автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Изделия автоклавного твердения с использованием техногенного сырья

005045756

На правах рукописи

ЧЕРКАСОВ Владимир Сергеевич

ИЗДЕЛИЯ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

.1 4 И ЮН 2012

Белгород 2012

005045756

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет (БГТУ) им. В.Г. Шухова»

Научный руководитель - кандидат технических наук

Алфимова Наталия Ивановна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Урханова Лариса Алексеевна

- кандидат технических наук, доцент Володченко Анатолий Николаевич

Ведущая организация - Липецкий государственный технический

университет, г. Липецк

Защита состоится «29» июня 2012 года в 14 — часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

Автореферат разослан «29» мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Г.А. Смоляго

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одним из приоритетных направлений программы улучшения качества жизни населения является жилищное строительство, и в частности возведение индивидуального жилья. За последние годы общий ввод жилья увеличился в 1,4 раза, ввод индивидуальных жилых домов - в 2 раза. Так, например, в Белгородской области с 2007 года ежегодно вводится в эксплуатацию более 1 млн м2 жилья. По объему введенного жилья в расчете на 1000 чел. населения Белгородская область на протяжении ряда лет входит в лидирующую десятку регионов России, а среди областей Центрального федерального округа занимает второе место после Московской области. В связи с этим испытывается острая потребность в качественных и недорогих мелкоштучных материалах.

Прессованные изделия автоклавного твердения в настоящее время по востребованности занимают третье место среди мелкоштучных стеновых материалов. Это, в свою очередь, привело к тому, что рынок силикатных изделий стал весьма насыщенным, с высоким уровнем конкуренции, подталкивающей предприятия отрасли к постоянному повышению качества выпускаемой продукции, что требует от производителей перехода на новые технологии и внедрения различных инноваций.

Одним из путей выхода из создавшейся ситуации является вовлечение в процесс производства техногенного сырья, такого, как отходы производства керамзита.

Диссертационная работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013 годы): Мероприятие 1.3.1 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук»: № 16.740.11.0770 «Создание высокоэффективных силикатных материалов автоклавного твердения с использованием наноструктурированных модификаторов».

Цель работы. Повышение эффективности производства мелкоштучных прессованных стеновых материалов автоклавного твердения за счет использования отходов производства керамзита.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение вещественного состава и отходов производства керамзита как сырьевого компонента при получении силикатных автоклавных материалов;

- изучение возможных способов введения керамзитовой пыли в состав сырьевой смеси, разработка оптимальных составов и режимов твердения силикатных материалов с применением техногенного сырья;

- исследование физико-механических свойств полученных материалов;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований и промышленная апробация.

Научная новизна работы. Разработаны принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного алю-

мосиликатного сырья - отходов производства керамзитового гравия. Алю-мосиликатное пирогенное сырье, характеризующееся незавершенной стадией минералообразования, активируется в системе «СаО - БЮг - Н20», что способствует формированию полиминеральных новообразований с оптимальным соотношением низко- и высокоосновных гидросиликатов кальция, обеспечивающих повышение морозо- и водостойкости автоклавных прессованных изделий. Установлена возможность снижения энерго- и материальных затрат на 40 % и/или увеличение прочностных характеристик изделий на 100 %.

Теоретически обоснованы возможные технологические этапы введения алюмосиликатного пирогенного сырья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры с учетом различной степени термальной обработки, уровня дисперсности, минерального и структурно-морфологического составов исследуемого сырья. Показана эффективность введения керамзитовой пыли на стадии смешения компонентов силикатной смеси при частичной замене кварцевого сырья как заполнителя.

Установлены особенности фазово-структурного состояния алюмосиликатного сырья в зависимости от состава и свойств в ряду «глина —► керамзитовая пыль с электрофильтров —* керамзитовая пыль с сортировки», заключающиеся в последовательной деструкции слоистых алюмосиликатов. Отходы производства керамзита с электрофильтров, образующиеся при температуре 400-500 °С, представлены фазами незавершенной стадии минералообразования и являются техногенными аналогами природных глинистых сланцев. Отходы производства керамзита, образующиеся на стадии сортировки керамзитового гравия, обожженного при температуре 1130-1200 °С, по своему минеральному и структурному состоянию соответствуют природным эффузивно-пирокластическим алюмосиликатным горным породам и представлены стеклофазой.

Природное и техногенное пирогенное агаомосиликатное сырье, применяемое при производстве силикатных автоклавных материалов, проранжи-ровано по степени эффективности его использования как компонента сырьевой силикатной смеси с учетом степени минеральных и кристаллохимиче-ских трансформаций в процессе термальной обработки в период его формирования (генетических либо техногенных воздействий). Установлено, что наибольшей реакционной способностью обладает техногенное алюмосили-катное сырье на стадии термической дегидратации.

Получены зависимости предела прочности при сжатии, средней плотности, водопоглощения и коэффициента размягчения плотных силикатных материалов автоклавного твердения от вида и количества отходов производства керамзита, количества СаОакт, давления автоклавирования и длительности изотермической выдержки, что позволяет определить оптимальные ре-

цептурно-технологические параметры для обеспечения требуемых характеристик изделий.

Практическое значение работы. Доказана возможность улучшения фор-муемости и обеспечения выпуска высокоэффективных многопустотных силикатных изделий с четкой геометрией за счет введения отходов производства керамзита, способствующих повышению прочности сырца в 2-4 раза.

Разработаны составы силикатных автоклавных прессованных материалов с использованием керамзитовой пыли, позволяющие получать изделия с объемной однородной окраской, пределом прочности при сжатии до 33 МПа, коэффициентом размягчения 0,87, морозостойкостью до 50 циклов.

Предложены математические модели, позволяющие оптимизировать физико-механические показатели силикатных материалов с использованием отходов производства керамзита от технологических параметров производства, превосходящих по своим физико-механическим показателям традиционные известково-песчаные материалы.

Определены рациональные параметры гидротермальной обработки изделий с использованием керамзитовой пыли. Снижение себестоимости производства на 40 % происходит за счет снижения затрат на заполнитель и вяжущее (известь), уменьшения энергозатрат на автоклавную обработку, сокращения брака в процессе формования и расхода сырьевых компонентов при получении пустотных изделий.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на ООО «Экостроймате-риалы» (г. Белгород).

Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные и технические документы:

- стандарт организации СТО 02066339-023-2012 «Мелкоштучные прессованные изделия автоклавного твердения с использованием отходов производства керамзита»;

- рекомендации по изготовлению силикатного кирпича с использованием отходов производства керамзита.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 270106, 270114, студентов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлению «Строительство», что отражено в учебных программах дисциплины «Строительные материалы и изделия».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены: на III Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия» (г. Губкин, 2010 г.); на Международной научно-

практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX Научные чтения)» (г. Белгород, 2010 г.); на Областной научно-практической конференции «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (г. Белгород, 2010 г.); на II Международной научно-практической конференции «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (г. Курск, 2011 г.); на Международных научно-практических конференциях молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород, 2011 г., 2012 г.); на 7-й Международной научно-практической конференции «Новейшие достижения европейской науки» (г. София, 2011 г.); на Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии» (г. Белгород, 2011 г.); на VIII Международной научно-практической конференции «Дни науки - 2012» (г. Прага, 2012 г.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в одиннадцати научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России. Получено положительное решение на патент (заявка № 2011125730 от 22.06.11).

На защиту выносятся:

- принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного алюмосиликатного сырья - отходов производства керамзитового гравия;

- особенности фазово-структурного состояния и свойств алюмосиликатного сырья в ряду термической истории «глина —> керамзитовая пыль с электрофильтров —» керамзитовая пыль с сортировки»;

- анализ технологических этапов введения алюмосиликатного пирогенного сьфья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры;

- зависимости предела прочности при сжатии, средней плотности, водо-поглощения и коэффициента размягчения плотных силикатных материалов автоклавного твердения от вида и количества отходов производства керамзита, количества СаОакт, давления автоклавирования и длительности изотермической выдержки;

- оптимальные составы сырьевой смеси и режимы автоклавной обработки в зависимости от вида керамзитовой пыли и требуемой марки изделий;

- показатели экономической эффективности проекта и результаты внедрения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, приложений и библиографического списка. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включающего 28 таблиц, 26 рисунков и фотографий, списка литературы из 130 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Силикатный кирпич по ряду показателей уступает керамическому и мелкоштучным изделиям на основе портландцемента. Повысить его качество можно путем введения в состав сырьевой смеси домолотого кварцевого песка. Однако данная операция является неоправданной с позиции энергозатрат, в связи с чем актуальным становится использование компонентов, изначально имеющих высокую удельную поверхность, таких, как отходы производства керамзитового гравия.

В настоящее время по объемам потребления керамзитовый гравий занимает первое место среди легких заполнителей, его производство распространено по всей территории Российской Федерации. Отходы производства керамзита, представляющие собой тонкодисперсный порошкообразный материал, накапливаются в пылеосадительных системах и далее свозятся в отвалы, их утилизация представляет собой серьезную проблему.

Рассматриваемые отходы — это алюмосиликатные техногенные образования, которые представлены двумя видами тонкодисперсного сырья с различной термической историей. Первый вид образуется на стадии сушки гранул (пыль, осаждающаяся на электрофильтрах) при температуре 400500 °С, второй — на стадии сортировки керамзитового гравия после обжига при температуре 1130-1200 °С.

С целью рассмотрения возможности использования керамзитовой пыли в качестве компонента формовочной смеси для изготовления мелкоштучных прессованных материалов автоклавного твердения, а также выявления влияния высокотемпературного воздействия на изменение состава и свойств алюмосиликатного сырья в ряду «глина - керамзитовая пыль с электрофильтров — керамзитовая пыль с сортировки» был проведен комплексный анализ отходов и исходной породы, используемой дня производства керамзитового гравия.

Исходной породой для производства керамзитового гравия является глина Ястребовского месторождения, которая, согласно результатам химического анализа, отличается повышенным содержанием кремнезема. В результате температурного воздействия соотношение оксидов в сырье меняется несущественно.

Анализ минерального состава глины и отходов производства керамзита показал, что алюмосшшкатное сырье, образовавшееся при температуре 400500 °С, представлено незавершенными фазами структурообразования, с увеличением высокотемпературного воздействия возрастает концентрация рентгеноаморфного вещества, которое можно отнести к стеклофазе (рис. 1, табл. 1).

Рис. 1. Рентгенофазовый анализ алюмосиликатного сырья: 1 - глина; 2 - керамзитовая пыль с электрофильтров (КПэ); 3 - керамзитовая пыль с сортировки (КПс)

Минеральный состав алюмосиликатного сырья'

Таблица 1

Наименование

Глина_

КПэ_

КПс

Иллит-монтмориллонит

_59,9

51,2

Содержание, %

Кварц 40,1 39,3 38,9

Стеклофаза

9,5 61,1

Согласно данным гранулометрического состава график распределения частиц по размерам керамзитовой пыли с электрофильтров имеет прерывистый характер с несколькими пиками, смещенными в сторону меньших частиц, в то время как кривая пыли с сортировки — одномодаль-на, с плавным четким пиком в области частиц 16-20 мкм (рис. 2).

Это согласуется с данными, полученными при анализе частиц с помощью РЭМ, согласно которого, частицы пыли с электрофильтров характеризуются более выдержанным гранулометрическим составом. Пыль с сортировки отличается существенно

Размер частиц, мкм

Рис. 2. Гранулометрический состав керамзитовой пыли

1 Получен путем обработки РФА методом Ритвельда.

расширенным размерным интервалом крупной фракции (рис. 3). Данный факт обусловлен спеканием частиц глины в процессе производства керамзитового гравия.

Помимо этого, было выявлено снижение значений структурнозависимых свойств алюмосиликатного сырья с увеличением температуры воздействия (табл. 2).

Таким образом, установлены особенности фазово-структурного состояния алюмосиликатного сырья в ряду термической истории «глина —> керамзитовая пыль с электрофильтров —> керамзитовая пыль с сортировки», заключающиеся в последовательной деструкции слоистых алюмосиликатов. Отходы производства керамзита с электрофильтров, образующиеся при температуре 400-500 °С, представлены фазами незавершенной стадии минера-лообразования и являются техногенными аналогами природных глинистых сланцев. Отходы производства керамзита, образующиеся на стадии сортировки керамзитового гравия, обожженного при температуре 1130-1200 °С, по своему минеральному и структурному

состоянию соответствуют природным эффузивно-пирокластическим апю-мосиликатным горным породам и представлены стеклофазой.

Таблица 2

Свойства алюмосиликатного сырья

Рис. 3. Общий вид частиц

керамзитовой пыли: а- с электрофильтров; б - с сортировки

Наименование Удельная поверхность1, м2/кг Удельная поверхность2 (метод БЭТ) м2/кг Объем пор с радиусом меньше 94,6 нм см3/г Сорбционная способность3, мг СаО/г

Глина - 64300 0,024 115

КПэ 670 23000 0,007 39,2

КПс 400 3100 0,002 25

' Определена методом газопроницаемости на приборе ПСХ-2

2 По данным воЛБогШ-Н уегЛ .О, БГТУ им. В.Г. Шухова.

3 Определена по ускоренному методу И.Д Запорожца.

Проведенный комплексный анализ отходов производства керамзита, позволил сформулировать рабочую гипотезу исследований, заключающуюся в возможности улучшения физико-механических показателей силикатного кирпича за счет введения в состав сырьевой смеси керамзитовой пыли. При этом следует предположить, что наибольший эффект будет достигаться при использовании того алюмосшшкатного сырья, в составе которого преобладают фазы незавершенной стадии структурообразования.

Исходя из того, что, помимо рецептурных, большое влияние на качество силикатного кирпича оказывают технологические параметры, был сделан анализ возможных способов и этапов введения керамзитовой пыли в состав сырьевой смеси.

Основным способом производства мелкоштучных прессованных изделий автоклавного твердения в настоящее время является кипелочный, при котором наиболее полно используется гидратационное твердение извести. Керамзитовая пыль при данном способе может вводиться на этапе изготовления известково-кремнеземистого вяжущего (ИКВ) путем совместного помола компонентов или смешения с предварительно измельченной известью. В первом случае достигается равномерное распределение компонентов в ИКВ, однако вяжущее получается неоднородным по гранулометрии (с большим количеством крупных включений), что обусловлено высокой удельной поверхностью отходов производства керамзита. Во втором случае смесь получается однородной, но процесс изготовления существенно усложняется из-за налипания извести на стенки мельницы и помольные тела; на его осуществление требуются более длительные временные затраты и дополнительное оборудование для смешения компонентов ИКВ.

Помимо этого, керамзитовая пыль также может вводиться на этапе приготовления силикатной смеси взамен части кварцевого песка как заполнителя. Это позволит существенно экономить заполнитель и вяжущее и обеспечит возможность получения объемно окрашенных изделий с высокими физико-механическими характеристиками; при этом нет необходимости в закупке дополнительного оборудования для приготовления формовочной смеси. Недостатком в данном случае является необходимость контроля процесса смешения компонентов с целью обеспечения равномерности их распределения.

Таким образом, теоретически обоснованы возможные технологические этапы введения алюмосиликатного пирогенного сырья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры с учетом различной степени термической обработки, уровня дисперсности, минерального и структурно-морфологического составов исследуемого сырья. Показана эффективность введения керамзитовой пыли на стадии смешения компонентов силикатной смеси при частичной замене кварцевого сырья как заполнителя.

Известно, что в процессе выполнения технологических операций кирпичный сырец подвергается механическим воздействиям; это нередко, приводит к повреждению углов изделия или к его полному разрушению. Таким образом, одним из важнейших показателей в технологии является прочность

В производстве известково-песчаного силикатного кирпича прочность при сжатии сырца обычно находится в пределах 0,40,5 МПа. Однако этой прочности бывает недостаточно, чтобы полностью исключить брак в процессе формования и транспортировки изделий.

В связи с этим были проведены исследования по определению влияния вида и количества отходов керамзита и вяжущего на данный показатель. Установлено, что прочность сырца на основе известково-песчаной смеси (контрольные образцы) при содержании СаОакт 4, 6 и 8 % составила соответственно 0,29, 0,42 и 0,53 МПа (рис. 4). При 5 % замене песка на керамзитовую пыль прочность сырца увеличилась в 1,5-1,8 раза, при 15 % - в 2,42,7 раза; 25%- в 3,4-4,2 раза.

Таким образом, увеличение доли СаО^ и отходов производства керамзита в смеси способствует повышению сырцовой прочности силикатного кирпича. Это обусловлено тем, что развитая поверхность керамзитовой пыли и вяжущего предопределяет увеличение числа контактов между частицами при уплотнении и связанное с этим повышение прочности сцепления и механического зацепления. Это позволит улучшить формуемость сырьевой смеси, снизить брак в процессе формования и обеспечит возможность выпуска высокоэффективных многопустотных изделий с четкой геометрией.

Разработка составов силикатных материалов производилась путем определения необходимого количества извести, керамзитовой пыли, а также длительности и давления при изотермической выдержке в автоклаве с помощью метода математического планирования эксперимента (табл. 3).

о.

5 15

Содержание керамзитовой пыш, % от песка

Рис. 4. Прочность при сжатии сырца в зависимости от количества СаО^ и керамзитовой пыли в смеси

-СаОакт-4%; -

-КПэ;

- СаОакт- 6 %; -СаОа,

---КПс

-8%

Таблица 3

Условия планирования эксперимента _

Фактор Уровень варьирования Интервал варьирования

Натуральный вид Код. вид -1 0 +1

Содержание керамзитовой пыли, % от песка X, 5 15 25 10

Длительность изотермической выдержки, ч х2 2 4 6 3

Давление автоклавирования, атм. X, 6 8 10 2

Содержание СаС^, мае. % Х4 4 6 8 2

Выходными параметрами для подбора рационального состава и технологических параметров служили: предел прочности при сжатии, средняя плотность, водопоглощение и коэффициент размягчения.

После статистической компьютерной обработки экспериментальных данных были получены зависимости физико-механических характеристик от варьируемых факторов (рис. 5).

Анализ полученных результатов показал, что использование отходов производства керамзита взамен части песка позволяет получить изделия с более высокими физико-механическими характеристиками по сравнению с изделиями, полученными по традиционной рецептуре и технологии. Из-вестково-песчаные (контрольные) образцы с содержанием 8 мае. % СаОагг и запаренные при 10 атм. с длительностью изотермической выдержки 6 ч показали прочность при сжатии 16 МПа. Введение отходов производства керамзита способствовало увеличению прочности до 100 %. Так, например, замена песка на 15 % пыли с электрофильтров позволяет достичь прочности 23 МПа (см. рис. 5,1; б), на 25 % - 32 МПа (см. рис. 5,1\ в), а при использовании пыли с сортировки - 21 и 25 МПа соответственно (см. рис. 5, 2; б, в). При этом указанные значения были достигнуты при сокращенных параметрах автоклавной обработки.

Следует отметить, что наибольший прирост прочности достигается при использовании алюмосиликатного сырья, представленного незавершенными фазами структурообразования - керамзитовой пыли с электрофильтров.

Исследование характера новообразований с помощью термического анализа показало, что цементирующие соединения в образцах с добавлением отходов производства керамзита так же, как и в известково-песчаных (контрольных) образцах, представлены низкоосновными гидросиликатами кальция С5Н(В). Смещение экзоэффекта для образцов с пылью в область более высоких температур (820-880 °С) связано, вероятно, с образованием гидросиликатов более высокой основности.

На кривой ДТГ во всех образцах присутствует пик при температуре 440460 °С, соответствующий дегидратации гидроксида кальция. Однако в образ-

цах с 25 %-м содержанием отходов производства керамзита площадь пика уменьшается, что объясняется более полным связыванием извести за счет большей активности керамзитовой пыли в сравнении с кварцевым песком.

- СаОает - 4 %; - СаОа„ - 6 %; - СаОш

«%

Рис. 5. Номограммы зависимости прочности при сжатии силикатных изделий от вида (I - КПэ; 2 - КПс), содержания керамзитовой пыли (о - 5 %; б - 15 %; в - 25 %), содержания СаОа)гг, длительности изотермической выдержки и давления

при автоклавировании

При программном разложении профиля ИК-поглощения в интервале волновых чисел 800-1300 см"1 на элементарные спектральные профили волновые числа максимумов были соотнесены с литературными источниками (рис. 6). На волновом плече профиля поглощения образцов с керамзитовой пылью с электрофильтров были обнаружены полосы, соответствующие кремнекислородным слоям, цепям диортогрупп и изолированным кремнекислородным тетраэдрам. Учитывая тот факт, что высокоосновные гидросиликаты кальция представляют из себя в основном островные силикаты, обнаруженные полосы поглощения кремнекислородных тетраэдров с безмостиковой и/или с одной связью логично могут быть отнесены к структурному мотиву высокоосновных гидросиликатов кальция, в частности а-С25Н. Это свидетельствует о том, что частичная замена песка на апюмосиликатное сырье, представленное незавершенными фазами структурообразования, способствует формированию полиминеральной системы с новообразованиями различной основности.

Анализ характера новообразований, выполненный с помощью РЭМ-изображений, показал, что в образцах контрольного состава после автокла-вирования по традиционному режиму (2+6+2, давление 10 атм.) основная масса сложена дощатыми и пластинчатыми новообразованиями, образующими сростки (рис. 7, а). Исходя из формы и морфологии формирующихся кристаллов, их можно отнести к микрокристаллическим низкоосновным гидросиликатам кальция тоберморитовой группы. В образцах с использованием отходов производства керамзита, прошедших автоклавирование при давлении 6 атм., наблюдается уменьшение размера новообразований (рис. 7, б, в), это можно объяснить высокой дисперсностью керамзитовой пыли, обусловливающей ее большую реакционную способность при автоклавиро-вании (значительно увеличивается растворимость силикатной и алюминат-ной частей, а также скорость протекающих реакций).

Волновое число (см1)

Рис. 6. Результаты ИК-спектроскопии силикатных образцов с КПэ

Таким образом, при применении керамзитовой пыли при производстве силикатных автоклавных материалов в конечных изделиях формируется плотная матрица, созданию которой способствует образование прочных сростков из микро- и субмикрокристаллических гидросиликатов кальция, имеющих высокую дисперсность и большую поверхность соприкосновения, обеспечивающих хорошую адгезию к зернам заполнителя. Все это способствует приросту прочности на 100 %.

Оптимизация структуры новообразований за счет введения в силикатную систему отходов производства керамзита не могла не отразиться на эксплуатационных характеристиках конечных изделий.

Согласно результатам по испытанию на воздухостойкость, контрольные образцы, изготовленные по традиционной рецептуре, после 100 циклов попеременного увлажнения-высушивания имеют 18,1 % потерь прочности, в то время как максимальные потери прочности для образцов с частичной заменой кварцевого песка на отходы производства керамзитового гравия составили 14,3 %, что является вполне допустимым показателем. Необходимо также отметить, что при использовании керамзитовой пыли с электрофильтров прочность образцов снизилась значительно меньше, а в некоторых случаях наблюдался прирост. Это можно объяснить наличием в их составе высокоосновных гидросиликатов кальция, которые являются более стойкими к воздействию попеременного увлажнения-высушивания.

Данные, полученные после испытания образцов на водостойкость показали, что силикатные материалы, изготовленные с использованием отходов производства керамзитового гравия после двух лет пребывания в воде теряют от 0 до 4 % от первоначальной прочности.

Необходимо отметить, что у образцов с 15 %-м содержанием керамзитовой пыли с электрофильтров наблюдается незначительный прирост прочно-

Рис. 7. Микроструктура новообразований силикатных образцов: а — контрольный состав; б - состав с 25 % КПэ; в - состав с 25 % КПс

ста после года выдерживания в воде, что, возможно, обусловлено гидравлическими свойствами полученного материала.

Испытания на морозостойкость полученных образцов показали, что частичная замена кварцевого песка на отходы производства керамзитового гравия, благодаря их высокой дисперсности, ведет к повышению плотности и прочности изделий (табл. 4). Вследствие этого в структуре силикатного кирпича формируется большое количество микрокапилляров, в которых вода не замерзает, что значительно повышает его морозостойкость.

Таблица 4

Морозостойкость силикатных изделий_

£ 2Г в" к И к га а * £ и й = ? о. 5 с о я и в в Й ее 5 Предел прочности при сжатии и его процентное

£ о я 2 о" га * О. л и ¡1 Й « = 1 " о га в £ с ааЗ с о 2 5 I в' с 04 г е- га изменение после попеременного замораживания-оттаивания

"а 2 3 у т В е: о Ьй и и к г га К и « О и -а хг о и » Н О 5 и о. 11 Ч § з е т га Й 1с 9 в 5 в в ^ ЕГ и О ВЛ & В еЗ 4> 8.» с Ш с Й У 5 * I С ь и в я в ■е-•е- г> о 15 циклов 25 циклов 35 циклов 50 циклов

(•> 5 м МПа % МПа % МПа % МПа %

Составы с керамзитовой пылью с электрофильтров

1 25 8 6 6 31,2 25,3 0,81 40,6 +30,1 38,4 +23,0 35,7 +14,4 31,7 +1,6

2 25 4 6 6 25,2 22,4 0,89 31,5 +25,0 29,2 +15,9 25,8 +2,4 23,2 -7,9

3 15 8 2 8 21,1 15,0 0,71 22,2 +5,2 20,6 -2,4 19,5 -7,6 17,8 -15,6

4 15 6 4 6 16,9 16,6 0,98 24,6 +45,6 23,3 +37,9 21,8 +29,0 17,8 +5,3

Составы с керамзитовой пылью с сортировки

5 25 8 6 6 27,8 23,9 0,86 32,6 +1,20 30,2 +1,08 26,3 -5,7 23,6 -12,5

6 25 4 2 6 15,6 11,5 0,74 14,9 —4,5 13,9 -10,9 11,4 -26,9' - -

7 15 6 4 6 16,3 12,6 0,77 16,4 -0,6 15,7 -3,7 14,1 -13,5 13,3 -18,3

8 15 4 2 8 14,1 9,9 0,70 13,0 -7,8 12,0 -14,9 9,8 -30,5' - -

У состава № 4 после 15 циклов попеременного замораживания-оттаивания прочность увеличилась на 45,6 %. Данный образец был получен при сокращении длительности изотермической выдержки на 2 ч и давления автоклавирования на 4 атм. В таких условиях в большом количестве образуются высокоосновные гидросиликаты кальция, которые отличаются пониженной прочностью в сравнении с низкоосновными, однако имеют высокие показатели морозо- и водостойкости.

Прирост прочности на 30,1 и 25,0 % у составов № 1 и 2 можно также объяснить наличием в их составе высокоосновных гидросиликатов кальция, которые (исходя из высокой начальной прочности образцов) образовались в процессе испытания на морозостойкость при увлажнении за счет взаимо-

1 Потери прочности превышают требования ГОСТ 379-95. Кирпич и камни силикатные.

действия непрореагировавших во время автоклавной обработки керамзитовой пыли и извести.

С целью выявления комплексного воздействия агрессивных факторов окружающей среды на физико-механические характеристики разработанных материалов была заформована серия образцов, которая выдерживалась на открытом воздухе в течение года. Анализ полученных результатов показал, что со временем происходит уплотнение образцов силикатных материалов, связанное с процессом карбонизации непрореагировавшей извести (рис. 8, а). Минимальное увеличение средней плотности после 6 мес выдерживания на открытом воздухе наблюдалось у образцов, изготовленных с использованием отходов производства керамзита с электрофильтров, максимальное - у контрольных образцов, полученных по традиционной рецептуре и технологии. Это объясняется большей начальной средней плотностью образцов, изготовленных с использованием керамзитовой пыли, что способствует замедлению интенсивности процесса проникновения СОг в толщу композита, а также меньшим содержанием непрореагировавшей в процессе автоклавной обработки Са(ОН)2 в данных образцах. Необходимо отметить, что с течением времени за счет уплотнения верхних слоев материала, препятствующих проникновению углекислоты внутрь композита, процесс нарастания плотности затухает. а б

Рис. 8. Изменение во времени средней плотности (а) и предела прочности при сжатии (б) силикатных образцов': 1 - контрольные; 2- с 25 % КПс; 3- с 25 % КПэ

Наравне с увеличением средней плотности также происходит незначительное увеличение предела прочности при сжатии (рис. 8, б). Максимальный прирост соответствует контрольным образцам, изготовленным с применением традиционной рецептуры и режима.

Следует также отметить, что после года хранения на открытом воздухе

1 Указаны средняя плотность и предел прочности при сжатии в естественном состоянии.

17,1

Температура, X

видимых повреждений обнаружено не было, цвет композитов, изготовленных с использованием керамзитовой пыли не изменился.

Как известно, по способности противостоять высоким температурам силикатный кирпич значительно уступает керамическому кирпичу. В связи с этим было изучено поведение силикатных материалов, изготовленных с использованием отходов производства керамзита при высокотемпературном воздействии.

Анализ полученных результатов показал, что в случае частичной замены песка на отходы производства керамзитового гравия, прирост прочности образцов после выдерживания при температуре 200 °С составил

44.3 % при использовании пыли с электрофильтров (рис. 9, б) и

72.4 % - с сортировки (рис. 9, в), в то время как образцы на традиционном сырье упрочнились всего на 4,4 %. Это можно объяснить тем, что при температуре порядка 200 °С создаются условия, способствующие химическому взаимодействию гид-роксида кальция с активным минеральным компонентом, в результате чего образуются дополнительных соединения. Исходя из того, что керамзитовая пыль имеет большую удельную поверхность,

Температура, "С

\5Д 5,1

ал щ

900 1100

1<° : 1® 5

1

Температура, *С

Рис. 9. Изменение прочности силикатных изделий после высокотемпературного воздействия: а - силикатные материалы (контрольный); б - силикатные материалы с 15 % КПэ; в - силикатные материалы с 15 % КПс

чем кварцевый песок, данные процессы протекают более интенсивно, что способствует значительному росту прочности (рис. 9, б, в).

Разницу в приросте прочности между образцами с использованием керамзитовой пыли с электрофильтров и пылью, образующейся при сортировке, можно объяснить более высокой удельной поверхностью первой. Это обеспечивает ее большее связывание в процессе автоклавной обработки, что и способствует меньшему приросту прочности при выдерживании при 200 °С.

При температуре 550 °С, соответствующей разложению гидросиликатов кальция и несвязанной гашеной извести, у контрольных образцов наблюдается снижение прочности на 31,3 % (рис. 9, а). При этом образцы с керамзитовой пылью показали прирост прочности на 17,7 (КПэ) и 41,7 (КПс) %, что вызвано более полным связыванием Са(ОН)2 в процессе автоклавной обработки при частичной замене песка на сырье с большей удельной поверхностью и, как следствие, реакционной способностью. Необходимо так же отметить, что остаточная прочность контрольных образцов при температуре 1100 °С более чем в 2 раза ниже, чем у образцов, изготовленных с использованием техногенного алюмосиликатного сырья. При этом наименьший сброс прочности был зафиксирован у силикатных материалов с керамзитовой пылью с сортировки, что обусловлено наличием в ее составе высокотемпературных минералов, образовавшихся при обжиге керамзитовых гранул.

Помимо повышения физико-механических характеристик, введение керамзитовой пыли положительно сказывается на внешнем виде изделий — они приобретают стойкую однородную окраску, интенсивность которой зависит от соотношения компонентов в смеси и не изменяется в процессе автоклавирования.

В зависимости от требуемой марки изделий были подобраны рациональные составы силикатных смесей в сочетании с режимами гидротермальной обработки (табл. 5), которые позволяют обеспечить минимальные материальные и энергетические затраты. Также предложена технологическая схема производства.

Таблица 5

Марка изделия Вид керамзитовой пыли Содержание КП,% Содержание СаО,„, мае. % Длительность изотер-миической выдержки, ч Давление автоклавирования, МПа Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м' Водопо- глощение, % Коэффициент размягчения

1 2 3 4 5 6 7 8 9

300 КПэ 25 8 6 6 1915 10,35 0,78

8 4 6 1908 10,93 0,89

250 КПэ 25 6 5,6 6 1958 9,43 0,83

4 6 6 1971 8,46 0,89

КПс 25 4 4 6 1856 11,8 0,71

Окончание табл. 5

1 2 3 4 5 б 7 8 9

200 КПэ 25 8 2 6 1893 11,40 0,72

15 $ 2 8 1957 7,78 0,71

КПс 25 8 2 10 1909 8,63 0,72

6 6 6 1954 7,47 0,97

4 2,4 8,8 1880 11,30 0,70

15 8 5,2 6,4 1895 9,97 0,72

175 КПэ 25 4 2 6 1932 10,89 0,74

15 6 4,8 б 1960 9,52 0,90

4 5,2 б 1957 9,00 0,87

КПс 25 4 2 8,4 1886 11,40 0,72

15 8 2 9,2 1966 7,45 0,71

5 8 2,8 9,2 1897 9,7 0,73

150 КПэ 15 6 3 Л 6 1954 9,80 0,83

25 4 2 6 1932 10,89 0,74

КПс 15 4 2,4 8,8 1932 8,62 0,71

5 8 2 8,4 1919 9,35 0,71

125 КПэ 5 8 5,2 6 1881 10,68 0,92

КПс 15 4 2 8 1935 9,25 0,70

100 КПэ 5 6 2 9,2 1932 6,89 0,72

4 5,6 6 1879 9,80 0,79

КПс 5 6 2,4 8 1914 9,50 0,73

4 2 7,6 1875 10,30 0,73

75 КПэ 5 6 2,4 б 1898 9,88 0,70

4 3,6 6 1879 10,04 0,76

КПс 5 6 2 7,6 1927 9,27 0,73

Таким образом, разработаны принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного алюмосиликатно-го сырья — отходов производства керамзитового гравия. Алюмосиликатное пирогенное сырье, характеризующееся незавершенной стадией минерагто-образования, активируется в системе «СаО - 8Ю2 - Н20», что способствует формированию полиминеральных новообразований с оптимальным соотношением низко- и высокоосновных гидросиликатов кальция, обеспечивающих повышение морозо- и водостойкости автоклавных прессованных изделий. Установлена возможность снижения энерго- и материальных затрат на 40 % и/или увеличение прочностных характеристик изделий на 100 %.

Полученные результаты могут быть использованы при прогнозировании свойств силикатных материалов в зависимости от рецептурно-технологических параметров в случае использования других видов техногенного алюмосиликатного сырья либо выявленных природных аналогов отходов производства керамзита — глинистых сланцев, эффузивно-пирокластических алюмосиликатных горных пород и др.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Разработаны принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного атомосиликатного сырья - отходов производства керамзитового гравия. Алюмосиликатное пирогенное сырье, характеризующееся незавершенной стадией минералообразования, активируется в системе «СаО - БЮ2 - Н20», что способствует формированию полиминеральных новообразований с оптимальным соотношением низко- и высокоосновных гидросиликатов кальция, обеспечивающих повышение морозо- и водостойкости автоклавных прессованных изделий. Установлена возможность снижения энерго- и материальных затрат на 40 % и/или увеличение прочностных характеристик изделий на 100 %.

Теоретически обоснованы возможные технологические этапы введения атомосиликатного пирогенного сырья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры с учетом различной степени термальной обработки, уровня дисперсности, минерального и структурно-морфологического составов исследуемого сырья. Показана эффективность введения керамзитовой пыли на стадии смешения компонентов силикатной смеси при частичной замене кварцевого сырья как заполнителя.

Установлены особенности фазово-структурного состояния апюмосили-катного сырья в зависимости от состава и свойств в ряду «глина —» керамзитовая пыль с электрофильтров —► керамзитовая пыль с сортировки», заключающиеся в последовательной деструкции слоистых алюмосиликатов. Отходы производства керамзита с электрофильтров, образующиеся при температуре 400-500 °С, представлены фазами незавершенной стадии минералообразования и являются техногенными аналогами природных глинистых сланцев. Отходы производства керамзита, образующиеся на стадии сортировки керамзитового гравия, обожженного при температуре 1130-1200 °С, по своему минеральному и структурному состоянию соответствуют природным эффузивно-пирокластическим алюмосиликатным горным породам и представлены стеклофазой.

Природное и техногенное пирогенное алюмосиликатное сырье, применяемое при производстве силикатных автоклавных материалов, проранжи-ровано по степени эффективности его использования как компонента сырьевой силикатной смеси с учетом степени минеральных и кристаллохимиче-ских трансформаций в процессе термальной обработки в период его формирования (генетических либо техногенных воздействий). Установлено, что наибольшей реакционной способностью обладает техногенное алюмосиликатное сырье на стадии термической дегидратации.

Получены зависимости предела прочности при сжатии, средней плотности, водопоглощения и коэффициента размягчения плотных силикатных материалов автоклавного твердения от вида и количества отходов производства керамзита, количества СаОат давления автоклавирования и длительно-

ста изотермической выдержки, что позволяет определить оптимальные ре-цептурно-технологические параметры для обеспечения требуемых характеристик изделий.

Доказана возможность улучшения формуемости и обеспечения выпуска высокоэффективных многопустотных силикатных изделий с четкой геометрией за счет введения отходов производства керамзита, способствующих повышению прочности сырца в 2-4 раза.

Разработаны составы силикатных автоклавных прессованных материалов с использованием керамзитовой пыли, позволяющие получать изделия с объемной однородной окраской, пределом прочности при сжатии до 33 МПа, коэффициентом размягчения 0,87, морозостойкостью до 50 циклов.

Предложены математические модели, позволяющие оптимизировать физико-механические показатели силикатных материалов с использованием отходов производства керамзита от технологических параметров производства, превосходящих по своим физико-механическим показателям традиционные известково-песчаные материалы.

Определены рациональные параметры гидротермальной обработки изделий с использованием керамзитовой пыли. Снижение себестоимости производства на 40 % происходит за счет снижения затрат на заполнитель и вяжущее (известь), уменьшения энергозатрат на автоклавную обработку, сокращения брака в процессе формования и расхода сырьевых компонентов при получении пустотных изделий.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Алфимова, Н.И. К проблеме оценки пригодности техногенного сырья для производства строительных материалов / Н.И. Алфимова, B.C. Черкасов // Наука и молодежь в начале нового столетия: сб. материалов конф. III Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Губкин 8-9 апр. 2010 г. / Губкинский филиал Белгор. гос. тех-нол. ун-та. - Губкин: Изд-во БГТУ, 2010. - С. 31-33.

2. Повышение эффективности композиционных вяжущих за счет использования отходов производства керамзита и оптимизации режимов твердения / Н. И. Алфимова, Я.Ю. Вишневская, B.C. Черкасов [и др.] // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX Научные чтения): Междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 5-8 окт. 2010 г. - Белгород : Изд-во БГТУ, 2010. -4.1. - С. 36-38.

3. Алфимова, Н.И. Перспективы использования отходов производства керамзита в строительном материаловедении / Н.И. Алфимова, B.C. Черкасов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2010. - № 3. - С. 21-24.

4. Алфимова, Н.И. Керамзитовая пыль как компонент композиционных вяжущих / Н.И. Алфимова, B.C. Черкасов, О.С. Абросимова // Белгороде-

кая область: прошлое, настоящее и будущее: Обл. науч.-практ. конф.: в 3 ч., Белгород, 22 дек. 2010 г. / Белгород, гос. технол. ун-т. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011.-Ч.З.-С. 3-6.

5. Черкасов, B.C. Повышение эффективности силикатных материалов за счет использования отходов производства керамзита / B.C. Черкасов, H.H. Шаповалов // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях: материалы II Междунар. науч.-практ. конф., Курск, 19—20 мая 2011 г. / Юго-Зап. гос. ун-т. - Курск, 2011. - С. 405-408.

6. Ачфгшова, Н.И. Влияние рецептурных параметров на сырцовую прочность силикатных материалов автоклавного твердения / Н.И. Алфимова,

B.C. Черкасов, H.H. Шаповалов // [Электронный ресурс]: Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, Белгород, 24 мая

2011 г. / Белгород, гос. технол. ун-т. — Белгород, 2011.

7. Черкасов, B.C. Влияние качественных характеристик сырьевых компонентов на свойства силикатного кирпича / B.C. Черкасов, H.H. Шаповалов // Найновите постижения на европейската наука: материали за 7-а Международна научна практична конференция, София, 17-25-ти юни 2011 г., -София: «Бял ГРАД-БГ» ООД, 2011. - Т. 39. Селско стопанство. Здание и архитектура. - С. 93-96.

8. Ачфгшова, Н.И. Оптимизация состава сырьевой смеси для производства силикатных материалов / Н.И. Алфимова, B.C. Черкасов, H.H. Шаповалов // Инновационные материалы и технологии: Междунар. науч.-практ. конф., Белгород, 11-12 окт. 2011 г. - Белгород : Изд-во БГТУ, 2011. - Ч. 1. -

C. 21-24.

9. Прессованные материалы автоклавного твердения с использованием отходов производства керамзита / В.В. Строкова, Н.И. Алфимова, B.C. Черкасов [и др.] // Строительные материалы. — 2012. - № 3 — С. 14-15.

10. Строкова, В.В. Оптимизация параметров автоклавной обработки силикатных материалов / В.В. Строкова, B.C. Черкасов, H.H. Шаповалов // Dny védy - 2012: VIII Mezinárodní védecko - praktická konference, Praha, 27 brezen-05 dubna 2012 r. - Praha: Publishing House «Education and Science»,

2012 - D. 88. Vystavba a architektura. - P. 35-37.

12. Положительное решение на патент «Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича» / Н.И. Алфимова, B.C. Черкасов, П.В. Трунов, H.H. Шаповалов, М.А. Попов (заявка № 2011125730 от 22.06. 11).

ЧЕРКАСОВ Владимир Сергеевич

ИЗДЕЛИЯ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 25.05 ] 2 . Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова г. Белгород, ул. Костюкова, 46

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА,.

1.1. Анализ рынка силикатного кирпича.

1.2. Сырье для производства силикатных материалов.

1.3. Реакции в силикатных и несиликатных водных системах.

1.3.1. Система Са0-8Ю2-Н20.

1.3.2. Системы Са0-А120з-Н20 и Са0-Ре203-Н20.

1.3.3. Системы Са0-А1203-8Ю2-Н20 и Са0-Ре203-А1203-8Ю2-Н20.

1.4. Влияние минеральных составляющих песчано-глинистых пород на образование цементирующего вещества автоклавных материалов.

1.5. Выводы.

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Характеристика использованных материалов.

2.2. Методы исследований.

2.2.1. Дифференциально-термический анализ.,

2.2.2. Рентгенофазовый анализ.

2.2.3. Изучение минерального состава алюмосиликатного сырья.,

2.2.4. Электронно-микроскопический анализ.

2.2.5. ИК-спектроскопический анализ.

2.2.6. Определение гранулометрии веществ.,

2.2.7. Измерение удельной поверхности.

2.2.8. Изучение сорбционных особенностей веществ.

2.2.9. Определение активности извести.

2.2.10. Анализ физико-механических характеристик силикатных автоклавных материалов.

2.3. Методика получения образцов автоклавных материалов.

2.4. Математическая обработка результатов исследований.

2.5. Выводы.

3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КЕРАМЗИТОВОЙ ПЫЛИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ.

3.2. Состав и свойства отходов производства керамзита.

3.3. Форма и морфология отходов производства керамзита.

3.4. Выводы.

4 РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМЗИТА.

4.1. Анализ возможных способов введения керамзитовой пыли в состав смеси для производства мелкоштучных прессованных материалов.

4.2. Влияние рецептурных параметров на прочность сырца.

4.3. Определение оптимальных рецептурно-технологических параметров для производства силикатных материалов.

4.3.1. Силикатные материалы с использованием керамзитовой пыли с электрофильтров.

4.3.2. Силикатные материалы с использованием керамзитовой пыли с сортировки.

4.4. Анализ характера новообразований.

4.5. Выводы.

5. ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВОВ И ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ

СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМЗИТОВОГО ГРАВИЯ.

5.1. Выбор рациональных состав силикатных изделий.

5.2. Атмосферостойкость синтезированных силикатных материалов.

5.2.1. Испытания на воздухостойкость.

5.2.2. Испытания на морозостойкость.

5.2.3. Изменение физико-механических характеристик силикатных изделий после выдерживание в естественных условиях.

5.3. Водостойкость синтезированных силикатных материалов.

5.4. Исследование влияния высокотемпературного воздействия . на изменение прочности материалов.

5.5. Влияние техногенного сырья на окраску силикатных материалов

5.6. Выводы.

6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХ КАМНЕЙ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМЗИТА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

6.1. Приготовление силикатной массы.

6.2. Формование кирпича.

6.3 Автоклавная обработка.

6.4. Складирование и прием готовой продукции.

6.5. Сравнение экономической эффективности разработанных составов.

6.6. Выводы.

Актуальность. Одним из приоритетных направлений программы улучшения качества жизни населения является жилищное строительство, и в частности возведение индивидуального жилья. За последние годы общий ввод жилья увеличился в 1,4 раза, ввод индивидуальных жилых домов - в 2 раза. Так, например, в Белгородской области с 2007 года ежегодно вводится в эксплуатацию более 1 млн м жилья. По объему введенного жилья в расчете на 1000 чел. населения Белгородская область на протяжении ряда лет входит в лидирующую десятку регионов России, а среди областей Центрального федерального округа занимает второе место после Московской области. В связи с этим испытывается острая потребность в качественных и недорогих мелкоштучных материалах.

Прессованные изделия автоклавного твердения в настоящее время по востребованности занимают третье место среди мелкоштучных стеновых материалов. Это, в свою очередь, привело к тому, что рынок силикатных изделий стал весьма насыщенным, с высоким уровнем конкуренции, подталкивающей предприятия отрасли к постоянному повышению качества выпускаемой продукции, что требует от производителей перехода на новые технологии и внедрения различных инноваций.

Одним из путей выхода из создавшейся ситуации является вовлечение в процесс производства техногенного сырья, такого, как отходы производства керамзита.

Диссертационная работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (2009-2013 годы): Мероприятие 1.3.1 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук»: № 16.740.11.0770 «Создание высокоэффективных силикатных материалов автоклавного твердения с использованием наноструктурированных модификаторов».

Цель работы. Повышение эффективности производства мелкоштучных прессованных стеновых материалов автоклавного твердения за счет использования отходов производства керамзита.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи: -изучение вещественного состава и отходов производства керамзита как сырьевого компонента при получении силикатных автоклавных материалов;

-изучение возможных способов введения керамзитовой пыли в состав сырьевой смеси, разработка оптимальных составов и режимов твердения силикатных материалов с применением техногенного сырья;

-исследование физико-механических свойств полученных материалов; -подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований и промышленная апробация.

Научная новизна работы. Разработаны принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного алюмо-силикатного сырья - отходов производства керамзитового гравия. Алюмоси-ликатное пирогенное сырье, характеризующееся незавершенной стадией ми-нералообразования, активируется в системе «СаО - 8Ю2 - НгО», что способствует формированию полиминеральных новообразований с оптимальным соотношением низко- и высокоосновных гидросиликатов кальция, обеспечивающих повышение морозо- и водостойкости автоклавных прессованных изделий. Установлена возможность снижения энерго- и материальных затрат на 40 % и/или увеличение прочностных характеристик изделий на 100 %.

Теоретически обоснованы возможные технологические этапы введения алюмосиликатного пирогенного сырья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры с учетом различной степени термальной обработки, уровня дисперсности, минерального и структурно-морфологического составов исследуемого сырья. Показана эффективность введения керамзитовой пыли на стадии смешения компонентов силикатной смеси при частичной замене кварцевого сырья как заполнителя.

Установлены особенности фазово-структурного состояния алюмосили-катного сырья в зависимости от состава и свойств в ряду «глина —> керамзитовая пыль с электрофильтров —> керамзитовая пыль с сортировки», заключающиеся в последовательной деструкции слоистых алюмосиликатов. Отходы производства керамзита с электрофильтров, образующиеся при температуре 400-500 °С, представлены фазами незавершенной стадии минералообра-зования и являются техногенными аналогами природных глинистых сланцев. Отходы производства керамзита, образующиеся на стадии сортировки керамзитового гравия, обожженного при температуре 1130-1200 °С, по своему минеральному и структурному состоянию соответствуют природным эффузив-но-пирокластическим алюмосиликатным горным породам и представлены стеклофазой.

Природное и техногенное пирогенное алюмосиликатное сырье, применяемое при производстве силикатных автоклавных материалов, проранжиро-вано по степени эффективности его использования как компонента сырьевой силикатной смеси с учетом степени минеральных и кристаллохимических трансформаций в процессе термальной обработки в период его формирования (генетических либо техногенных воздействий). Установлено, что наибольшей реакционной способностью обладает техногенное алюмосиликатное сырье на стадии термической дегидратации.

Получены зависимости предела прочности при сжатии, средней плотности, водопоглощения и коэффициента размягчения плотных силикатных материалов автоклавного твердения от вида и количества отходов производства керамзита, количества СаОаКт5 давления автоклавирования и длительности изотермической выдержки, что позволяет определить оптимальные рецеп-турно-технологические параметры для обеспечения требуемых характеристик изделий.

Практическое значение работы. Доказана возможность улучшения формуемости и обеспечения выпуска высокоэффективных многопустотных силикатных изделий с четкой геометрией за счет введения отходов производства керамзита, способствующих повышению прочности сырца в 2-4 раза.

Разработаны составы силикатных автоклавных прессованных материалов с использованием керамзитовой пыли, позволяющие получать изделия с объемной однородной окраской, пределом прочности при сжатии до 33 МПа, коэффициентом размягчения 0,87, морозостойкостью до 50 циклов.

Предложены математические модели, позволяющие оптимизировать физико-механические показатели силикатных материалов с использованием отходов производства керамзита от технологических параметров производства, превосходящих по своим физико-механическим показателям традиционные известково-песчаные материалы.

Определены рациональные параметры гидротермальной обработки изделий с использованием керамзитовой пыли. Снижение себестоимости производства на 40 % происходит за счет снижения затрат на заполнитель и вяжущее (известь), уменьшения энергозатрат на автоклавную обработку, сокращения брака в процессе формования и расхода сырьевых компонентов при получении пустотных изделий.

Внедрение результатов исследований. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на ООО «Экостройматери-алы» (г. Белгород).

Для широкомасштабного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные и технические документы:

- стандарт организации СТО 02066339-023-2012 «Мелкоштучные прессованные изделия автоклавного твердения с использованием отходов производства керамзита»;

- рекомендации по изготовлению силикатного кирпича с использованием отходов производства керамзита.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных лабораторных исследований используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальностям 270106, 270114, студентов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлению «Строительство», что отражено в учебных программах дисциплины «Строительные материалы и изделия».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены: на III Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия» (г. Губкин, 2010 г.); на Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX Научные чтения)» (г. Белгород, 2010 г.); на Областной научно-практической конференции «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (г. Белгород, 2010 г.); на II Международной научно-практической конференции «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (г. Курск, 2011 г.); на Международных научно-практических конференциях молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород, 2011 г., 2012 г.); на 7-й Международной научно-практической конференции «Новейшие достижения европейской науки» (г. София, 2011 г.); на Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии» (г. Белгород, 2011 г.); на VIII Международной научно-практической конференции «Дни науки - 2012» (г. Прага, 2012 г.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в одиннадцати научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России. Получено положительное решение на патент (заявка № 2011125730 от 22.06.11).

На защиту выносятся:

- принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного алюмосиликатного сырья - отходов производства керамзитового гравия;

- особенности фазово-структурного состояния и свойств алюмосили-катного сырья в ряду термической истории «глина —> керамзитовая пыль с электрофильтров керамзитовая пыль с сортировки»;

- анализ технологических этапов введения алюмосиликатного пиро-генного сырья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры;

- зависимости предела прочности при сжатии, средней плотности, во-допоглощения и коэффициента размягчения плотных силикатных материалов автоклавного твердения от вида и количества отходов производства керамзита, количества СаОаКт, давления автоклавирования и длительности изотермической выдержки;

- оптимальные составы сырьевой смеси и режимы автоклавной обработки в зависимости от вида керамзитовой пыли и требуемой марки изделий;

- показатели экономической эффективности проекта и результаты внедрения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, приложений и библиографического списка. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, включающего 28 таблиц, 26 рисунков и фотографий, списка литературы из 130 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Разработаны принципы проектирования автоклавных прессованных материалов с использованием пирогенного алюмосиликатного сырья - отходов производства керамзитового гравия. Алюмосиликатное пирогенное сырье, характеризующееся незавершенной стадией минералообразования, активируется в системе «СаО - 8Ю2 - Н20», что способствует формированию полиминеральных новообразований с оптимальным соотношением низко- и высокоосновных гидросиликатов кальция, обеспечивающих повышение морозо- и водостойкости автоклавных прессованных изделий. Установлена возможность снижения энерго- и материальных затрат на 40 % и/или увеличение прочностных характеристик изделий на 100 %.

Теоретически обоснованы возможные технологические этапы введения алюмосиликатного пирогенного сырья при производстве силикатных автоклавных материалов плотной структуры с учетом различной степени термальной обработки, уровня дисперсности, минерального и структурно-морфологического составов исследуемого сырья. Показана эффективность введения керамзитовой пыли на стадии смешения компонентов силикатной смеси при частичной замене кварцевого сырья как заполнителя.

Установлены особенности фазово-структурного состояния алюмосиликатного сырья в зависимости от состава и свойств в ряду «глина —> керамзитовая пыль с электрофильтров —> керамзитовая пыль с сортировки», заключающиеся в последовательной деструкции слоистых алюмосиликатов. Отходы производства керамзита с электрофильтров, образующиеся при температуре 400-500 °С, представлены фазами незавершенной стадии минералообразования и являются техногенными аналогами природных глинистых сланцев. Отходы производства керамзита, образующиеся на стадии сортировки керамзитового гравия, обожженного при температуре 1130-1200 °С, по своему минеральному и структурному состоянию соответствуют природным эффузивно-пирокластическим алюмосиликатным горным породам и представлены стеклофазой.

Природное и техногенное пирогенное алюмосиликатное сырье, применяемое при производстве силикатных автоклавных материалов, проранжиро-вано по степени эффективности его использования как компонента сырьевой силикатной смеси с учетом степени минеральных и кристаллохимических трансформаций в процессе термальной обработки в период его формирования (генетических либо техногенных воздействий). Установлено, что наибольшей реакционной способностью обладает техногенное алюмосиликатное сырье на стадии термической дегидратации.

Получены зависимости предела прочности при сжатии, средней плотности, водопоглощения и коэффициента размягчения плотных силикатных материалов автоклавного твердения от вида и количества отходов производства керамзита, количества СаОакт, давления автоклавирования и длительности изотермической выдержки, что позволяет определить оптимальные рецеп-турно-технологические параметры для обеспечения требуемых характеристик изделий.

Доказана возможность улучшения формуемости и обеспечения выпуска высокоэффективных многопустотных силикатных изделий с четкой геометрией за счет введения отходов производства керамзита, способствующих повышению прочности сырца в 2-4 раза.

Разработаны составы силикатных автоклавных прессованных материалов с использованием керамзитовой пыли, позволяющие получать изделия с объемной однородной окраской, пределом прочности при сжатии до 33 МПа, коэффициентом размягчения 0,87, морозостойкостью до 50 циклов.

Предложены математические модели, позволяющие оптимизировать физико-механические показатели силикатных материалов с использованием отходов производства керамзита от технологических параметров производства, превосходящих по своим физико-механическим показателям традиционные известково-песчаные материалы.

Определены рациональные параметры гидротермальной обработки изделий с использованием керамзитовой пыли. Снижение себестоимости производства на 40 % происходит за счет снижения затрат на заполнитель и вяжущее (известь), уменьшения энергозатрат на автоклавную обработку, сокращения брака в процессе формования и расхода сырьевых компонентов при получении пустотных изделий.

1. Обзор рынка силикатного кирпича и сырья для его производства в России и в ЦФО Электронный ресурс. М., 2008. - Режим доступа: http://marketing.rbc.ru/revshort/31818591 .shtml

2. Пономарев, КГ. Российский рынок силикатного кирпича / И.Г. Понамарев // Строительные материалы. 2009. - №9. - С. 4-11.

3. Семенов, А.А. Анализ состояния рынка силикатного кирпича / А.А. Семенов // Строительные материалы. 2010. - №9. - С. 4-5.

4. Исследовательская компания ID-Marketing «Рынок кирпича в 2009 году: краткий обзор последних тенденций» Интернет ресурс: http://id-marketing.ru/production/analiz-rinka-kiфicha-v-2009-godu

5. Исследование рынка керамического и силикатного кирпича Электронный ресурс. М., 2008. - Режим доступа: http://www.trade.su/research/view/1032

6. Бажитов, С.В. Конкуренция между кирпичным строительством и новыми видами строительных технологий / С.В. Бажитов // Строительные материалы. 2008. - №11. - С. 62-63.

7. Гао Лихун Развитие производства силикатных материалов в Китае / Гао Лихун // Строительные материалы. 2008. - №11. - С. 59.

8. Украинский рынок стеновых материалов: 2005 2010 Электронный ресурс. - Киев, 2008. - Режим доступа: http://www.pau.com.ua/analytics/1560/

9. Баринова, JI.C. Силикатный кирпич в России: современное состояние и перспективы развития / Л.С. Баринова, Л.И. Куприянов, В.В. Миронов // Строительные материалы. 2008. - №11. - С. 4-9.

10. Кудеярова, Н.П. Вяжущие для строительных автоклавных материалов / Н. П. Кудеярова. Белгород: Изд-во БГТУ, 2006. - 142 с.

11. И. Боженов, П.И. Технология автоклавных материалов / П. И. Боженов. Л.: Стройиздат, Ленингр. отделение, 1978. - 368 с.

12. Пряншиников, В.П. Система кремнезема Текст. / В.П. Пряншиников.- Л.: Стройиздат, 1971. 224с.

13. Пургин, А.К. Кремнеземистые бетоны и блоки Текст. / А.К. Пургин, И.П. Цибин. М: Металлургия. - 1975. - 215 с.

14. Справочник по производству стекла Текст. / Под ред. И.И. Китайгородского и С.И. Сильвестровича. М.: Госстройиздат, 1963. - Т.1. -1026с.

15. Хрисанов, В.А. Геологическое строение и полезные ископаемые Белгородской области: учебное пособие / В.А. Хрисанов Белогород: Изд-во БелГУ, 2000.- 245 с.

16. Изучение закономерностей развития нетрадиционных полезных ископаемых Белгородской области : отчет о НИР / Белгор. гос. технол. ун-т ; рук. Стрельцов В.И. ; исполн. : Кузнецов А.П. и др.. Белгород, 1999. -Часть V. - 52 с. - № 3496-121/1.

17. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.- Взамен ГОСТ 8736-85, ГОСТ 26193-84; введ. 1995-06-01. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 11 с.

18. Пат. 2430061 Российская Федерация, МПК С04 ВЗЗ/135. Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича / Щепочкина Ю.А.; заявитель и патентообладатель Щепочкина Ю.А. № 2010120406/03; заявл. 20.05.10; опубл. 27.09.11, Бюл. №27 (П ч.). - 3 с.

19. Пат. 2329240 Российская Федерация, МПК С04 В35/14. Сырьевая смесь для изготовления кирпича / Щепочкина Ю.А.; заявитель и патентообладатель Щепочкина Ю.А. № 2007100731/03; заявл. 09.01.07; опубл. 20.07.08, Бюл. №20 (П ч.). - 3 с.

20. Пат. 2304563 Российская Федерация, МПК С04 В28/00 С04 В111/20. Способ производства сырьевой смеси / Самардак С.А.; заявитель и патентообладатель Самардак С.А. № 2006110643/03; заявл. 03.04.06; опубл. 20.08.07, Бюл. №23 (П ч.). - 6 с.

21. Пат. 2329982 Российская Федерация, МПК С04 В28/22, С04 В111/20. Сырьевая смесь / Щепочкина Ю.А.; заявитель и патентообладатель Щепочкина Ю.А. № 2007101837/03; заявл. 17.01.07; опубл. 27.07.08, Бюл. №21 (Пч.).-З с.

22. Пат. 2380332 Российская Федерация, МПК С04 В28/20, С04 В111/20. Сырьевая смесь / Меныиакова Т. Н., Котенко В. А., Кузнецов J1.B., Меньшаков C.B., Ульянова О.В; заявитель и патентообладатель Меныиакова

23. Т. Н. № 2007104281/03; заявл. 05.02.07; опубл. 10.08.08, Бюл. №3 (П ч.). -4с.

24. Силикатный бетон на нетрадиционном сырье / А.Н. Володченко и др. // Бетон и железобетон. 2006. - №6. -С. 16-18.

25. Володченко, А.Н. Силикатные материалы на основе вскрышных пород Архангельской алмазоносной провинции / А.Н. Володченко, Р.В. Жуков, С.И. Алфимов // Известия вузов. Технические науки. 2006. - №3. -С. 67-70.

26. Оптимизация свойств силикатных материалов на основе известково-песчаного-глинистого вяжущего / А.Н. Володченко и др. // Строительные материалы. 2007. - №4. - С. 66-69.

27. Володченко, А.Н. Повышение эффективности производства автоклавных материалов / А.Н. Володченко, B.C. Лесовик // Известия вузов. Строительство. 2008. - №9. - С. 10-16.

28. Володченко, А.Н. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья / А.Н. Володченко, B.C. Лесовик // Строительные материалы. 2008. - №11. - С. 42-44.

29. ГОСТ 9179-77. Известь строительная. Технические условия. -Взамен ГОСТ 9179-70; введ. 1979-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 8 с.

30. Измайлов, A.B. Современное состояние российского рынка пигментов для силикатного кирпича / A.B. Измайлов, C.B. Дугуев // Строительные материалы. 2007. - № 10. - С. 20-22.

31. Кузнецов, Л. В. Декоративный силикатный кирпич с добавкой шлама кислородно-конвейерного производства / Л. В. Кузнецов, Т. Н. Менынакова // Строительные материалы 2007. - № 10. - С. 12-14.

32. Книгина, Г. И. Окрашивание известково-песчаных масс и активности минеральных пигментов / Г. И. Книгина, Л. С. Факторович // Сб. докл. на XXVI конф. НИСИ. Новосибирск, 1969. - 367 с.

33. Хлопова, Л. И. Цветные силикатные изделия автоклавного твердения / Л. И. Хлопова, И. Ю. Бушмина // Строительные материалы. 1966. - № 9. -С. 9-11.

34. Хлопова, Л. И. Окрашивание автоклавных силикатных материалов / Л. И. Хлопова, И. Ю. Бушмина. Л.: Стройиздат, 1971.-151 с.

35. Барановский, В. Б. Исследование технологии и свойств цветного силикатного кирпича объемного окрашивания / В. Б. Барановский. -Харьков: Будивельник, 1971. 133 с.

36. Бутт, Ю. М. Твердение вяжущих при повышенных температурах / Ю. М. Бутт, Л. Н. Рашкович. М. : Стройиздат, 1965. - 240 с.

37. Автоклавная обработка силикатных изделий / С. А. Кржеминский, Н. К. Судина, Л. А. Кройчук, В. П. Варламов ; под ред. С. А. Кржеминского. -М. : Стройиздат, 1974. 160 с.

38. Хавкин, Л. М. Технология силикатного кирпича / Л. М. Хавкин. М. : Стройиздат, 1982.-384 с.

39. Виноградов, Б. Н. Сырье для производства автоклавных силикатных бетонов / Б. Н. Виноградов. М., 1966. - 166 с.

40. Судина, Н. К ! Н. К. Судина, В. П. Варламов, Л. Н. Рашкович // Сб. тр. ВНИИстром. М., 1965. - № 6 (34).

41. Бутт, Ю. М. Исследование взаимодействия гидрата окиси кальция с кремнеземом и глиноземом при водотепловой обработке / Ю. М. Бутт,

42. С. А. Кржеминский // Сб. тр. РОСНИИМС. М. : Промстройиздат, 1953. -№ 2. - С. 75-90.

43. Majumdar, A. J. The Sustem Са0-АІ20з-Н20 // Journal of the American ceramical Society / A. J. Majumdar, R. Roy. 1956. - Vol. 39. - Nr. 12. -P. 434.

44. Боженов, П. И. Обработка строительных материалов паром высокого давления / П. И. Боженов, Г. Ф. Суворова. JI., 1961. - 79 с.

45. Carlson, Е. Т. Hydrogarnet Formation in the System Lime-Alumina-Silica-Water / E. T. Carlson // Journal of Research of the National Bureau of Standards. 1956. - Vol. 56. - Nr. 6. - P. 326 - 335.

46. Ведь, E. И. Физико-химические основы технологии автоклавных строительных материалов / Е. И. Ведь, Г. М. Бакланов, Е. Ф. Жаров. Киев: Изд-во Будівельник, 1966. - 212 с.

47. Ли, Ф. М. Химия цементов и бетона / Ф. М. Ли. М. : Стройиздат, 1961.-646 с.

48. Jones, F. Е. Chemistry of Cement / F. E. Jones // Proceed, of the 4th Intern. Sympos. Washington, 1960. National Bureau of Standars, Monograph 43. U.S. Departament of Comerce. 1962. - P. 205

49. Чехавичене, M. А. Исследование кинетики взаимодействия CaO с глинистыми примесями песка в гидротермальных условиях : автореф. дис. . канд. тех. наук : 05. 17. 11 / Чехавичене Минда Алексовна; Каунасский политех, ин-тут. Каунас, 1978. - 19 с.

50. Eiger, A. Revue des Materiaux de Construction et de Travauh Publica / A. Eiger.-1937.-Vol. 33.-P. 141.

51. Malguori, G. Ricerca Scientifica / G. Malguori, V. Cirilli. 1940. - Vol. 11.-P.316.

52. Journal of Research of the National Bureau of Standards / E. P. Flint, F. M. Howard, H. E. Murdic, I. S. Wells. 1961. - Vol. 26

53. Hoffman, H. Uber Calciumferrithydrate / H. Hoffman // Zement. 1946. -jahr 25. - Nr. 8. - S. 113.

54. Варшал, Б. Г. Устойчивость гидрогеленита / Б. Г. Варшал, А. А. Майер // Сб. тр. РОСНИИМС. М. : Промстройиздат, 1962. - № 22. - С. 6466.

55. Виноградов, Б. Н. Методы идентификации гидрогранатов в продуктах твердения вяжущих веществ / Б. Н. Виноградов // Сб. тр. ВНИИстром. М. : Стройиздат, 1966. -№ 6 (34). - С. 22-31.

56. Kalousek, G. Crystal chemistry of Hudrous Calcium Silicates: 1, Substitution of Aluminum in Lattece of Tobermorite / G. Kalousek // Journal of the American Ceramic Societu. 1957. - Vol. 40. - Nr. 3. - P. 74.

57. Говоров, А. А. Гидрогранатные новообразования и твердение дисперсий стекол в гидротермальных условиях / А. А. Говоров, JI. И. Хохлова // Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем. Киев: Наукова думка, 1975. - Вып. 7. - С. 166-169.

58. Грачева, О. И. Некоторые физико-химические и технические свойства синтетических гидроферритов и сульфоалюмоферритов кальция / О. И. Грачева // Тр. НИИасбестоцемента. М., 1962. - Вып. 14.

59. Торопов, H. А. Химия цементов / H. А. Торопов. M. : Промстройиздат, 1956.-271 с.

60. Бутт, Ю. М. Образование гидрогранатов при автоклавном твердении вяжущих веществ / Ю. М. Бутт, Б. Г. Варшал, А. А. Майер // Тр. 6-го совещания по экспериментальной и технической минералогии и петрографии. М., 1962. - С. 203-209.

61. Рой, Д. М. Кристаллические твердые растворы в гранатовых фазах системы Са0-А120з-8Ю2-Н20 и их цеолитный характер / Д. М. Рой, Р. Рой // IV Междунар. конгресс по химии цемента. М. : Стройиздат, 1964. - С. 249254.

62. Тгшашев, В. В. Синтез и исследование высококремнеземистого гидрограната состава ЗСа0А120з-1,68Ю2-2,8Н20 / В. В. Тимашев, Л. С. Запорожец // Химия и технология технических силикатов : тр. МХТИ М. , 1980.-Вып. 116.-С. 117-120.

63. Смирнов, Н. Н. Исследования в области силикатного кирпича / Н. Н. Смирнов // Тр. НИИ минералогии и петрографии. М. , 1928. - Вып. 1. - С. 5-17.

64. Хигерович, М. И. Химизм твердения в системе глина-известь / М. И. Хигерович, Д. С. Новаховская // Вяжущие строит, материалы: сб. ст. ЦНИИПС.-М., 1936.-С. 3-17.

65. Будников, П. П. О реакции между каолином и гидратом окиси кальция в условиях гидротермальной обработки / П. П. Будников // Тр. совещания по химии цемента. М., 1956. - С. 294-303.

66. Будников, П. П. О химизме гидротермального взаимодействия между глиной и известью / П. П. Будников, М. И. Хигерович // Докл. АН СССР. -1954.-Т. 96.-№ 1.-С. 141-142.

67. Будников, 77. П. Изучение условий образования глино-известковых строительных материалов / П. П. Будников, С. И. Хвостенков // ЖПХ. М. -Л., 1953. - Т. XXVI. - Вып. 5. - С. 457^63.

68. Розенблит, С. М. Повышение прочности силикатного кирпича и удешевление его путем добавки глины в сырьевую смесь / С. М. Розенблит // Пром-ть строит, материалов. М., 1941. - № 4. - С. 27-32.

69. Розенблит, С. М. Добавка глины в сырьевую смесь для производства силикатного кирпича / С. М. Розенблит // Местные строит, материалы. -М., 1947. Вып. VIII. - С. 1-12.

70. Никольский, Г. Г. Автоклавный глино-известковый строительный материал из местного сырья / Г. Г. Никольский, К. Н. Дубенецкий // Материалы по коммунальному хозяйству: сб. тр. Л. - М., 1949. - №5-6.-С. 22-32.

71. Яковлев, К. Ф. Автоклавные стеновые материалы из известково-глиняных масс / К. Ф. Яковлев // Сб. тр. РОСНИИМС. 1952. - № 1. - С. 59 -80.

72. Чемоданов, Д. И. Исследование автоклавных силикатных материалов на основе суглинков / Д. И. Чемоданов, 3. Я. Гаврилова, С. В. Петрова // Сб. науч. тр. Томского инж.-строит, ин-та. 1956. - № 1. - С. 3-7.

73. Edelman, С. Н. Vere et Silicates Industr / С. H. Edelman. 1947, 12. -Heft 6.-Р. 3.

74. Будников, 77. П. Глино-известковый строительный материал гидротермальной обработки и теория его образования / П. П. Будников // Изв. АН СССР, 1954. №3. - С. 137-145.

75. Будников, П. П. К теории твердения известково-глино-песчаных строительных материалов гидротермальной обработки / П. П. Будников, О. В. Клюка // Докл. АН СССР. 1953. - Т. ХС. - № 6. - С. 1099-1102.

76. Будников, П. П. О реакции между каолином и гидратом окиси кальция в условиях гидротермальной обработки / П. П. Будников // Тр. совещания по химии цемента. М., 1956. - С. 294-303.

77. Strassen, H. Zeitschrift für anorganische und allgemeine chemie / H. Strassen, W. Stratling, 1940. T. 245. - № 3. - S. 257-278.

78. Будников, П. 77. Изучение влияния глины различного минералогического состава на свойства глино-известкового строительного материала / П. П. Будников, И. М. Келлер, О. С. Лаврович // Докл. АН СССР. 1952. - Т. LXXXVII. - № 6. - С. 1043 - 1046.

79. Келлер, И. М. Исследование взаимодействия глинистых минералов и полевых шпатов с известью при водотепловой обработке / И. М. Келлер, О. С. Лаврович // Сб. тр. РОСНИИМС. М. : Промстройиздат, 1954. - № 6. -С. 11-30.

80. Цементы автоклавного твердения и изделия на их основе / П. И. Боженов и др.. Л. : Госстройиздат, 1963.

81. Паримбетов, Б. П. Строительные материалы из минеральных отходов промышленности / Б. П. Паримбетов. М. : Стройиздат, 1978. - 200 с.

82. Клюка, О. В. Изучение реакции между каолином и гидратом окиси кальция в условиях гидротермальной обработки : дис. . канд. тех. наук / Клюка O.B. М., 1953.- 123 с.

83. Куколев, Г. В. О природе продуктов твердения автоклавных глиноизвестковых изделий / Г. В. Куколев, И. М. Викарий // Тр. ХПИ. -Харьков, 1957. Т. XIII. - Вып. 4. - С. 139-148.

84. Матулис, Б. Исследование реакционной способности глинозема и глин некоторых месторождений Лит.ССР к извести в гидротермальных условиях / Б. Матулис, М. Чехавичене // Сб. тр. ВНИИтеплоизоляция. -Вильнюс, 1976. Вып. 8. - С. 169-175.

85. Фазо- и структурообразование в известково-каолинитовых дисперсиях при гидротермальном нагреве / А. А. Говоров, Ф. Д. Овчаренко, Е. В. Джус, И. В. Бакушина // Докл. АН СССР. 1978. - Т. 240. - № 2. - С. 384-386.

86. Володченко, А. Н. Влияние парагенезиса кварц-глинистые минералы на свойства автоклавных силикатных материалов / А. Н. Володченко, В. М. Воронцов, Г. Г. Голиков // Изв. вузов. Стр-во. 2000. - № 10. - С. 57 - 60.

87. Володченко, А. Н. О характере взаимодействия в системе известь-кварц-глинистые минералы в гидротермальных условиях / А. Н. Володченко,

88. B. С. Лесовик, В. В. Строкова // Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений: сб. докл. Междунар. конф. Белгород, 1997. - Ч. 5.1. C. 257-261.

89. Терещенко, А. П. Глинистые породы Курской магнитной аномалии, повышающие механическую прочность автоклавных силикатных изделий /

90. A. П. Терещенко, А. Н. Володченко, В. С. Лесовик // Химия и технология строительных материалов: сб. тр. МИСИ, БТИСМ М. , 1982, -С. 111-119.

91. Терещенко, А. П. Влияние песчаной монтмориллонит-каолинитовой глины на свойства автоклавных силикатных образцов / А. П. Терещенко, А. Н. Володченко, В. С. Лесовик // Физико-химия строительных материалов: сб. тр. МИСИ, БТИСМ М., 1983. - С. 33-38.

92. Володченко, А. Н. Оптимизация состава сырьевой смеси силикатных материалов на основе известково-глинистого вяжущего / Вестник БГТУ им.

93. B.Г. Шухова. Белгород, 2003. - № 5. - Ч. 1. - С. 237-240.

94. Агабалъянц, Э. Г. О природе взаимодействия гидроокиси кальция с глинистыми минералами в водной среде / Э. Г. Агабальянц, А. А. Говоров, Э. В. Шаркина // Глины. Их минералогия, свойства и практическое значение. -М. : Наука, 1970. С. 151-154.

95. Хавкин, Л. М. Добавка глины в шихту при производстве силикатного кирпича / Л. М. Хавкин // Сб. тр. РОСНИИМС. М. : Промстройиздат, 1953. - № 2. - С. 49-64.

96. Боженов, П. И. Влияние соединений некоторых металлов на процессы структурообразования в силикатных смесях гидротермального твердения / П. И. Боженов, Л. У. Холопова, В. А. Васильева // Материалы конф. Воронеж, 1964.

97. Тихонов, В. А. Влияние фазового состава цементного камня на его механическую прочность / В. А. Тихонов, 3. Г. Клименко, О. А. Сиротюк // Химия и химическая технология: докл. Львовского политехнического ин-та. 1963. - Т. 5. - Вып. 1 и 2. - С. 156-160.

98. Рамачандран, B.C. Применение дифференциально-термического анализа в химии цементов / B.C. Рамачандран М.: Стройиздат, 1977. - 408 с.

99. Горшков, B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев, В.Г. Савельев. М., 1981. - 334 с.

100. Rietveld, Н. М. Line profiles of neutron powder-diffraction peaks for structure refinement / Acta Cryst. (1967). 22, 151-152.

101. Rietveld, H. M. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic Structures / J. Appl. Cryst. (1969). 2, 65-71.

102. Заварицкий, В. А. Петрография. Микроскопический метод в петрографии / В.А. Заварицкий. Л.: Изд-во Ленингр. горн, ин-та, 1970. - Т. III.

103. Осипов, В.И. Микроструктура глинистых пород / В.И. Осипов, Соколов В.Н., Н.А. Румянцева. М: Недра. - 1989. - 211 с.

104. Плюснина, И.И. Инфракрасные спектры минералов / И.И. Плюснина -М.: МГУ, 1976.- 175 с.

105. Лазарев, А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов / А.Н. Лазарев. Л.: Наука, 1968. - 347 с.

106. Сулеменко, JI.M. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе /Л.М. Сулейменко, Л.А. Урханова // Техника и технология силикатов. 1995. - № 3—4. - С 17-21.

107. Сулеменко, JI.M. Механическая активация вяжущих композиций / JI.M. Сулейменко, Н.И. Шалуненко, JI.A. Урханова // Известия вузов. Строительство. 1995. - № 11. - С 63-68.

108. Урханова, Л. А. Влияние физико-химического модифицирования кварцевых заполнителей на свойства силикатных материалов / JI. А. Урханова, А. Э. Содномов // Известия вузов. Строительство. 2006. - № 9. - С. 17-21.

109. Урханова, Л.А. Силикатные бетоны на основе активированного вяжущего из некондиционной извести и эффузивных пород / J1.A. Урханова, Д.М. Пермяков, А.Ж. Чимитов // Строительные материалы. 2006. - №7. - С. 22-24.

110. Комиссаренко, Б.С. Перспективы развития производства керамзита и керамзитобетона с учетом современных задач стройиндустрии / Б.С. Комиссаренко // Строительные материалы. 2000. - №6. - С. 22-23.

111. Горин, В.М. Керамзит: опыт и перспективы развития производства и применения / В.М. Горин, С.А. Токарева, М.К.Кабанова // Строительные материалы. 2004. - №11. - С. 32-34.

112. Семенов, A.A. Состояние российского рынка керамзита / A.A. Семенов // Строительные материалы. 2010. - №8. - С. 4-5.126. (126) ГОСТ 379-95. Кирпич и камни силикатные. Технические условия. Введ. 1996-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1996. - 12 с.

113. Бутт, Ю. М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов / Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев. М. : Высшая школа, 1973. - 504 с.

114. Бутт, Ю. М. Долговечность автоклавных силикатных бетонов / Ю.М. Бутт, К.К. Куатбаев. М. : Стройиздат, 1966. - 206 с.

115. Бутт, Ю. М. Стойкость гидросиликатов кальция в переменных условиях / Ю.М. Бутт, К.К. Куатбаев, С.Ш. Куанышева // В сб.: "Материалы III

116. Междунар. симпозиума по силикатным строительным изделиям автоклавного твердения. Утрехт, 1973". М., 1974. - С. 273-284.

117. Шварцзайд, М. С. Декоративный силикатный бетон автоклавного твердения с карбонатным заполнителем / М.С. Шварцзайд, Е.П. Сидоров, Б.Н. Виноградов // Строительные материалы. 1962. - № 6. - С. 12-14.5ой5огЬі-ІН'ег.1 Д прибор №3235

118. Отчет по проведенному измеренвю полной удельной поверхности с помощью многоточечного метода БЭТ1. Дата Время Оператор01:46 -02:51 всего: 01:05 Вонтовтч1. Образец1. Нанм снование Глина1. Масса 0.1647г1. Влажность 18.67%1. Сухая масса 0.1340г

119. Терм отр ехшр овка пе проводилась в приборе1. Адсоршт1. А;ОТ

120. Удельная поверхность (метод БЭТ)

121. Величина удельной поверхности 65.К х и .4 м2/г

122. Уделышн объем мопослоя 17.85 мл НТД/г1. Константа БЭТ 49

123. Наклон к прямой £=к*Ь-гЬ 5.5-10-^2.9-1<И г/мл НТД

124. Отсекаемый отрезок Ь прямой Г=к*Ь-Нэ 1.1 -10"-±3. У • 10^ г/мл НТД

125. Коэффициент корреляции 1.0000

126. Использованная градуировка

127. Наим снсваннс 051211 102908

128. Вид градунрэвкк относительная

129. Аттестованная Ауд 76.00 м-/г

130. Атмосферное давление 761.3 мм рт. ст.

131. Давление пасыщ. пара 760.0 мм рт. ст.1. Р/Р0 V. мл НТД/г0090 16.330060 14.290150 18.880200 20.595.12-10*?-І .маї7 .сио** >.610*""мо*

132. Граф 1К БЭТ Козф ф иииент коррепяфш I

133. О.ОЄ 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18

134. Отн&сител вис-е парциальное д ослеп не И Р / Ре0.25ой8огЫ-П \>сг.1.0, прибор Ш235

135. Отчет по проведенному измерениюполного объема пор1. Дата Время Оператор02:52 ВсЙЮЕТЧ1. Образец1. Наименование Глина1. Масса 0.1647 г1. Бліжнісіь 18.67 %1. Сухая масса 0.1340 т

136. Термотренировка не проводилась в приборе1. Адсорбат1. Азот1. Полный оэъгм пор

137. Объем пор с К меньшим 94.5 ям равен 0.С24 см3/г

138. Использованная градуировка

139. Наименование 31101 і 174853-0^121110?908

140. Вид градуировки абсслютная

141. Атмосферное давление гбі.З ММ рТ.ГГ.

142. Давление насыщ пара 760.0 мм рт.ст.то V, шз НТД/г0990 22.210980 20.640970 31.950950 29.330950 2-.810940 24.320930 25.330900 27.115о ЙБоЛі-іі уєг. 1.0, прибор .N<28235

143. Отчет по проведенному измерению1. Дата Вземя Оператор11:06 -12:17 всего: 01:10 Кожухова1. Образец1. Наименование КПэ1. Масса 0.8465 г1. Влажность 2.39 %1. Сух ел масса 0.8263 г

144. Термотреннровка не проводилась в приборе1. Адсорбат1. Азот

145. Удельна я поверхность (метг>д БЭТ)

146. Величині удельной поверхности 23.0 ¿0.4м%

147. Удельный объем 1іонсслоя 5.35 мл НТД/г1. Константа БЭТ 155

148. Накгон к прямой £=к*я+Ь 1.9 1<Н±3.5 Ю-г/млНТД

149. Отсекаемый отрезокЬ прямой Ї=к*\і+Ь 1.2 10 3±4 81С"4 г/мл НТД

150. Коэффипнст корреляции 0.9995

151. Внимание! Общая поверхность образца (19.25 выходит за пределы измерения прибора (от 4 до 12 м^-

152. Использованная градуировка

153. Наименование Вид градуировки 051011112944 относительная

154. Аттестованная Ауд 67 00 мУт

155. Атмо:ферное давление 757.0 ммрт.ст.

156. Дякгтеиир яягьгщ тар я 760 0 мм рт егг1. Р/Р0 V, мл НТД'т0090 5.630060 5.130150 5.970200 6.56•1С« -10«? -1С" 10« -1С!

157. Гзяф ьк КЗТ Квзф ф ициент корреляции С.9995