкого, И.М. Ляшкевича, Ю.Г. Мещерякова, А.Ф. Полака, Г.С. Раптуновича, В.Б. Ратинова, П.А. Ребиндера, Е.Е. Сегаловой, A.B. Ферронской, В.В. Юнга и других. Отмечено, что в настоящее время получило развитие направление использования давления для формования гипсовых изделий, как фактора, определяющего кинетику фазовых и химических превращений в системе, а также обуславливающего протекание процессов структурообразования и упрочнения материала во времени. Предлагаемые технологические схемы получения прессованных гипсовых изделий из природного или техногенного двуводного гипса базируются на использовании следующих факторов:

- применении высокодисперсного порошка двуводного гипса, частично дегидратированного при помоле;

- частичной дегидратации двуводного гипса в процессе получения изделий;

- введении добавки полуводного гипса.

Таким образом, структурообразование систем на основе двуводного гипса или гипсосодержащих отходов промышленности, так или иначе, обусловлено процессами гидратации полуводного гипса, что естественно усложняет технологический процесс и снижает эффективность производства.

Наиболее перспективным с точки зрения энерго - и ресурсосбережения является направление использования безобжиювой технологии получения гипсовых материалов исключительно на основе гипсосодержащих отходов, без использования традиционного перевода двуводного гипса в вяжущее и его последующей гидратации в процессе производства изделий.

Согласно современным теоретическим основам получения материалов на основе двуводного гипса процесс структурообразования в системе «двуводный гипс - вода» сводится к искусственному созданию в жидкой фазе необходимого уровня пересыщения, сближению частиц исходного двугидрата и образованию между ними кристаллизационных контактов, которые являются наиболее прочными и обеспечивают высокую прочность материала. При реализации процесса структурообразования значительную роль должны играть величина удельной поверхности и гранулометрический состав твердой фазы двуводного гипса, т.к. прочность дисперсных структур определяется в первую очередь числом контактов на единичной площади сечения. При этом число контактов зависит Ol размера частиц и способа их упаковки. Использование давления прессования, как внешнего фактора, обеспечивающего необходимое для

возникновения кристаллизационных контактов сближение частиц, позволит получать изделия на основе техногенного двуводною гипса с достаточно высокой прочностью.

Производство мелкоштучных стеновых изделий и облицовочных плит может быть организовано на предприятиях по производству строительных материалов с использованием имеющегося на них оборудования или выпускаемого современными отечественными машиностроительными предприятиями.

По результатам литературного обзора определены цели и задачи исследования.

Во второй главе приводятся характеристики использованных материалов, описание методик, применявшихся в исследованиях. Для проведения исследований использовался двуводный техногенный гипс - отработанные формы Конаковского фаянсового завода, полученные литьевым способом из полуводнош гипсового вяжущего марки Г- 6 Б III Пешеланского гипсового завода. По содержанию дигидрата сульфата кальция, согласно проведенному химическому анализу, данный отход относится к первому сорту и практически не содержит примесей (содержание Са804 • 2 Н20 - 98,54 %). По результатам ДТА и рентгенофазового анализа двуводный техногенный гипс Конаковского фаянсового завода содержит незначительное количество ангидрита и примесей полевых шпатов и пирита. В работе использовался молотый двуводный техногенный гипс в виде монофракций, полученных методом рассева на стандартных ситах, а также полидисперсных порошков грубого и тонкою помола с удельной поверхностью 300 и 900 м2/кг соответственно. Помол порошка с удельной поверхностью 300 м2/кг осуществляли в лабораторной шаровой мельнице, высоко дисперсный порошок (900 м2/кг) получен с использованием установки тонкого измельчения минеральных порошков, разработанной на экспериментально-производственной базе ЗАО «Антикорстрой», г.Москва. В исследованиях использовались в качестве добавки быстрогасящаяся кальциевая воздушная известь 3 сорта Тверского КСМ-2, кислая торфяная зола гидроудаления Тверской ТЭЦ-3 с модулем крупности 1,04, шлакопортландцемент (ШПЦ) марки 400 с добавкой 45 % доменного шлака, алюмоаммонийные квасцы классификации «ХЧ» и опилки поперечной распиловки древесины Тверской пилорамы с размерами частиц: по длине 5-7 мм, по ширине 0,5-1 мм, по толщине 0,5-0,8 мм. При проведении физико-химических исследований исходных материалов и получаемых продуктов применялись методы термографического, рентгенофазового, дисперсионного, электронномикроскопического и химического анализа. При определении физико-технических характеристик исходных материалов и получаемых прессованных образцов применялись стандартные методы испытаний, соответствующие ГОСТам и другим НД. Растворимость сырьевых смесей двуводного гипса определялась по величине электропроводности растворов с помощью моста переменного гока Р577. Для изучения деформативных характеристик гипсовых порошковидных сырьевых смесей нормируемого зернового состава использовалась оригинальная методика,

предложенная И.И Бернеем и В.В. Беловым с использованием прибора ПОФС-1, разработанного для исследования формовочных свойств керамических порошков Схожесть свойств керамических масс с гипсовыми пресс-порошками позволяет использовать устройство для определения деформаций при уплотнении, что подтверждается экспериментально полученными графиками сжатия и уплотнения в виде двух параллельных прямых (рис 1), соответствующими уравнению процесса уплотнения:

1пр

1 , 1 Е--(—— + Е

Супл рт

Ро

(1)

0 05 0 07 0 09 0 11 0 13 0 15 0 17 0 19 Величина обратная средней плотности, смЗ/г

Рис.1. График сжатия (сплошная линия) и уплотнения (пунктирная линия) пресс-порошка двуводного гипса из отходов Конаковского фаянсового завода (удельная поверхность порошка влажности 18%

где р - давление прессования, МПа; р0 средняя плотность после снятия давления р, г/см3; Суп- коэффициент уплотнения, равный тангенсу угла наклона соответствующих прямых к горизонтальной оси; 1 /р„„ - обратная величина средней плотности материала под единичным

см3/г;

упругое

900 м /кг) при

давлением, расширение материала после снятия давления р, см3 Л, равное:

(2)

где Мр„„ - обратная величина средней плотности материала при сжатии под давлением, см3/г.

Давления, при которых измерялись соответствующие деформации исследуемой среды, составляли 10, 20, 30, и 40 МПа, т.е. охватывали диапазон давлений прессования, применяемых для изготовления гипсовых изделий.

В третьей 1лаве теоретически обоснован и экспериментально подтвержден механизм негидратационного твердения системы двуводного техногенного гипса. Образование кристаллизационной структуры в системах на основе двуводного гипса, твердеющих без стадии гидратации возможно за счет образования кристаллизационных контактов в зазорах между исходными частицами при их сближении за счет внешнего давления при наличии метастабильного (пересыщенного) раствора. С целью обоснования предлагаемого механизма образования структуры негидратационного 1вердения на основе двуводною техногенного гипса рассмотрены основные термодинамические зависимости, определяющие растворимость твердого вещества. Если рассматривать растворение, как процесс фазового перехода, то изменение энергии Гиббса, основного критерия способности вещества к

переходу в другую фазу, можно рассчитать по уравнению (3) Томпсона (Кельвина). Применительно к расчету растворимости оно имеет вид-

(3)

2 Mcr 1

' PrRT г,

где С&1 , С52 - растворимости, соответствующие размерам частиц гь г2; М -молекулярная масса вещества; о - поверхностное натяжение на границе фаз твердое тело - жидкость; рт плотность растворяющегося вещества.

Приведенное уравнение показывает, что растворимость данного вещества зависит от размера растворяющихся частиц. А так как у поверхности частиц образуется неподвижный слой раствора, концентрация в котором при данных условиях определяется только размером этих частиц, то можно ожидать пересыщение, вполне достаточное для протекания процесса перекристаллизации в точках контакта частиц разного диаметра, сближенных до расстояния, при котором перекрываются эти неподвижные слои.

Предложена физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов за счет использования разной растворимости вещества в бинарной сырьевой смеси двуводного гипса нормированного зернового состава (рис.2).

б)

Смет*

Рис.2. Модель образования кристаллизационных контактов в местах сближения

частиц двуводного гипса с разной растворимостью: а) до сближения; где 1,2- приповерхностный слой раствора крупной и мелкой частицы соответственно; 3 - основная масса раствора; Сме,,к, CKpylll„Cpdl,H -концентрация раствора в приповерхностном слое мелкой, крупной частицы и в основной массе раствора соответственно; 5Ь 52 - толщина приповерхностного слоя раствора крупной и мелкой частицы соответственно; б) после сближения; где 3 - зона перекрывания приповерхностных слоев крупной и мелкой частиц, 4,5- поверхности растворения крупной и мелкой частиц соответственно

При идентичности новообразований и подложки, в данном случае двуводного гипса, близкий к нулю коэффициент физико-химической неоднородности обуславливает возможность формирования

кристаллизационных контактов при пересыщении, стремящемся к единице

Таким образом, предложенная модель показывает, что образование кристаллизационных контактов в системе негидратационного твердения возможно при выполнении следующих условий:

- сближение частиц на расстояния действия внутрикристаллических связей;

- однородность новообразования и подложки;

- наличие в системе частиц, обладающих разной растворимостью;

- наличие приповерхностного слоя раствора, концентрация которого определяется размером частицы.

Получены зависимости концентрации растворов, находящихся в равновесии с частицами данной фракции (равновесных растворов), от размеров частиц (рис.3), а также кинетики изменения концентрации растворов (рис.4). Гаким образом, экспериментально подтверждена возможность образования областей пересыщенного раствора в местах контакта часгац разного диаметра.

------25

-*- Фракция 2,5-5

Фоакиия 1.25-2 5 -а- Фракция 0.63-1,25 -к Фракция 0,14-0.315 Максимальная скорос1ь повышения концентрации равновесного раствора для исследованною диапазона средних размеров частиц во фракции наб.нодае1ся в интервале первых десяти минут рас1В0рения. что подтверждает возможность образования первичной кристаллизационной структуры в момент прессования.

С учетом предлагаемых механизма образования структуры в системах «двуводный гипс вода» и модели бинарной сырьевой смеси двуводного гипса нормированного зернового состава было исследовано влияние смешивания частиц разных монофракций на концентрацию равновесного раствора смеси При смешивании двух фракций экспериментально определенная концентрация

О 10 20 30 40 » 60 70 вр«ми растворения, мин

О 05 1 15 2 25 3

Средний раэмар чжепщ ее фракции мл

Рис.3. Зависимость равновесной концентрации раствора от размера фракции

Рис. 4. Влияние времени насыщения раствора двугидрата сульфата кальция на величину растворимости для разных фракций

отличается от рассчитанной по правилу аддитивности в сторону повышения (рис.5), что позволяет усилить степень пересыщения раствора при сближении частиц разных диаметров.

14 Рис. 5. Зависимость растворимости

смеси фракций от состава смеси Концентрация для смеси фракций 2,5 и 0,14

Расчетная концентрация для смеси фракций 2,5 и 0,14 Концентрация для смеси фракций 1.25 и 0.14

Расчетная концентрация для смеси фракций 1,25 и 0,14 Концентрация для смеси ЛоакшйО.бЗ и 0.14 Расчетная концентрация для смеси Лоакиий 0.63 и 0.14

Содержание мелкой фракцин.%

Использование двухфракционной смеси позволяет получить раствор со степенью пересыщения 1,15 и более для смеси, содержащей фракции 0,14 и 1,25 в соотношении 1:1, при сближении частиц в котором происходит образование кристаллизационной структуры. Наличие кристаллизационных контактов подтверждается достаточно высокой прочностью при сжатии образцов указанного состава (табл.1), а также водостойкостью. При пофужении в воду образцы не разрушаются, как в случае структур с коагуляционными связями. Малая величина пересыщения приводит к образованию крупных крисгаллов, обладающих меньшей растворимостью, и, следовательно, придающих повышенную водостойкость образующейся структуре.

Гранулометрический состав смеси (размер частиц и их процентное содержание) определяет количество образующихся контактов и степень пересыщения, а, следовательно, и прочность образующейся при этом структуры Учитывая, что не все контакты между частицами двуводного гипса образуют кристаллическую структуру, т.е. являются «эффективными» количество «эффективных» контактов определяется соотношением размеров сблизившихся частиц и количественным содержанием частиц каждой фракции в смеси. Бинарная смесь, приготовленная на основе двух монофракций с размерами зерен О и (1 при П»с1, может быть получена двух типов структур: «базальная» или «поровая», соответственно наличию контактов между крупными частицами. Оптимальной структурой с точки зрения количества «эффективных» контактов и пустотности является «базальная» структура при условии наличия одного зерна с малым диаметром с! между зернами с большими размерами О (рис. 6). Образование структуры такого типа возможно в бинарной смеси при соотношении О / <1 >16. При таком соотношении размеров зерен бинарную смесь можно получить при минимальном времени перемешивания, поскольку зерна с размерами с1 заполняют объем пустот

подобно жидкости, т.к. они свободно проходят между зернами больших размеров.

В этом случае фракция с размерами зерен <1 расходуется на заполнение объема межзерновых пустот фракции с размерами зерен Б (Упус„0/а) с учетом

раздвижки зерен и общий расход фракции с размером зерен с1 составит

^ = (4)

а

где а - коэффициент раздвижки зерен крупной фракции зернами мелкой фракции.

Таблица 1.

Зависимость растворимости двуводного гипса и прочности прессованных образцов на его основе от среднего размера частиц во фракции

и процентного содержания ( (ракции в составе смеси

№ п/п Состав смеси Растворимость г/л Предел прочности при сжатии, МПа

1. 100% фракции 0,14 1,03 15,2

2. 75 % фракции 0,14 + 25 % фракции 1,25 1,15 17

3. 50 % фракции 0,14 + 50 % фракции 1,25 1,18 15,3

4. 25% фракции ОД 4 + 75 % фракции 1,25 1,12 15,9

5. 100% фракции 1,25 0,87 10,7

Расчеты, выполненные по предлагаемой формуле (4), дают результаты близкие к экспериментальным данным. Сравнительные исследования прочности структур, образующихся в таких системах, показали, что оптимальное количество эффективных контактов, соответствующее максимальной прочности структуры, образуется в смеси, содержащей 25 % фракции 1,25 мм и 75 % фракции 0,14 мм.

Согласно принятой гипотезе процесс структурообразования обусловлен растворением частиц двуводного гипса. Учитывая, что в первую очередь растворяются более мелкодисперсные частицы, то длительное протекание процесса должно привести к исчезновению последних в системе и затуханию

процесса.

Рис. 6. Структура бинарной смеси «базального» типа, образующаяся при смешивании двух монофракций двуводного гипса

Давление прессования является одним из факторов, обуславливающих стру кт урообразование в системе на основе двуводного гипса. Если давление обуславливает физико-механическое воздействие на образующуюся структуру, то достаточно использовать величину давления, ориентированную на заводскую технологию - 12...20 МПа. В случае негидратационного твердения систем на основе двуводного гипса, величина используемого давления должна обеспечивать в первую очередь сближение частиц на расстояния, необходимые для образования кристаллизационных контактов. По результатам исследования характера изменения прочности в зависимости от приложенного давления установлено, что максимальный прирост прочности наблюдается в интервале давлений 15...30 МПа. Применение давлений прессования свыше 30 МПа малоэффективно. Дальнейшие исследования проводились с использованием давления прессования 30 МПа.

Начало процесса образования схруктуры при негидрагационном твердении соответствует моменту сближения частиц двуводного гипса за счет внешнего давления (прессования). Именно в этот период происходит образование первичных кристаллизационных контактов, т.к. уже в первые часы прочность образцов составляет 50 % от прочности их в возрасте 28 суток (рис.7), а коэффициент размягчения, который обусловлен наличием кристаллизационных контактов, составляет 0,4. Сравнительные эксперименты с использованием кварцевого песка с целью выявления структурообразующей роли крупной фракции в составе сырьевой смеси подтверждают отсутствие кристаллизационных связей между гипсом и кварцевым песком и наличие таковых в системе «двуводный гипс - кристаллизующееся вещество» -«двуводный гипс - подложка». Образцы, изготовленные с добавкой кварцевого песка, имеют коэффициент размягчения до 0,1, что подтверждает влияние физико-химической неоднородности на процесс образования кристаллизационных контактов системы двуводного гипса. Таким образом, для образования кристаллизационных контактов в пегидрагационных гипсовых системах необходимо соблюдение однородности кристаллизующегося вещества и подложки. Дальнейшее развитие структурообразования по окончании стадии прессования подтверждается повышением прочности материала (рис. 7, 8). Нарастание прочности обусловлено продолжающимся процессом перекристаллизации, в период до 7 суток прочность повышается в среднем на 7 % за одни сутки; от 7 до 28 суток - на 2.. 2,5 %; после 28 суток на 0,2 % (рис 7). Вследствие затухания процесса растворения структурообразование в период до 28 суток происходит при невысоком уровне пересыщения в твердеющей системе, что обуславливает не образование новых центров кристаллизации, а срастание первичных кристаллов и увеличение площади контактов, а, следовательно, повышение прочности Невысокая степень пересыщения и пластичность материала не только предохраняют образующуюся структуру от частичного разрушения за счет внутренних напряжений, развивающихся при росте кристаллов, но и обуславливают повышение прочности. Как было показано ранее, в системе после прессования остаются частицы исходного двуводного гипса, не

связанные в структуру вследствие продолжающегося процесса растворения более мелких частиц двугидрата, которые и обуславливают дальнейшее, после 28 суток, упрочнение твердеющей системы (рис 7) за счет перехода первичных конденсационных контактов в конденсационно-кристаллизационные Эта стадия процесса протекает медленно, в течение нескольких месяцев или лет, в зависимости от условий твердения.

Рис. 7. Изменение пористости и прочности прессованных образцов на основе техногенного двуводного гипса во времени:

1 - прочность образцов, твердевших во влажных условиях; 2 - прочность образцов, твердевших в сухих условиях; 3 пористое 1Ь образцов,

твердевших во влажных условиях, 4 - пористость образцов, твердевших в сухих условиях

С целью экспериментального подтверждения совместного влияния добавки извести и условий твердения на процесс негидратационного твердения гипсовых систем исследовалась кинетика изменения прочности под влиянием указанных факторов В связи с тем, что исследовались составы на основе двуводного гипса, не требующие проведения нейтрализации вредных примесей, а также не предусматривающие частичной де!идратации двугидрата в технологическом процессе, добавка извести вводилась в виде насыщенного раствора, позволяющего исключить неравномерный разогрев пресс-порошка при смешивании и прессовании, связанный с гашением извести.

Исследованиями установлено, что добавка извести не только регулирует уровень пересыщения, но и повышает скорость образования гипсовой структуры негидратационного твердения и более чем в два раза конечную прочность вследствие образования в присутствии извести дефектных кристаллов гипса, которые обуславливают более раннее и более активное их срастание (рис.8). Более высокая прочность и плотность материала с добавкой извести, твердевшего во влажных условиях, объясняется также ее карбонизацией в процессе сгруктурообразования.

Ввиду того, что растворение являйся одной из стадий процесса не! идратационного структурообразования, необходимо учитывать наличие жидкой фазы в системе, как фактора лимитирующего возможность его осуществления. При твердении системы во влажных условиях водные прослойки обеспечивают протекание процесса изотермической перегонки, а,

20 30 40 50 Время твердения, суг

следовательно, и повышение прочности. Кривая прочности системы, твердеющей во влажных условиях, располагае!ся выше кривой прочности, характерной для сухих условий (рис.7), причем прочность во влажных условиях растет во все исследованные сроки, в то время как рост прочности в сухих условиях в 14 суток практически прекращается.

Продогаэтвльиость тяердвиия, сут

Рис. 8. Зависимость кинетики структурообразования от состава и условий 1верде-ния: 1 - двуводный гипс V вода, воздушно-сухие условия; 2 - двуводный гипс + насыщенный раствор извести, воздушно -сухие условия; 3 - двуводный гипс + вода, влажные условия; 4 -двуводный гипс ь насыщенный раствор извести, влажные условия

Длительность протекания процесса структурообразования подтверждается результатами электронно-микроскопического исследования. Структура композита в возрасте 28 суток (рис. 9) характеризуется наличием в объеме между исходными частицами достаточно крупных и удлиненных вторичных кристаллов двуводного гипса, в возрасте одного года (рис. 10) наблюдается срастание их между собой в более плотную структуру.

Рис.9. Микроструктура прессованного гипсового камня негидрата-ционного гвердения в возрасте 28 суток (хЮОО)

Рис.10. Микроструктура прессованного гипсового камня негидратаци-онного твердения в возрасте одного года (х 1000)

Четвертая глава посвящена исследованию влияния гранулометрического состава полидисперсных порошков и их смесей на свойства гипсовых прессованных композитов негидратационного твердения. Учитывая, что в производственных условиях получение и смешивание монофракций порошков представляет технологическую сложность, требуя использования дополнительного оборудования и затрат, а использование порошков двуводного техногенного гипса в силу его склонности к когезионному слипанию еще более усложняет этот процесс, исследовалась возможность использования полидисперсных порошков разной степени измельчения, а также их смесей.

Сравнительная оценка порошков техногенного двуводного гипса разной тонкости помола в пределах от Яуд = 870 см2/г до 8уд - 9000 см2/г показывает, что чем выше степень измельчения двуводного гипса, тем выше прочность при оптимальном значении водотвердого отношения (рис.11). Однако излишнее увеличение степени дисперсности приводит к образованию мелкокристаллической структуры контактов, и, следовательно, снижает стабильность вновь образующейся структуры.

Основываясь на необходимости создания условий для негидратационного твердения двуводного гипса, и учитывая, что использование смесей разных фракций позволяет повысить прочность образцов за счет увеличения числа «эффективных» контактов, исследования деформативных характеристик проводились с использованием двусоставных сырьевых смесей, состоящих из порошков грубого и тонкого помола, соотношение средних диаметров которых, согласно проведенному дисперсионному анализу, соответствует ранее установленному по растворимости соотношению средних размеров частиц 16:1.

Рис.11. Влияние удельной поверхности полидисперсного порошка двуводного техногенного гипса на прочность прессованных образцов- 1 - удепьная поверхность порошка 870 см2/г; 2 - 7820 см2/г; 3 - 8780 см2/г; 4 -9327см2/г

Водотвердое отношение

При прессовании увеличение сопротивления уплотнению также связано с увеличением числа контактов, следовательно, через формовочные свойства порошка двуводного гипса можно управлять структурой дисперсной системы Основными факторами, определяющими структуру I иисового прессованного композита на основе двуводного техногенного гипса, являются

18---

п

| 16

с 0

О 0 05 0,1 0 15 0 2 0 25 0,3 0 35

влагосодержание и гранулометрический состав. Для исследования совместного влияния гранулометрического состава и влажности сырьевой смеси на леформативные характеристики пресс-порошка применены математические методы планирования эксперимента (табл.2).

Таблица 2.

Условия варьирования факторов___

№ п\п Мат] рица Пределы варьирования факторов

X, х2 Влажность смеси, % содержание порошка грубого помола, (Sy„=300 м2/кг),%

1 - - 6 0

2 + - 22 0

3 - + 6 50

4 4 -t 22 100

5 - 0 6 50

6 + 0 22 50

7 0 - 14 0

8 0 + 14 100

9 0 0 14 50

Обратную величину средней плотности, коэффициент уплотнения и упругое расширение материала рассчитывали по методике, предложенной И И Бернеем и В.В. Беловым. В результате статистической обработки экспериментальных данных получены уравнения, описывающие совместное влияние входных параметров на плотность и упругое расширение полученных гипсовых систем:

Цд,) = /(*„*2) = 1,71665-0,9853*,-0,04342*,-

-0,10988*,2 +0.10512*2 +0,0675*,*,, г !см\

Yt(Ep)= /"(*,,*2) = 0,0075-0,0033*, -0,0026*, -0,0071*,2 +0,0086*,2 +0,01*,*,, см3/г,

(8)

где ро средняя плотность материала, г/см3; Ер - упруюе расширение материала, см3/г; Хг влажность сырьевой смеси, %, Х2- содержание порошка грубого помола с удельной поверхностью 100 м~/кг, %.

Рис. 12. Влияние процентного содержания порошка грубого помола (300 м2/кг) на плошость гипсового пресс-сованного материала при различной влажности смеси: 1 - 6 %, 2 - 12%; 3 - 15%; 4 -20%, 5-22 %

20 40 60 9

Содержание порошка гру&ото помола, Ч

Наибольшая плотность получаемого композиционною материала составляет 1840 - 1870 кг/м3 (рис.12) и достигается для двусоставных смесей с влажностью 12... 15 % при высоком содержании порошка ¡онкого помола (900 м2/кг) и 20...22 % для порошков с большим содержанием грубодисперсного порошка (300 м2/кг). Наиболее оптимальным с точки зрения упругою расширения являются смеси с содержанием крупного порошка в пределах от 30 % до 70 % для всех исследованных составов.

Рис 13. Зависимость упругого расширения 01 процентного содержания порошка грубого помола (300 м2/кг) при различных значениях влажности сырьевой смеси: 1- 6%; 2 12%; 3 - 18%, 4 - 20%; 5 - 22%

Для оптимизации состава смеси и исследования его влияния на прочность искусственного гипсового камня на основе двуводного техногенного гипса использовался двухфакторный эксперимент, где были уточнены пределы варьируемых параметров в двусоставной смеси на основе двуводного гипса (табл.3).Совместное влияние входных параметров на предел прочности при сжатии полученных систем твердения описывается уравнением-= /(Х„Х2)= 23,91-0,53^,-3,636^ -

-2,961 Х{2 +3,838*2 -1.835ВД, где К<ж - предел прочности, МПа; X,- влажность сырьевой смеси, %, X-содержание порошка грубого помола с удельной поверхностью 300 м'/кг, %.

Таблица 3

Пределы варьирования факторов____

№ Мат] рица Пределы варьирования факторов

п\п X, х2 Влажность сырьевой смеси содержание порошка грубого помола, (8^=300 м'/кг). %

1 - - 6% 25

2 + - 18% 25

3 - 6% 75

4 + + 18% 75

5 - 0 6% 50

_6 _| + 0 ¡8% 50

7 1 0 - 12% 25

8 0 + 12% 75

9 0 0 12% 50

Содержали порошка грубо« лоиол^Х

Содержание крупной фракции, %

Рис.14. Зависимость п роч -ности (28 сугки твердения) прессованных гипсовых образцов от содержания порошка грубого помола (8>л=300 м2/кг) при влажности сырьевой смеси-1 -6%; 2 - 10%; 3 - 12%; 4 - 14%, 5 - 16%; 6-18%

Оптимальное по

прочности содержание порошка крупного помола (8>д=300 м2/кг) в смеси (рис. 14) соответствует диапазону 40. 50 % , чю согласуется с данными по растворимости и деформативным свойствам. Наибольшая прочность при сжатии, соотвстствующая указанному диапазону, составляет 28 - 28,3 МПа. Оптимальные значения влажности сырьевой смеси по величине прочности соответствуют интервалу 14... 16 %.

Пятая глава посвящена изучению свойств прессованных композиюв на основе гипсового камня негидратационного твердения.

С целью получения эффективного стенового материала были исследованы составы, в которых применялись композиции на основе двуводного техногенного гипса и опилок поперечной распиловки древесины Для исследования влияния совместимых некоррелируемых гехноло1 ических факторов на прочностные свойства гипсовых композитов был проведен нелинейный двухфакторный эксперимент, где варьируемыми параметрами являлись давление прессования и влажность смеси. При этом давление прессования и влажность изменяли от 20 до 30 МПа и 01 26 до 30% соответственно. Прочность при сжатии образцов, сформованных при давлении прессования до 25 МПа, с ростом последнего уменьшайся (рис.18). Такое давление не обеспечивает сближение частиц двуводною шнеа на расстояния, достаточные для возникновения между ними кристаллизационных контактов, но оно достаточно для возникновения в древесном заполнителе упругих деформаций, которые после снятия внешнего давления разрушают малопрочную коатуляционную структуру. При давлениях свыше 25 МПа прочность повышается с ростом давления прессования за счет увеличения числа кристаллизационных контакюв, а также их площади вследствие деформации частиц двуводного гипса. Исследования ограничены давлением прессования 30 МПа, т.к. его дальнейшее рост сильно повышает энергоемкость процесса формования при незначительном приросте прочности.

Одной из наиболее важных физико-механических характеристик композитов на основе двуводного техногенного гипса и опилок поперечной распиловки является средняя плотность. В данном исследовании, как и при изучении зависимости прочности гипсового композита от давления

прессования и влажности сырьевой смеси, использовались результаты двухфакторного эксперимента, описанного выше. Полученная в результате статистической обработки математическая модель имеет вид:

У{Рй) = ИХ\тХг) —' -07224 + (-0.00334)ЛГ, +

+(-0.04342)Х, + 0.04005Х,2 + 0.5005Х22 + 0.005ХД2, ('0)

где р0 - средняя плотность материала, г/см3; X)- давление прессования, МПа; X? - влажность сырьевой смеси, %.

Основным фактором, обеспечивающим снижение плотности материала, является влажность сырьевой смеси, т.к. средняя плотность практически не зависит от давления прессования в диапазоне, требуемом для создания кристаллизационных контактов между частицами двуводного гипса. При увеличении влажности от 26 до 28 % плотность материала снижается на 8 % и составляет 1080 кг/м3, что обусловлено повышением пористости матрицы (гипсового камня) за счет повышения содержания в ней воды (несжимаемой фазы системы). При дальнейшем увеличении влажности плотность не меняется при всех исследованных значениях давления прессования.

В целях повышения технологичности и качества прессованного композита в состав сырьевой смеси дополнительно вводилась добавка алюмоаммонийных квасцов Для изучения влияния алюмоаммонийных квасцов на прочность и плотность прессованного материала (рис. 18.) выполнен эксперимент со смесью, в которой варьировалось содержание опилок в пределах от 0 до 15% и содержание алюмоаммонийных квасцов - от 0 до 0,7 %. Положительным эффектом использования добавки квасцов в гипсобетонных композициях является улучшение формовочных свойств сырьевой смеси Образцы, изготовленные из смесей с добавкой квасцов, имею г более качественную поверхность, легко выпрессовываются и не имеют боковых трещин.

1.0 л н о

1,61 I-

О Ю 14 § ^ к "Г; к

" 5

К

1 и

о

0 2 4 6 в 10 12 14 16

Содержание опилок,%

Прочность при 0,5% квасцов ■ Прочность при 0 7% содержании квасцов

Прочность при 0% квзсцов Плотность при 0 5% содержании квасцов

-о— Платность при 0,7% содержании квасцов -л— Плотность при 0% квасцов

Рис. 18. Физико-механические характеристики гипсобетона при различном содержании опилок и добавки алюмоаммонийных квасцов

С целью снижения расхода вяжущего и получения эффективного прессованного стенового материала из гипсоопилкобетона были исследованы составы, в которых применялись композиционные минеральные вяжущие на основе гипсовых и зольных отходов. Введение добавки торфяной золы в количестве до 10% от массы двуводного гипса позволяет производить частичную замену вяжущего без потери прочности и улучшить экологическую обстановку. Применение торфяной золы в количестве более 10-12 % позволяет снизить плотность и, как следствие, теплопроводность гипсового композита. При этом снижается и прочность материала, поэтому количество вводимой добавки золы необходимо регламентировать назначением материала.

Шестая глава посвящена разработке способа производства стенового материала на основе гипсосодержащих отходов керамической промышленности и отходов древесины поперечной распиловки, основанного на применении бинарной сырьевой смеси двуводного техногенного шпса на основе порошков с удельной поверхностью 300 м2/кг и 900 м2/кг в соотношении 1: 1,23 соответственно; использовании внешнего давления, необходимого для сближения частиц двугидрата на расстояния, необходимые для образования кристаллизационных контактов при условии заполнения межзернового пространства жидкой фазой в виде тонких пленок насыщенного раствора извести в количестве, необходимом для протекания процессов растворения и кристаллизации двуводного гипса; выдерживании прессованных изделий в воздушно-влажных условиях для полного протекания процесса кристаллизации в течение 28 суток.

Способ производства гипсобетонного кирпича апробирован в условиях Тверского комбината по производству строительных материалов на линии силикатного кирпича. Полученный гипсовый композиционный кирпич с размерами 250 х 120 х 65 мм имеет прочность при сжатии 10 МПа в возрасте 28 суток при плотности в сухом состоянии 1050 кг/м3 и водостойкость 0,6. Прочность кирпича- сырца составляет не менее 1,12 МПа. Физико-механические характеристики гипсового кирпича позволяют применять его в качестве стенового материала в малоэтажном строительстве при условии защиты его от увлажнения.

Разработана схема технологического процесса производства безобжигового мелкоштучного стенового материала на основе гипсосодержащих отходов керамического производства в условиях завода по производству силикатного кирпича.

Оценка экономической эффективности проводилась для производства гипсобетонных стеновых изделий применительно к ООО «Тверской комбинат строительных материалов». Экономический эффект обеспечивается за счет снижения энергозатрат на добычу, транспортировку, помол и обжиг сырья, а также на сушку готовых изделий.

Дополнительный энергосберегающий и экологический эффект достигается за счет использования в составе композита отходов местной деревообрабатывающей промышленности.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучены состав и свойства техногенного двуводного гипса - отхода керамической промышленности. На основе комплексного исследования методами химического, рентгенофазового, дифференциально-термического и дисперсионного анализа установлено, что отходы в виде отработанных гипсовых форм керамической промышленности по своим характеристикам соответствуют гипсовому сырью 1 сорта, с содержанием двугидрата сульфата кальция не менее 98,54 % при отсутствии вредных примесей.

2. Разработана физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов в системе двуводного гипса при негидратационном твердении. Пересыщение, необходимое для образования контактов, достигается за счет перекрывания приповерхностных слоев раствора при механическом сближении частиц, обладающих различной растворимостью Возможность твердения системы на основе техногенного двуводного гипса нормированного гранулометрического состава без введения структурообразующих добавок подтверждена экспериментально, показано влияние соотношения размеров частиц в сырьевой смеси на растворимость и прочность образующейся структуры.

3. Экспериментально показано, чго при невысоких значениях степени пересыщения в негидратационных гипсовых системах на основе двуводного техногенного гипса для образования кристаллизационных контактов необходимо соблюдение однородное ги «строительного материала» и подложки.

4. Определена роль внешнего давления в процессе структурообразования в гипсовых системах негидратационного твердения, обеспечивающего одно из условий образования кристаллизационных контактов - сближение частиц на расстояние действия внутрикристаллических связей.

5. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложен оптимальный тип структуры бинарной смеси для получения гипсового камня негидратационного твердения максимальной прочности

6. Процесс образования прочной структуры негидратапионного твердения протекает активнее в присутствии добавки извести, которая регулирует уровень пересыщения в системе, и обуславливает раннее и более интенсивное протекание процесса кристаллизации. Это повышает прочность (на 28-32%) и водостойкость (на 20%) материала.

7. Установлено, что на кинетику структуктурообразования и конечную прочность гипсовых систем негидратационного твердения оказывают существенное влияние условия твердения. При твердении во влажных условиях при нормальной температуре через 28 суток процесс структурообразования протекает более полно и при этом прочность гипсового камня составляет 25-28 МПа.

8. С помощью метода математического планирования эксперимента получены двухфакторные математические модели, описывающие изменение деформативных характеристик полидисперсного пресс-порошка, средней

плотности и прочности гипсового камня негидратационного твердения в зависимости от гранулометрического состава и водосодержания смеси Полученные зависимости позволяют определить оптимальные составы сырьевых смесей негидратационного твердения.

9. Разработаны составы сырьевых смесей композиционных материалов на основе гипсового камня негидратационного твердения с использованием отходов промышленности. Показана эффективность применения растительного наполнителя при получении стеновых мелкоштучных изделий. Установлено, что при плотности 1050 кг/м3 прочность гипсоопилкобетона составляет при сжатии 10,0 МПа, при изгибе 3,8 МПа.

10. Разработаны составы и способ получения гипсовых прессованных стеновых изделий. Основные технологические параметры композиционных мелкошгучных изделий на основе двуводного техногенного гипса отработаны в условиях завода по производству силикатного кирпича.

Всего по теме диссертации опубликовано 24 работы. Основные положения диссертационной работы отражены в следующих опубликованных работах:

1. Кедрова Н.Г., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А.Повышение качества гипсовых вяжущих веществ, получаемых из гипсосодержащих отходов // Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы четвертых академических чтений РААСНУ Пензенская гос.архит,-строит. академ. - Пенза, 1998. - с.60 - 62.

2 Бакуров Н.П., Кедрова Н.Г., Петропавловская В.Б. Использование гипсосодержащих отходов Конаковского фаянсового завода в производстве строительных изделий // Строительство и архитектура: Сб. трудов инж.-строит. фак-та / ТГТУ. - Тверь, 1998. - с.38.

3. Верней И.И., Белов В.В., Шлапаков Ю.А., Кедрова Н.Г. Эффективные стеновые и теплоизоляционные материалы из местного сырья // Материалы юбилейной конф. ученых и преп. / 'ПТУ. - Тверь, 1998. - с. 72.

4. Пат. 2169127 Российская Федерация, 7 С 04 В 28/14. Сырьевая смесь для получения конструкционно-теплоизоляционного материала / В.Б Петропавловская, А.Б. Василенков, A.A. Шаров, А.Н. Филиппов, С.А. Осипов, Н.Г. Кедрова.- № 99104748/03; заявл. 10.03.99; опубл. 20.06.2001, Бюл. № 17.

5. Пат. 2182138 Российская Федерация, 7 С 04 В 28/14. Сырьевая смесь для получения конструкционно-теплоизоляционного материала / В.Б Петропавловская, С.Н. Латышев, A.A. Румянцев, С.А. Семенов. - № 2000112261/03; заявл. 15.05.2000; опубл. 10.05.2002, Бюл. № 13.

6. Шлапаков Ю.А., Кедрова Н.Г., Петропавловская В.Б. Стеновые композиты на основе отходов // Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы седьмых академических чтений РААСН/ Белгород, гос.архит.-строит. академ. - Белгород, 2001. - 4.1. - с.625.

7. Пат. 2203235 Российская Федерация, 7 С 04 В 11/28. Сырьевая смесь для получения водостойкого строительного материала / В Б Петропавловская,

А.H. Ершов, С А. Куделя, М.Н. Высотский, М.В. Григорьев,- № 2001112084/03; заявл. 03.05.2001; опубл. 27.04.2003, Бюл. № 12.

8. Пегропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А., Кедрова Н.Г. Энергосберегающие материалы с использованием торфяной золы // Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии: Материалы Межд. конгресса / Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.- Белгород.- 2003,- 4.1.- с. 105-107.

9 Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Получение гипсоволокнистых конгломератов с использованием отходов деревообработки // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы III Международной науч.-техн. конф. - Волгоград, 2003.- Ч.З.- с.186-187.

10. Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А., Кедрова Н.Г. О роли кварцевого песка в процессе структурообразования двуводного гипса // Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций: Материалы III Международной науч.-техн. конф. - Волгоград, 2003,- Ч.З.-с.188-189.

11. Пат. 2243179 Российская Федерация, 7 С 04 В 28/14. Сырьевая смесь для получения конструкционно-теплоизоляционного материала / В.Б. Петропавловская, Ю.В. Арсеньева, Ю.С. Галаева, Н.Е. Селезнева, Ю.И. Егорочкина, И.А. Болотов.- № 2003111038/03; заявл. 18.04.2003; опубл. 27.12.2004, Бюл. №36.

12. Петропавловская В.Б., Кедрова Н.Г. Получение прессованных гипсовых матреиалов на основе гипсосодержащих отходов// // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: Материалы II Всеросс. семин. с междунар. участ. - Уфа, 2004. - с. 172-174.

13. Петропавловская В.Б., Кедрова Н.Г. Получение наполненных композитов на основе безобжиговых гипсовых вяжущих // Вестник ТГТУ, 2004, Вып.4.- с. 184-186.

14. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Получение наполненных композитов на основе безобжиговых вяжущих // Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения-Материалы восьмых академических чтений РААСН/ Самарская гос.архит -строит академ. - Самара, 2004.-C.60-62.

15. Петропавловская В.Б. Регулирование процесса структурообразования в кристаллизационных системах на основе двуводного гипса // Вестник ТГТУ, 2004, Вып.5.- с.35-37.

16. Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А., Белов В.В. Эффективное использование гипсосодержащих отходов // Перспективы развития Волжского региона: Материалы Всеросс. заочн. конф. / Тверской гос техн. унив. - Тверь, Вып.6.- с. 44 - 46.

17. Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Использование сульфатсодержащих отходов в производстве стеновых материалов // Перспективы развития Волжского региона: Материалы Всеросс. заочн. конф. / Тверской гос. техн. унив. - Тверь, Вып.6. - с. 46 - 48.

г*

РНБ Русский фонд

2006-4 13485

Подписано в печать 15.09.05.

Физ.печл. 1,5 Заказ №162 Тираж 100 экз.

Типография ПТУ 170026, Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22

Введение.;.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Использование техногенного гипсового сырья для производства гипсовых вяжущих веществ на основе отходов промышленности.

1.2. Получение высокопрочных прессованных гипсовых материалов и изделий.

1.3. Теоретические основы процесса структурообразования высокопрочных прессованных гипсовых изделий на основе двуводного гипса из гипсосодержащих отходов.

1.4.Способы повышения водостойкости гипсовых изделий.

1.5 Цель работы и задачи исследований.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Характеристики исходных материалов.

2.1.1. Характеристика гипсосодержащего отхода

2.1.2. Добавки.

2.2. Методы испытаний.

3. МЕХАНИЗМ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ НЕГИДРАТАЦИОННОМ ТВЕРДЕНИИ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ДВУВОДНОГО ГИПСА.

3.1. Теоретические предпосылки структурообразования систем на основе двуводного гипса с прерывистой гранулометрией в условиях полусухого прессования.

3.2. Влияние дисперсности на растворимость двугидрата сульфата кальция.

3.3. Влияние растворимости двуводного гипса на прочность его структуры, образующейся при негидратационном твердении

- 3.4. Давление прессования, как фактор, определяющий характер физико-химических процессов структурообразования систем двуводного гипса.

3.5. Кинетика процесса структурообразования в системах на основе техногенного двуводного гипса.

3.6. Зависимость кинетики структурообразования системы негидратационного твердения на основе двуводного гипса от состава и условий твердения.

3.7. Влияние добавки кварцевого песка на физико-механические характеристики прессованного материала на основе двуводного гипса.

4. ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ НЕГИДРАТАЦИОННОМ ТВЕРДЕНИИ ДВУВОДНОГО ГИПСА. 4.1. Влияние тонкости помола техногенного двуводного гипса на характеристики пресс-порошка и прочность прессованных образцов.

4.2. Влияние содержания порошков различной . тонкости измельчения в составе смеси на деформативные характеристики пресс-порошка на основе техногенного двуводного гипса.

4.3. Влияние содержания порошков различной тонкости измельчения двуводного гипса в составе смеси и водотвердого отношения на прочность гипсовых композитов.

5. РЕГУЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПРЕССОВАННЫХ ГИПСОВЫХ КОМПОЗИТОВ НЕГИДРАТАЦИОННОГО ТВЕРДЕНИЯ НА

ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

ЗА СЧЕТ ВВЕДЕНИЯ ДОБАВОК.

5.1. Влияние добавки шлакопортландцемента на физико-механические характеристики композиционного материала на основе двуводного техногенного гипса.

5.2. Получение композиций на основе двуводного техногенного гипса и опилок поперечной распиловки древесины.

5.2.1. Безобжиговые прессованные гипсовые композиты.

5.2.2. Влияние режимов прессования на прочность гипсобетона.

5.2.3. Влияние режимов прессования на среднюю плотность гипсобетона.

5.2.4. Влияние добавки алюмоаммонийных квасцов на прочность и плотность получаемого композита на основе двуводного гипса и древесины поперечной распиловки.

5.2.5. Влияние добавки торфяной золы на физико-механические характеристики получаемого материала. 6. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ СТЕНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ НА

ОСНОВЕ ДВУВОДНОГО ТЕХНОГЕННОГО ГИПСА.

Актуальность работы. Производство эффективных строительных материалов и изделий, отвечающих современным требованиям по экологичности, основным физико-механическим характеристикам, доступности и стоимости, - важная и нерешенная в полном объеме задача строительства и промышленности строительных материалов. Ориентация политики государства на малоэтажное строительство требует привлечения в строительную индустрию таких современных материалов и технологий их производства, которые бы позволили существенно сократить использование материальных и топливно-энергетических ресурсов при максимальном использовании местного сырья и отходов.

В России складывается критическое положение с обеспечением гипсового производства качественным природным сырьем. Не каждый регион имеет месторождения гипсового камня, что вынуждает привозить сырье или готовое вяжущее из других областей, а это связано с большими транспортными затратами. Кроме того, даже в тех районах, где имеются запасы природного гипса, оно не всегда отвечает требованиям по качеству. Месторождения требуют сегодня модернизации, реконструкции, что связано с большими капитальными вложениями. Поэтому вовлечение высококачественных техногенных гипсосодержащих отходов керамической, фаянсовой и других отраслей промышленности в виде отработанных форм для литья в производство строительных материалов и изделий является насущной проблемой сегодняшнего дня.

Использование технологий, исключающих обжиг сырьевых материалов, как наиболее энергозатратных операций при производстве гипсовых изделий,-решило бы не только проблему экономии топливно-энергетических ресурсов, но и экологическую проблему, связанную с сокращением промышленных выбросов углекислого газа в окружающую среду, что соответствует требованиям Киотского протокола.

Наряду с необходимостью увеличения объема выпуска гипсовых материалов и изделий по энергосберегающим малоотходным технологиям из гипсосодержащих отходов промышленности, основной задачей стало повышение качества гипсовой продукции, ее прочности, водостойкости, что значительно расширяет область применения гипсовых материалов в строительной отрасли и позволит обеспечить широкие слои населения дешевыми, безопасными, качественными и долговечными материалами.

Актуальность темы определила цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является развитие теории структурообразования дисперсных систем двуводного техногенного гипса и разработка способа получения безобжиговых композиционных изделий на основе техногенного двуводного гипса.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение механизма структурообразования дисперсных систем двуводного гипса из гипсосодержащих отходов.

2. Изучение кинетики твердения прессованных гипсовых композитов на основе двуводного техногенного гипса.

3. Определение оптимального зернового состава полидисперсной сырьевой смеси безобжиговых гипсовых строительных материалов и возможности улучшения свойств изделий путем введения минеральных добавок.

4. Изучение влияния основных технологических параметров на физико-механические свойства безобжиговых гипсовых строительных материалов из отходов.

5. Разработка способа получения стеновых изделий на основе двуводного техногенного гипса.

Научная новизна

1. Предложен и обоснован механизм структурообразования уплотненных' прессованием дисперсных систем двуводного техногенного гипса, базирующийся на зависимости растворимости гипса от размера контактирующих частиц.

2. Разработана физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов за счет использования разной растворимости вещества в бинарной сырьевой смеси двуводного гипса нормированного зернового состава.

3. Определены характеристики гранулометрического состава сырьевой смеси, необходимые для образования кристаллизационной структуры по негидратационной схеме.

4. Обоснована возможность получения гипсовых композиционных строительных изделий методом полусухого прессования на основе гипсосодержащих отходов керамических производств.

Новизна исследований подтверждена патентами РФ № 2169127, 2182138, 2203235,2243179, 2258681.

Практическая значимость. Предложен способ получения изделий на основе гипсосодержащих отходов керамической промышленности по упрощенной схеме в условиях действующих предприятий по производству прессованных строительных изделий.

Предложен способ оптимизации гранулометрического состава порошка двуводного гипса с учетом механизма структурообразования в системах негидратационного твердения.

Подтверждена эффективность введения извести в качестве структурообразующей добавки для повышения прочности и водостойкости получаемых изделий.

Предложен метод получения высокодисперсного гипсового порошка с использованием установки тонкого измельчения минеральных порошков, разработанной на экспериментально-производственной базе ЗАО «Антикорстрой».

Результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены на ООО "КСМ", г. Тверь, а также используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций".

Опытное внедрение безобжиговых композитов на основе гипсосодержащих отходов керамической промышленности в производство доказало их высокую эффективность. Использование добавок на основе местных отходов промышленности не только повышает эффективность получаемых изделий, но и решает экологические проблемы.

Работа выполнялась в рамках научного проекта 34040 «Разработка композиций и технологий стенового строительного материала на основе гипсосодержащих отходов промышленности» ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы».

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Четвертых Академических чтениях РААСН (г. Пенза, 1998 г.), международной научно-практической конференции «Рациональные энергосберегающие конструкции, здания и сооружения в строительстве и коммунальном хозяйстве (г. Белгород, 2002 г.), III международной научно-технической конференции « Надежность, долговечность и конструкции» (г. Волгоград, 2003), II Всероссийском семинаре с международным участием «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» (г. Уфа, 2004 г.), Восьмых Академических чтениях РААСН (г. Самара, 2004 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава II ГУ (г. Тверь, 1998 -2004 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

- механизм негидратационного твердения двуводного техногенного гипса в условиях полусухого прессования;

- физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов за счет использования разной растворимости вещества в бинарной сырьевой смеси двуводного гипса нормированного зернового состава;

- результаты исследований структуры прессованных гипсовых композитов на основе двуводного техногенного гипса; у - экспериментальные данные о физико-механических свойствах прессованных гипсовых композитов на основе двуводного техногенного гипса;

- способ получения прессованных стеновых мелкоштучных изделий на основе гипса-дигидрата и опилок поперечной распиловки. ,

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов. Содержит 173 страницы основного машинописного текста, включая 46 иллюстраций, 31 таблицу, и 2 приложения. Список использованных источников включает 146 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучены состав и свойства техногенного двуводного гипса - отхода керамической промышленности. На основе комплексного исследования методами химического, рентгенофазового, дифференциально-термического и дисперсионного анализа установлено, что отходы в виде отработанных гипсовых форм керамической промышленности по своим характеристикам соответствуют гипсовому сырью 1 сорта, с содержанием двугидрата сульфата кальция не менее 98,54 % при отсутствии вредных примесей.

2. Разработана физико-химическая модель образования кристаллизационных контактов в системе двуводного гипса при негидратационном твердении. Пересыщение, необходимое для образования контактов, достигается за счет перекрывания приповерхностных слоев раствора при механическом сближении частиц, обладающих различной растворимостью. Возможность твердения системы на основе техногенного двуводного гипса нормированного гранулометрического состава без введения структурообразующих добавок подтверждена экспериментально, показано влияние соотношения размеров частиц в сырьевой смеси на растворимость и прочность образующейся структуры.

3. Экспериментально показано, что при невысоких значениях степени пересыщения в негидратационных гипсовых системах на основе двуводного гипса для образования кристаллизационных контактов необходимо соблюдение однородности «строительного материала» и подложки.

4. Определена роль внешнего давления в процессе структурообразования в гипсовых системах негидратационного твердения, обеспечивающего одно из условий образования кристаллизационных контактов - сближение частиц на расстояние действия химических связей.

5. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложен оптимальный тип структуры бинарной смеси для получения гипсового камня негидратационного твердения максимальной прочности. пересыщения в системе, и обуславливает раннее и более интенсивное протекание процесса кристаллизации. Это повышает прочность (на 28-32%) и водостойкость (на 20%) изделий.

7. Установлено, что на кинетику структуктурообразования и конечную прочность гипсовых систем негидратационного твердения оказывают существенное влияние условия твердения. При твердении во влажных условиях при нормальной температуре через 28 суток процесс структурообразования протекает более полно и при этом прочность гипсового камня составляет 25-28 МПа.

8. С помощью метода математического планирования эксперимента получены двухфакторные математические модели, описывающие изменение деформативных характеристик полидисперсного пресс-порошка, средней плотности и прочности гипсового камня негидратационного твердения в зависимости от гранулометрического состава и влажности смеси. Полученные зависимости позволяют определить оптимальные составы сырьевых смесей безобжигового прессованного гипсового камня.

9. Разработаны составы сырьевых смесей композиционных материалов на основе гипсового камня негидратационного твердения с использованием отходов промышленности. Показана эффективность применения растительного наполнителя при получении стеновых мелкоштучных изделий. Установлено, что при плотности 1050 кг/м3 прочность гипсоопилкобетонного кирпича составляет при сжатии 10,0 МПа, при изгибе 3,8 МПа.

10. Разработаны составы и способ получения гипсовых прессованных стеновых изделий. Основные технологические параметры композиционных мелкоштучных изделий на основе двуводного техногенного гипса отработаны в условиях завода по производству силикатного кирпича.

1. Семенов A.A. Отходы в доходы //Жилищное строительство. - 1993. - №5.

2. Элькинд JI.C. Производство и применение в строительстве вяжущих и изделий на основе фосфогипса // Строительные материалы. 2000. - №5. - с. 28 -29.

3. Рульнов A.A., Айрапетов А.К. Строительный гипс побочный продукт сероочистки дымовых газов // Строительные материалы XXI века. 2001. -№12.

4. Князева В.П., Микульский В.Г., Сканави H.A. Экологический подход к оценке строительных материалов из отходов промышленности.// Строительные материалы XXI века. 2000. - №6. - с. 16-17.

5. Гордашевский П.Ф., Долгорев A.B. Производство гипсовых вяжущих материалов из гипсосодержащих отходов.- М.: Стройиздат, 1987.

6. Лесовик B.C., Погорелов С.А., Строкова В.В. Гипсовые вяжущие материалы и изделия. Белгород, БелГТАСМ, 2000. - 223 с.

7. Мещеряков Ю.Г. Гипсовые попутные промышленные продукты и их применение в производстве строительных материалов. Л.: Стройиздат, 1982.

8. Ляшкевич И.М. Основы получения гипсовых изделий из отходов. М., 1987.

9. Ферронская A.B. Гипс эколого-экономические аспекты его применения в строительстве //Строительные материалы- 1999. - № 4. - с. 13 - 15.

10. Ицкович С.М., Ляшкевич И.М., Данько Г.Я., Повидайко В.Г. Стеновые материалы из фосфогипса-полугидрата // Известия вузов. Строительство и архитектура . 1990. - № 1. - с.64 - 67.

11. Балдин В.П. Механизм элементарного акта твердофазового взаимодействия гипсовых вяжущих с водой // Известия вузов. Строительство. 1999. - №9. -с.52.

12. Мещеряков Ю.Г., Иванов О.И. и др. Технология получения вяжущих из фосфогипса // Строительные материалы. 1992. - №4. - с. 9-10.

13. Пат. 2132310 РФ. Способ изготовления гипсовых изделий / Тарасова Г.И., Свергузова C.B., Бубнова Н.Ю., Козлов В.ПЧ Наумов Е.Г.

14. Потапов Ю.Б., Золотухин С.Н., Шмелев Г.Л. Теоретические основы энергосберегающей безобжиговой технологии получения связующего для легких бетонов из фосфогипса // Известия вузов. 1998. - №6. - с. 50 - 53.

15. Патент №808426 «Способ изготовления изделий из гипсосодержащих отходов химической промышленности».

16. Иваницкий В.В. Энергосберегающая технология гипсовых отходов //Строительные материалы. 1991. -№12. - с.6-8.

17. Михеенков М.А., Чуваев С.И., Ковешников A.B. Активация фосфогипса в условиях фильтрационного прессования // Известия вузов. Строительство. -2003. -№10.-с. 48 -53.

18. Чистов Ю.Д., Тарасов A.C. К проблеме использования фосфогипсовых отходов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2003. - №5. - с. 185-187.

19. Патент РФ SU1728176 Al С04В28/14. Бейнарович A.B., Матеюнас А.И., Шептицкий СЛ. / Сырьевая смесь для получения строительных материалов. -Опубл. 23.03.90

20. Булатецкая Е. Гипсокартон из фосфогипса // Строительная газета. 2003. -№52.-26 дек. -с.8.

21. Волженский A.B., Ферронская A.B. Гипсовые вяжущие и изделия. М., 1974.

22. Ляшкевич И.М. Эффективные строительные материалы на основе гипса и фосфогипса. Минск, 1989. - 153 с.

23. Ляшкевич И.М. Основы получения гипсовых изделий из отходов. М., 1987.

24. Терехов В.А. Искусственный гипсовый камень из активированного фосфогипса // Изв. вузов. Строительство. — vl 999. №6. с.22-24.

25. Волженский A.B., Карпова Т.А., Чистов Ю.Д. Особенности технологии фосфогипса // Строительные материалы. 1991. — №7.

26. Мирсаев Р.Н., Бабков В.В., Юнусова С.С., Кузнецов J1.K., Недосеко И.В., Габитов А.И. Фосфогипсовые отходы химической промышленности в производстве стеновых изделий. М.: Химия, 2004. - 176 с.

27. Иваницкий В.В. Технология производства стеновых камней их гипсосодержащих отходов // Строительные материалы. 1994. - №5. - с.20-21.

28. Иваницкий В.В. Экономия топливно-энергетических и материальных ресурсов в производстве гипса и гипсовых изделий // Обзорная информация ВНИИЭСМ, сер.8.-М, 1982.-Вып. 1.

29. Каушанский В.Е., Баженова О.Ю., Монахова С.И. Утилизация отходов формовочного гипса в производстве портландцемента // Известия вузов. Строительство. 2003.-№10.-с.39-40.

30. Иваницкий В.В. Физико-химические и технологические основы производства высокопрочных гипсовых вяжущих из природного сырья.-Высокопрочный гипс в индустриальном строительстве. Рига, 1984.

31. Гусейнова Р.П. Безобжиговые гипсовые облицовочные плиты // Строительные материалы. 1976. - №11. - с.35.

32. Ляшкевич И.М. Высокопрочные строительные материалы и изделия из гипса и фосфогипса //Строительные материалы. 1994. - №7. - с. 10-11.

33. Будников П.П. Гипс, его исследование и применение. М.: Стройиздат, 1943,- 375 с.

34. Ратинов В.Б., Иваницкий В.В., Клыкова Л.Я. Технологические особенности получения высокопрочного гипса из мягких гипсовых пород // Строительные материалы. М. 1979. -№1.

35. Иваницкий В.В. К вопросу объективной оценки качества гипсовых вяжущих и изделий // Строительные материалы. 1984. - №5.

36. Ратинов В.Б., Иваницкий В.В., Стеканов Д.И. Физико-химические основы получения высокопрочного искусственного гипсового камня // Строительные материалы. 1984. - №11. - с. 22-23.

37. Шкляр A.C. Высокопрочный гипс. Стройиздат, 1943.

38. Михеенков М.А. Поведение фосфогипса в условиях фильтрационного прессования // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: Материалы II Всероссийского семинара с международным участием. Уфа. - 2004. - с. 151 -158.

39. Стеканов Д.И. и др. Получение гипсовых облицовочных плит методом прессования // Тр. ВНИИСТРОМ. 1982.

40. Данилов В.И., Меркин А.П., Фаминский О.И. Технология высокопрочных гипсобетонных изделий // Строительные материалы. 1979. - № 1.

41. Полак А.Ф., Ляшкевич И.М., Бабков В.В., Раптунович Г.С., Анваров P.A. О возможности формирования кристаллизационных структур на основе двугидрата сульфата кальция // Известия вузов. 1987. - №10. - с.60

42. Чистяков В.В., Сербия C.B., Шапетько Г.А. и др. Особенности структурообразования и твердения гипса // Жилищное строительство. 1990. -№3.-с. 2701-2706.

43. Потапов Ю.Б., Золотухин С.Н., Семенов В.Н. Процессы структурообразования и технология получения безобжиговых вяжущих на основе фосфогипса дигидрата // Строительные материалы. 2003. - №7. - с. 37.

44. Дувидзон Н.В. Автореферат. Строительные материалы на основе БГВ. -Ленинград. 1985.

45. Потапов Ю.Б., Золотухин С.Н., Семенов В.Н., Шмелев Г.Д. Эффективный фосфогипсовый композиционный материал // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века 2000. - №9. - с. 14.

46. Пат. 2036878 РФ. Способ изготовления изделий из гипса / Стеканов Д.И., Ерофеев A.A., Канаева Е.В., Устинов В.А.

47. Ферронская A.B. Долговечность гипсовых материалов, изделий и конструкций. М., 1984.

48. Ляшкевич И.М., Раптунович Г.С., Полак А.Ф. О возможности формирования кристаллизационных структур на основе двугидрата сульфата кальция // Известия вузов. 1985. -№12. -с.60 - 63.

49. A.C. 14700699 СССР. Способ изготовления строительных изделий А.Ф. Полак, В.В. Бабков, И.М. Ляшккевич и др. Опубл. в Б.И. - 1976, -№11.

50. Ребиндер П.А., Сегалова Е.Е., Амелина Е.А. и др. Физико-химические основы гидратационного твердения вяжущих веществ. В кн.: Шестой международный конгресс по химии цемента. - М.: Стройиздат, 1976. - т. 2, кн. 1, — с. 59.

51. Полак А.Ф. К теории прочности твердеющих вяжущих систем.•у5

52. Совершенствование промышленного и гражданского строительства. (Тр. ин -та НИИпромстрой). М.: Стройиздат, 1976. - с. 90-104.

53. Амелина Е.А., Щукин Е.Д. Изучение некоторых закономерностей формирования контактов в пористых дисперсных структурах // Коллоидный журнал. 1970. - т.32. - №6. - с.795-799.

54. Бабак В.Г., Амелина Е.А., Щукин Е.Д. Зависимость прочности дисперсной пористой структуры от числа и прочности контактов // ДАН СССР. 1972. -т.206. -№1. -с.132-135.

55. Сегалова Е.Е., Ребиндер П.А. Новое в химии и технологии цемента. М.: Госсторойиздат, 1962.-с.202.

56. Ферронская A.B., Печуро С.С. Технический прогресс в производстве гипса и гипсовых изделий. М., 1987. - 42 с.

57. Юнг В.Н. Об искусственных конгломератах и цементах из некоторых горных пород // Сб. трудов, посвященных Д.С.Белянкину. Изд-во АН СССР 1946.-с. 557-565.

58. Садуакасов М.С. Основные направления повышения качества гипсовых вяжущих // Изв. вузов. Строительство. -1997. №7,8

59. Садуакасов М.С. Теоретические основы повышения прочности структуры гипсового камня на основе пластифицированного вяжущего // Строительные материалы. 1993. - №3. - с. 19-22.

60. Золотухин С.М. К вопросу о структурообразовании и технологии некоторых эффективных строительных материалов // Строительные материалы. 1993. -№5. - с.28.

61. Айрапетов Г.А., Панченко А.И., Нечушкин А.Ю. «Многокомпонентное бесклинкерное водостойкое гипсовое вяжущее» // Строительные материалы. -1996. № 1. - с.28-29.

62. Веселова С.И., Панарин С.Н., Каменюк Е.Ф., Гулина В.Н., Линецкий А.Э. Возможности использования гипса в малоэтажном строительстве.// Энергетическое строительство. 1992. - №4. - с. 63.

63. Федынин Н.И.' Получение известково-зольного вяжущего повышенной прочности // Цемент. 1991. - № 9. - с. 42 - 46.

64. Ушеров-Маршак A.B., Першина J1.A., Кривенко П.В. Оценка вклада экзотермии в энергетический баланс твердения вяжущих и бетонов //Строительные материалы. 1997. -№2. - с. 12-14.

65. Федоров В.П., Коренькова С.Ф. Эффективные добавки в гипсовое вяжущее // Б/ЖБ. 1995. - №8.

66. Воробьев Х.С. Гипсовые вяжущие и изделия, М.: Стройиздат, 1983. 200 с.

67. Баранов И.М. Новая конкурентоспособная номенклатура гипсовых изделий // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: Материалы I Всероссийского семинара, посвященного 10-летию создания РААСН. М., 2002. - с.44.

68. Булычев Г.Г. Основные направления повышения качества гипсовых вяжущих // Изв. вузов. Строительство. 1993. -№7,8.

69. Ферронская A.B., Коровяков В.Ф. Водостойкие гипсовые вяжущие низкой водопотребности для зимнего бетонирования //Строительные материалы. -1992.-№5.-с. 24 -26.

70. Акмолаев К.А. Влияние гидравлической добавки на свойства гипсоцементно-пуццоланового вяжущего // Известия вузов. Строительство. -2002. № 3. - с.50

71. Ферронская A.B., Коровяков В.Ф. и др. «Водостойкие гипсовые вяжущие низкой водопотребности для зимнего бетонирования» // Строительные материалы. 1992.-№5.

72. Ферронская A.B., Коровяков В.Ф. «Эксплуатационные свойства бетонов на основе композиционного гипсового вяжущего» // Строительные материалы. -1998,-№6.-с. 34-36.

73. Волженский A.B. «Производство известково-гипсовых смесей и повышение их водостойкости» //Строительные материалы. 1996. - №10-11.

74. Лотов В.А. Влияние объемной концентрации полуводного гипса на прочность гипсовых изделий // Строительные материалы. 2001. - №1. - с.28.

75. Федынин Н.И. Производство известково-зольного вяжущего повышенной прочности // Строительные материалы. 1991. -№ 5.

76. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. М.: Стройиздат, 1973. -208 с.

77. Козленко Т.А., Крижановский И.И., Ратинов В.Б., Чумаков Ю.М., Ребиндер П. А. Гидратационное твердение вяжущих веществ в присутствии неорганических добавок. Коллоидный журнал. - 1973. - т. 35.- №5. - с.949-951.

78. Акчурин Т.К. и др. Анализ возможного использования сталеплавильного шлака при производстве безклинкерного вяжущего // Изв. вузов. Строительство. 2000. - №4. - с. 31 - 34.

79. Соломатов В.И. Тонкое измельчение строительных материалов // Строительные материалы. 1991. - №2.

80. Кошкин В.В., Катков Т.Ф. Плиты из низкопрочных гипсов //Известия вузов. Строительство. 1994. - №7.

81. Волженский A.B., Рогов М.И. «Гипсоцементные и гипсошлаковые вяжущие и изделия». М.: Стройиздат, 1990.

82. Пат. 3809566 США, МКИ С 04 В 11/00. Gypsum-based building product and method of producing same/ G. Revord Orwill. США.

83. A.c. 65909 СССР. Способ получения литых гипсовых изделий высокой прочности / П.С. Философов /. Опубл. в 1944 г.

84. A.c. 548582 СССР. Способ изготовления строительных материалов / Б.Г. Каменский, И.М. Ляшкевич, В.М. Самцов, Г.С. Раптунович, A.A. Потапов/. -Опубл. вБ.И. 1976, №11.

85. Терехов В.А. Состояние и перспективы развития гипсовой промышленности // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий: Материалы I Всероссийского семинара, посвященного 10-летию создания РААСН. М., 2002. - с. 11.

86. Каушанский В.Е., Баженова О.Ю. Утилизация отходов формовочного гипса в производстве портландцемента // Строительные материалы. 2003. - №10.-с.39.

87. A.c. 140834 СССР. Устройство для определения формовочных свойств керамических порошков/ И.И. Берней, В.В. Белов.

88. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. М.: Химия, 1977.-272 с.

89. Амелина Е.А., Сегалова Е.Е., Ребиндер П.А. Влияние дисперсности на конечную прочность структур твердения в зависимости от растворения исходного вяжущего вещества // Коллоидный журнал. 1963. - т.25. - №3. -с.370-374.

90. Hüllet G.A.Zs.F.Phys. Chem. 1901. - В.37. - s.385.

91. Полак А.Ф. Твердение мономинеральных вяжущих веществ. М.: Стройиздат, 1966.-208 с.

92. Volmer М. Kinetik der Phasenbildung.- Dresden-Leipzig. 1939. - s.220.

93. Полак А.Ф., Бабков B.B, Капитонов С.М., Анваров P.A. Структурообразование и прочность водовяжущих комбинированных гипсовых систем // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1991. №8. -с.60.

94. Киреев В.А.Краткий курс физической химии. М.: Химия, 1970. - 640 с.

95. Клименко В.Г. Влияние структурных преобразований в природном гипсе при его обжиге до 1000°С на поверхностно активные центры // Изв. вузов. Строительство. 2000. - № 10. - с.63 - 68.

96. Основные направления повышения качества гипсовых вяжущих // Изв. вузов. Строительство. 1994. -№1.

97. Попильский Р.Я., Кондрашев Ф.В. Прессование керамических порошков.-М.: Металлургия, 1968.-265 с.

98. Полак А.Ф., Бабков В.В., Хабибуллин Р.Г., Шаймухаметов A.A. О влиянии межфазной энергии на структуру твердеющих минеральных вяжущих систем // Гидратация и твердение вяжущих: Материалы IV Всесоюзного совещания. -Львов, 1981.-с. 74.

99. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение): Справочник / Под общей ред. A.B. Ферронской,- М.: Издательство АСВ, 2004. 488 с.

100. Верней И.И. Основы научных исследований. Практика исследовательской работы: Учебное пособие. Калинин: КПИ, 1989. - 100 с.

101. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение): Справочник / Под общей ред. A.B. Ферронской М.: Издательство АСВ, 2004. - 488 с.

102. Соломатов В.И. Тонкое измельчение строительных материалов // Строительные материалы. 1991. - №2.

103. Капранов В.В. Механизм твердения вяжущих веществ // Гидратация и твердение вяжущих: Материалы IV Всесоюзного совещания. Львов, 1981. -с.92.

104. Ялунина О.В., Бессонов И.В. Преимущества применения материалов на основе гипсовых вяжущих с точки зрения экологии // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий:

105. Материалы II Всероссийского семинара с международным участием. Уфа. ^ 2004.-С.54.ч

106. Верней H.H., Кедрова Н.Г. Повышение скорости твердения в результате1. V*смешивания цементов грубого и тонкого помола // Гидратация и твердение вяжущих: Материалы IV Всесоюзного совещания. Львов. 1981. - с. 295.

107. Лесовик B.C. Гипсовые материалы и изделия: Учеб. Пособие / B.C. Лесовик, С.А. Погорелов, В.В. Строкова. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2004. - 224 с.

108. Шлегер И.Ф. Конференция «Теория и практика процессов измельчения, смешения и уплотнения материалов» // Строительные материалы. 2003. - №11

109. Потапов Ю.П., Золотухин С.Н., Семенов В.Н., Шмелев Г.Д. Эффективные ^ фосфогипсовые композиционные материалы // Строительные материалы,оборудование, технологии XXI века. 2000. - №9. - с. 14.

110. Каушанский В.Е., Баженова О.Ю. Утилизация отходов формовочного гипса в производстве портландцемента // Строительные материалы. 2003. -№10. - с.39.

111. Прокопец B.C. Влияние механоактивационного воздействия на активность вяжущих веществ // Строительные материалы. 2003. - №9. - с.28

112. Ратинов В.Б. Гипс: изготовление и применение гипсовых строительных материалов.: пер. с нем./Х. Брюкнер, Е. Дейлер, Г. Фитч. М.: Стройиздат, 1981.-223 с.

113. Рублевский И.П. Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий // Строительные материалы. 2003. - №11. -с.46.

114. Глуховский В.Д., Рунова Р.Ф., Максунов С.Е. Вяжущие и композиционныеylматериалы контактного твердения Киев, «Вища школа», 1991.

115. Гричаников В.А., Нестеров М.И. Исследование свойств поверхностных минеральных наполнителей композиционных материалов из техногенного сырья КМА // Вестник БГТУ им. Шухова В.Г. 2003. - №5.

116. Алтыкис М.Г., Халиуллин М.И. Влияние наполнителей на свойства гипсовых строительных материалов // Строительные материалы. 1995. - №9.

117. Волженский A.B., Стамбулко В.И., Ферронская A.B. ГЦПВ вяжущие,-Цбетоны и изделия. -М., 1971.

118. Лотов В.А. Влияние объемной концентрации полуводного гипса на прочность гипсовых изделий//Строительные материалы. 2001. - № 1.

119. Соломатов В.И., Тахиро.в М.К., Тахер Шах Мд. Интенсивная технология бетонов.-М., 1989.

120. Соломатов В.И., Ерофеев В.Т., Богатов А.Д. Строительные материалы на основе техногенных отходов // Современные проблемы строительного материаловедения: Материалы Седьмых Академических Чтений РААСН. Белгород, 2001.-с. 519.

121. Flint E.R. Rock Products. Oct., 1939. №10.

122. Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий. // Строительные материалы. 2002. - №6. - с.46-47.

123. Виноградов Ю.М., Исакович Г.А. Экономическая эффективность применения гипсовых материалов в строительстве // Строительные материалы. 1990. -№3.

124. Кудяков А.И., Пименова JI.H., Морозова JI.A., Воробьева М.В. Стеновой материал на основе отходов деревообработки и гипсокарбамидного вяжущего // Известия вузов. Строительство. 1999. -№12. -с.40.

125. Гулинова Л.Г., Ипатьева В.А. Гипсовый безобжиговый цемент и изделия из него. Под общей редакцией Будникова П.П. - Киев. Издательство Академии архитектуры УССР. 1954. - с. 28.

126. Гладков Д.И., Сулейманова Л.А. Общая закономерность создания строительных материалов с требуемыми свойствами. Современные проблемы строительного материаловедения. Седьмые академические чтения РААСН. ч.

127. Ъ* 1. Белгород, 2001.-с. 77-80.

128. Лежоев В.М. Основы технологии гипсового цемента. М., 1988.

129. Наназашвили И.Х. Прогрессивные строительные материалы.- М., 1986.

130. Гончар В.Ф. Высокопрочные гипсовые и ангидритовые вяжущие и изделия на их основе// Строительные материалы. -1994. №8.

131. Погорелов С.А. Эффективные строительные материалы и изделия на основе гипсовых вяжущих веществ: Монография. — Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2003.-202 с.

132. Кузнецов Ю.С., Калашников В.И., Новокрещенова С.Ю., Перминов Б.Г., Крышов И.М., Куликов И.М. Водостойкие гипсовые композиты // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сб. статей Международной научно-техн. конф. Пенза, 2005.

133. Справочник по производству сборных железобетонных изделий. М/ 1965.-478 с.

134. Гаркави М.С., Долженков A.B., Гаркави O.K. Вопросы твердения ангидритового вяжущего // Вестник БГТУ им. Шухова В.Г. 2003. - №5. -с.247-249.

135. Мирсаев Р.Н., Юнусова С.С., Анваров P.A., Латыпова Е.Ю. Получение стеновых изделий на основе фосфогипса // Строительные материалы. 2004. -№5. - с.55.

136. В производство мелкоштучных стеновых изделий на ООО «КСМ» Тверским государственным техническим университетом (руководитель работ проф. Белов В.В., ответственный исполнитель Петропавловская В.Б.) внедрено следующее: :

137. Составы для получения безобжиговых гипсовых и гипсобетонных стеновых материалов на основе отходов в виде отработанных форм для литья Конаковского фаянсового завода; ^

138. Оригинальные методики оптимизации структуры для улучшения свойств получаемых гипсовых изделий; '

139. Режимы прессования безобжиговых гипсовых и гипсобетонных изделий на линии типового гибкого модуля ГПМК 600.

140. В.Б. Петропавловская Е.А. Назарова

141. Главный технол ООО «КСМ >:1. Зав. кафедрой профессор

142. Для нахождения оптимальных составов и режимов прессования на кафедре ПСК ТГТУ были проведены многочисленные исследования и разработаны специальные методики.

143. Оптимальный режим формования определялся на технологической линии гибкого производственного модуля силикатного кирпича ГПМК 600. В состав модуля входят: гидравлический пресс ПГ - 600; два автомата толкателя РКУ - 100; два толкателя вагонеток ПВ - 1.

144. Были назначены два состава сырьевой смеси и три режима прессования по времени выдержки смеси под давлением в форме: 2 с, 20 с, 30 с, и три режима давления прессования 12 МПа, 16 МПа, 22 МПа.

145. В опытах применялся молотый двуводный техногенный гипс Конаковского фаянсового завода, воздушная известь Тверского комбината строительных материалов 2 (3 сорт, кальциевая, быстрогасящаяся по ГОСТ 9179-77), опилки поперечной распиловки Тверской пилорамы.

146. Перемешивание смеси производилось в прессовой мешалке в течение 3 минут.

147. Оптимальный режим прессования находился по величине плотности и прочности композита.

148. Во время работы велся контроль следующих технологических параметров:1. Дозировка компонентов.

149. Время перемешивания компонентов смеси.3. Давление прессования.

150. Время выдержки при максимальном давлении.

151. После формования образцы, полученные в заводских условиях, помещались в камеру твердения, где поддерживались следующие условия:- температура среды + (20 ± 5) °С.- влажность V/ = 90 95 %;- выдержка изделий в течение 28 суток.

152. Определялись прочность на сжатие и изгиб, средняя плотность гипсового композита в сухом состоянии и водопоглощение.1. Выводы

153. Зав. кафедрой ПСК ТГТУ, д.т.н.1. В.В. Белов

154. Ст. преподаватель каф. ПСК ТГТУ1. В.Б. Петропавловская1. Инженер ТГТУ1. Е.А. Назарова