автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Композиционные вяжущие с использованием перлита

На правах рукописи

ЖЕРНОБОЙ Федор Евгеньевич

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ВЯЖУЩИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЛИТА

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород 2010

004606787

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»

Научный руководитель - чл.-корр. РААСН, доктор технических

наук, профессор

Лесовик Валерий Станиславович

Официальные оппоненты - академик РААСН, доктор технических

наук, профессор Комохов Павел Григорьевич

_ кандидат технических наук, доцент Поспелова Елена Алексеевна

Ведущая организация - Восточно-Сибирский государственный

технологический университет

Защита состоится «2» июля 2010 года в 14 30 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, ауд. 242 г.к.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова».

Автореферат разослан «1» июня 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета -

д-р техн. наук, проф. / ——»»—»•>*»• Г.А. Смоляго

9

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В проекте стратегии развития промышленности строительных материалов до 2020 года, разработанной Министерством регионального развития РФ, ставится вопрос о существенном, более чем в 2 раза, увеличении производства цемента. В соответствии с этим увеличится загрязнение окружающей среды пылью и газообразными компонентами. Одним из путей решения проблемы является переход на производство новых композиционных вяжущих, в том числе с заменой части клинкерной составляющей эффузивными породами, изначально обладающими избыточным запасом внутренней энергии и как следствие высокой химической активностью.

В основу создания новых высокоэффективных вяжущих материалов положен принцип композиции и целенаправленного управления технологией на всех ее этапах: применение активных экологически чистых компонентов и химических модификаторов, разработка оптимальных составов, использование процессов механохимической активации и пр.

Эффективность данного направления работ очевидна как в плане реализации цементосберегающих технологий, так и поиска путей повышения качества вяжущих и технологичности их производства.

Результаты исследований рассматриваются как базовые для систематизации знаний и разработки научно обоснованных рекомендаций по расширению сырьевой базы и вовлечению в производственный процесс новых видов эффузивных аморфных пород.

Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной НИР № 1.1.10 от «1» января 2007 г. «Разработка теоретических основ получения высококачественных бетонов нового поколения с учетом генетических особенностей нанодисперсных компонентов»; тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию, проводимого по заданию Министерства образования и науки РФ и финансируемого из средств федерального бюджета на 2007-2011 гг.; в рамках программы «У.М.Н.И.К.» по теме «Система проектирования состава искусственного конгломерата» при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Цель работы. Повышение эффективности производства гидравлических вяжущих за счет использования ультрадисперсного перлита и органо-минеральной добавки на его основе.

Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач:

- исследование влияния процесса механоактивации природного перлита на пуццолановую активность и комплексная оценка ультрадисперсного перлита как основы органоминеральной добавки и составной части композиционного вяжущего;

- разработка составов и исследование свойств композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом и органоминеральной добавкой на его основе и оценка их качества по предложенной методологии проектирования составов искусственных конгломератов;

- разработка технологической схемы применения перлитового сырья в производстве композиционных вяжущих, прогноз технико-экономической эффективности предлагаемого решения;

- подготовка нормативно-технической документации внедрения результатов теоретических и экспериментальных исследований в промышленное производство и учебный процесс.

Научная новизна. Разработаны принципы проектирования быстрот-вердеющего композиционного вяжущего с органоминеральной добавкой (ОМД) на основе ультрадисперсного механоактивированного перлита с избытком внутренней энергии, заключающиеся в создании самоорганизующейся плотноупакованной структуры цементного теста и формировании за счет активного взаимодействия компонентов системы более плотных и прочных структур кристаллогидратов.

Установлены и обоснованы закономерности фазообразования и набора прочности в системах «портландцемент - перлит» и «портландцемент -перлит - суперпластификатор» в зависимости от доли и дисперсности перлита в течение до 210 сут. Суть их заключается в уменьшении количества портландита и увеличении доли кристаллогидратов, по данным РФА и ДТА, что в итоге приводит к снижению и перераспределению капиллярной пористости, формированию плотных и высокопрочных структур конгломератов, о чем свидетельствуют данные РЭМ и анализа пористости методом БЭТ.

Выявлена закономерность получения ОМД на основе перлита в присутствии суперпластификаторов различного механизма действия, закпю-

чающаяся в том, что в связи со структурными особенностями олигомеров процесс механоактивации ОМД имеет большую эффективность при использовании суперпластификаторов группы сульфированных меламино-или нафталиноформальдегидных смол в сравнении с группой поликарбок-силатов.

Практическое значение работы. Разработаны составы, технологические параметры приготовления и получены композиционные вяжущие гидравлического твердения общестроительного назначения с оптимальным (от 2 до 5 мае. %) и предельно высоким (20 мае. %) содержанием ультрадисперсного перлита. Композиционные вяжущие оптимального состава имеют прочность, на 40-45% превышающую прочность эталона, и обеспечивают значительное сокращение расхода цемента.

Разработана методика комплексной оценки качества искусственного конгломерата как совокупности показателей, определенных на базе сырьевого состава, технологических процессов и внешних воздействий и соответствующих предъявляемым требованиям согласно его назначению.

Предложены состав и технологии получения ОМД «перлит - пластификатор» и быстротвердеющего высокопрочного композиционного вяжущего в системе «портландцемент - органоминеральная добавка» на основе аморфных перлитовых пород Мухор-Тапинского месторождения, не нашедших широкого применения вследствие малых значений коэффициента вспучивания.

Внедрение результатов исследования. Для внедрения результатов работы при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий на основе предложенных составов разработаны следующие нормативные документы:

- рекомендации по использованию перлита в производстве композиционных вяжущих;

- стандарт организации СТО 02066339-003-2010 «Композиционные вяжущие с использованием перлита»;

- технологический регламент «Производство композиционного вяжущего с ультрадисперсным перлитом и органоминеральной добавкой на его основе».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в

стройиндустрии» (Белгород, 2007 г.), III Международной научной конференции «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов» (Сыктывкар, Республика Коми, 2007 г.), I международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» (Харьков, 2009 г.), ХШ Международном научном симпозиуме им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Строительство - 2010» (Ростов-на-Дону, 2010 г.), V академических чтениях РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2010 г.), XV академических чтениях РААСН «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии (Казань, 2010 г.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 9 научных публикациях, в том числе в 3 статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. По результатам исследований получен патент.

На защиту выносятся:

- анализ характера влияния процесса механоактивации на пуццолано-вую активность перлита;

- особенности структурообразования в системах «цемент - ультрадисперсный перлит» и «цемент - ультрадисперсный перлит - суперпластификатор»;

- составы композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом и ОМД на его основе;

- закономерности изменения прочностных показателей композитов с ультрадисперсным перлитом и ОМД на его основе;

- принципы действия системы проектирования составов искусственных конгломератов;

- результаты внедрения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 203 страницах машинописного текста, включающего 35 таблиц, 60 рисунков, список литературы из 180 наименований, 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Рыночные конкурентные условия с каждым годом становятся все жестче для производителей цемента Российской Федерации. Достичь лучших мировых показателей качества вяжущих материалов возможно за счет использования уникального потенциала сырьевой базы России, в том числе богатейших залежей минерального сырья Сибири. В этой связи значительный научно-практический интерес представляют композиционные вяжущие, включающие разнообразные по структуре и свойствам минеральные добавки, особенно эффузивные породы - высокоактивные вещества, где максимально сконцентрирована энергетика геологических процессов.

К таким веществам относится перлит - аморфная, вулканическая порода, для которой характерно содержание воды до 6%.

Мухор-Талинское месторождение перлитов (Бурятия) - единственное в России, где с 2001 г. ведется их добыча и переработка. Исследование перлита как активной минеральной добавки особенно актуально в связи с модернизацией ООО «Тимлюйский цементный завод» (ОАО ХК «Сибирский цемент») и введением в эксплуатацию на ООО «Тимлюйский завод» нового производства по помолу цемента мощностью 150 тыс. т в год. Оба предприятия находятся в непосредственной близости от Мухор-Талинского месторождения перлитов.

Химический состав аморфных перлитовых пород Мухор-Талы характеризуется достаточным постоянством (табл. 1).

Таблица 1

Усредненный химический состав аморфного перлита Мухор-Талы

Оксид Si02 А1203 Fe203 FeO CaO MgO Ti02 so. K;0 Na20 н2о

Мас.% 70,4 14,7 0,7 0,4 0,8 0,3 0,1 следы 3,9 3,4 5,3

Число молей 1,173 0,144 0,004 0,006 0,014 0,007 0,001 - 0,042 0,055 0,295

Согласно выполненным расчетам структура перлита представлена неупорядоченным алюмокремнекислородным каркасом, сочетающим связи 81—О—81 и 51-0-А1, так как алюминий находится преимущественно в четверной координации. По степени связанности неупорядоченная структурная сетка перлита является аналогом структуры слоисто-каркасных алюмо-

силикатов, ее химическая активность обусловлена присутствием связей 81-(>-N3, БМЭ-К и БМЭ-Н.

Рентгенофазовый анализ подтвердил рентгеноаморфность перлитовой породы (рис. 1).

22Й.

4 в 8 10 12 14 10 16 20 22 24 26 28 30 32 34 Зв 38 40 42 44 46 48 50 52 54 51

Угол 20, град.

Рис. 1. Рентгенограмма природного перлита

Процесс разработки новых видов композиционных вяжущих должен проводиться путем согласованного сочетания существующих общих закономерностей с индивидуальными особенностями исследуемых компонентов и целенаправленного управления технологией на всех ее этапах. Значимыми параметрами процесса, позволяющими существенно повысить эффективность композиции, являются дисперсность и активность минеральной добавки, а также вид и способ введения пластификаторов.

Помол перлитового песка проводили в два этапа: 1) в 12-литровой шаровой мельнице в течение 6 ч с получением тонкодисперсного перлита; 2) в планетарной мельнице в течение 1 ч с получением ультрадисперсного перлита. Анализ соотношения гранулометрических составов портландцемента марки ЦЕМ I 42,5Н и дисперсных перлитовых добавок (рис. 2) позволяет предположить возможность самоорганизации и самоупорядочения структуры порошка композиционного вяжущего, приводящую к образованию однородного, пластичного теста с плотной упаковкой частиц.

8 7

Г 6

и

а 5

к 4

§

« 3 &

§2 и

( о

/1

\ /

/ ? V

Г-

О 25 50 75 100 125 150 175 200

Размер частиц, мкм

Рис. 2. Дифференциальные кривые распределения частиц цемента (/), тонкодисперсного (2) и ультрадисперсного (3) перлита

Сравнение термограмм природного и ультрадиспёрсного перлита (рис. 3) выявляет следующие различия. ПриродньШ перлит на кривой дает два размытых эффекта потери массы, связанные с удалением адсорбционной (80°С) и гидратной (270°С) воды, которая, судя по температуре ее удаления, является кристаллизационной и располагается в виде молекул в полостях структурной сетки перлита, не оказывая влияния на ее степень связанности.

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 ? °С

Рис. 3. Термограммы природного (1,2) и ультрадиспёрсного (3,4) перлита

На кривой DTG ультрадисперсного перлита достаточно четко фиксируется эффект потери массы при 650°С, характерный для удаления конституционной воды. Это можно объяснить тем, что процесс механоактивации привел к перераспределению гидратной воды в материале по следующему механизму: мостиковые связи Si—О—Si и Si-O-Al нарушаются и образуют два различно заряженных нестабильных «радикала»: =Si—О—Si= — =Si-CT + =Si+ или =А1—О—Si= =АЮ" + =Si+.

Эти «радикалы» проявляют большую реакционную способность к молекулам кристаллизационной воды, образуя группы OIT в структуре перлита:

=Si-CT =SH)H или =А1_0" =АН)Н

+ Н20 —> + Н20 —

=Si+ sSi-OH =si+ =Si-OH

Таким образом, процесс механоактивации приводит к деполимеризации структурной сетки перлита, а следовательно, повышает его активность как пуццолановой добавки. Результаты определения пуццолаковой активности тонко- и ультрадисперсного перлита по методу поглощения ими СаО из известкового раствора представлены на рис. 4.

Время, суг.

Рис. 4. Кинетические кривые связывания оксида кальция тонкодисперсным (/) и ультрадисперсным (2) перлитом

Пуццолановую реакцию с перлитом можно представить следующей схемой: Перлит

,-Л-ч

тК20рА1203778Ю2-£Н20+*Са(ОН)2 + >Н20 = 2СаО-ЙЮ27А12Оз-аН2О+тК2О/п-^8!О2-6Н2(Н(д-2)СаО-(р-0А12Оз-('й+л+у-а-г>;Н2О

и

Идентификация состава продуктов пуццолановой реакции затруднена, во-первых, в связи с невозможностью их полного отделения от аморфной фазы (перлита), во-вторых, в силу их многокомпонентное™ и низкой степени закристаллизованное™. Методом рентгенофазового анализа (рис. 5) с достаточной степенью достоверности в продуктах взаимодействия перлита с Са(ОН)2 были определены: кальцит СаС03, алюминийзаме-щенный тоберморит, кремнезем Sí02h геленит.

300-1-1-,-,-,-,-

-O4420(p*jl)t21OO12O) diij >!bad(ground j¡ '< !

260- ..............i..............\.............|'¡-..............\..............{..............

200- ..............|..............;............. 7..............................•..............

«o- ..............í..............í............. y............................!..............

100- .....t........i..............-1..........................}■..............i..............

J^mtiiÍJCílk'^.....

—51-1531 áilicon OxicU ¡ ! i i

200— .......¡..............^..............j......................

-51-1501 pilleo ft Ом 4« ¡ ! ! !

200— -~.............................i...............}..............

___ ^ -10-52^íicium Aluminum Silk^H*oro*ia# H> ¿»i« ^ ^ ......J...........

.....].............. "J"..............¡"..............|..............

^ 1б-598С|1рт«.*п ; I ¡ ¡ ¡

" Ll i .i i ^ilfk.l Jj ii tlitj,1,_

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 SO.O 00.0

Угол 20, град.

Рис. 5. Идентификация состава продуктов пуццолановой реакции перлита с Са(ОН)2

Таким образом, тонко- и ультрадисперсный перлит по величине поглощенной СаО (185 и 250 мг/г соответственно) относятся к добавкам с высокой пуццолановой активностью, таким, как опока, трепел, диатомит, некоторые золы и др.

Результаты комплексного исследования перлитов дают основание предположить, что введение в состав композиционных вяжущих тонко- и ультрадисперсного перлита приведет к реализации плотной структуры и высоких технических свойств искусственного камня.

Исходя из вышесказанного, на базе портландцемента ЗАО «Белгородский цемент» марки ЦЕМ142,5Н по ГОСТ 31108-2003 были приготовлены композиционные вяжущие с добавкой дисперсного перлита. Цемент указанного производителя был отобран, поскольку является высокоалитовым и имеет минеральный состав клинкера идентичный усредненному составу

—1>М2в(р»»И-2100-120) data background

............. •..............

!

... i.......i.........

t i i Jt i

ViAll^UlJiiMl HLJJJ ^jUÁÍ ГА hi Ж .itffLiJt

-51-1591 áilicon OxicU

-51-1501 pilleen Ом4« -24-34 Cil^ium Sílleitt i

-10-52 С jioigm Aluminum Si cat« Нуагоми* H>

— | Murti-phay profit« -16-588 Cllfrt«. .............1

)

L1 i >i л, -UlJU \,hi L .1 ..i L . JiÚ

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 ООО 00

Угол 20, град.

клинкера заводов ОАО ХК «Сибирский цемент», находящихся в том же регионе, что и единственное месторождение перлита в России.

Смеси цемента с тонко- и ультрадисперсным перлитом готовили в лабораторной шаровой мельнице в течение 10 мин. Долю перлита варьировали в широких пределах: 1, 5,10, 15, 20, 40 и 60 мае. % - тонкодисперсного; 1, 5,10,15, 20 мае. % - ультрадисперсного порошка.

Исследование приготовленных смесей методом РЭМ позволяет характеризовать их как полидисперсные порошки с равномерным распределением мельчайших частиц перлита по поверхности более крупных зерен минералов цементного клинкера. Формирующаяся плотная укладка зерен перлита и цемента в полидисперсном порошке вяжущей композиции рассматривается как основа образования равномерной и плотной структуры теста и, в дальнейшем, синтеза высокопрочных конгломератов.

Увеличение доли перлита свыше 10% приводило к росту нормальной густоты цементного теста, особенно для составов с ультрадисперсным перлитом (рис. 6).

32

и

ЕГ

Я 29 «

Л

I 28

26

0 10 20 30 40 50 60

Количество перлита в смешанном цементе, мае. %

Рис. 6. Нормальная густота теста с тонко- (1) и ультрадисперсным (2) перлитом

Все отформованные из смесей «цемент - перлит» образцы твердели в равных условиях: суточная выдержка в формах при нормальном темпера-турно-влажностном режиме, затем извлечение из форм и твердение в воде при температуре 22±3°С.

Испытания предела прочности на сжатие проводили через 1, 3, 7,14 и 28 сут. (рис. 7).

2 1 .

130

■О

—♦-Ц!

-О-800-1 "Э—800-5 6—800-10 —Х-800-15 -0-800-20 —Ь-800-40 -800-60

- О -2100-1

- -0- "2100-5

• -2100-10

- -X -2100-15 • О "2100-20

(емент

10

оо—1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1—

о 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Время, сут.

Рис. 7. Кинетика синтеза прочности композиционных вяжущих.

Сплошные линии - серия вяжущих с тонкодисперсным перлитом, пунктирные - с ультрадисперсным перлитом

Для вяжущих системы «цемент - перлит» установлено:

- введение тонко- и ультрадисперсного перлита до 20% приводит к повышению прочности в сравнении с прочностью базового цемента;

- степень упрочнения нарастает с повышением дисперсности перлита, наиболее эффективна 5%-я добавка ультрадисперсного перлита (повышение 28-суточной прочности на 32%);

- введение перлита приводит к быстрому набору прочности в ранние сроки твердения; так, 3-суточная прочность конгломератов с добавкой ультрадисперсного перлита от 5 до 15% в сравнении с базовым цементом выше на 58-64%.

Для вяжущих системы «цемент - перлит» характерно существенное нарастание прочности в период от 1 до 6 месяцев твердения. Прирост прочности составил для различных составов от 2,8 до 4,7 МПа в месяц, что

существенно выше прироста для базового цемента (1,5 МПа в месяц). Увеличение и поддержание высокой прочности в поздние сроки твердения возможно за счет протекающих с участием перлита пуццолановых реакций.

Испытания показали эффективность тепло-влажностной обработки (температура +60°С, режим пропарки 3-5-3 ч) для композиционных вяжущих с небольшими добавками перлита (1 и 5%) обоих видов: прочность составила 75-83 % 28-суточной прочности в условиях нормального твердения (рис. 8).

в 100

§ 90

80

в

ее и 70

и я 60

9

50

О в 40

£

8. 30

§ 20

& 10

С 0

Г \

\

N

1

5 10 15 20 25 30 35 Количество перлита, мае. %

40 45

Рис. 8. Зависимость прочности после ТВО от доли тонкодисперсного (1) и ультрадисперсного (2) перлита

Учитывая высокую энергозатратность процесса помола перлита в мельнице-механоактиваторе, а также принимая во внимание полученные результаты, было изучено действие малых добавок ультрадисперсного перлита, мае. %: 0,5; 1; 2; 3; 4 и 5 (рис. 9).

Наиболее эффективна добавка к цементу 3 мае. % ультрадисперсного перлита: ранняя прочность в сравнении с базовым цементом возросла на 60,8 %; марочная - на 35,7 %, трехсуточная прочность составила 71 % его марочной прочности, что является результатом влияния добавки на структуру и химико-минералогический состав цементного камня.

о. С

130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0

□ 3 сут.

□ 28сут.

Цемент 0,5 1 2 3 4 5 Содержание перлита, мае. % Рис. 9. Изменение прочности в зависимости от добавки перлита

В результате анализа пористости методом БЭТ установлено, что перлит, взаимодействуя с продуктами гидратации, уменьшает общую пористость конгломерата в 1,5 раза и понижает средний размер капиллярных пор, смещая распределение пор в область радиусом 3-20 нм (табл. 2).

Таблица 2

Распределение пор относительно их общего объема

нм сШ1, нм ТМЦ Цемент с ультрадисперсным перлитом

<Ш, см-7г ёУ^ит, % (М, см7г (^¡/Уяип, %

3,50 0,77 0,0010184 6,84 0,0023244 21,94

4,43 1,10 0,0023374 15,69 0,0009351 8,82

5,86 1,77 0,0025963 17,43 0,0024622 23,23

8,44 3,39 0,0023563 15,82 0,0020224 19,08

14,99 9,73 0,0060202 40,40 0,0028538 26,93

29,35 18,98 0,0005689 3,82 - -

Объем пор с 11 меньшим 19,4 нм 0,015 100,00 0,010 100,00

Ультрадисперсный перлит следует рассматривать как добавку-уплотнитель, частицы которой размером 5 мкм и менее заполняют пространство между более крупными зернами цемента с образованием много-

численных коагуляционных контактов между частицами твердой фазы (рис. 10). Этот фактор воздействия добавки известен как физический.

Рис. 10. Порошок композиционного вяжущего с 3% ультрадисперсного перлита

Значимую роль играет и химический фактор воздействия перлита, который выражается в изменении баланса между гидратными фазами в составе цементного камня в сторону увеличения объема более прочных и устойчивых низкоосновных гидросиликатов кальция (ГСК) с образованием плотных структур конгломератов (рис. 11).

а б в

Рис. 11. Структура цементного камня: а- 3 сут.; 6-28 сут.; в - 210 сут.

Результаты рентгенофазового анализа (рис. 12) показали, что с увеличением количества ультрадисперсного перлита до 20% существенного изменения качественного состава новообразований не наблюдается. При добавлении большого количества перлита в составе конгломератов увеличивается содержание аморфной фазы, что отрицательно сказывается на их прочностных характеристиках.

а б

в м г

Рис. 12. Рентгенограммы конгломератов композиционного вяжущего с добавкой ультрадисперсного перлита в количестве: а - 3%; б - 20%; в - 40%; г - 60%

Сравнительный термический анализ композиционного вяжущего (3% ультрадисперсного перлита) и базового цемента после 6 мес. твердения показывает существенное (примерно в 1,5 раза) снижение интенсивности эндоэффекта (475°С) и величины потери массы, связанные с разложением Са(ОН)2 (рис. 13). Следовательно, степень гидратации композиционного вяжущего больше, чем у портландцемента, что является подтверждением протекания пуццолановой реакции между гидроксидом кальция и перлитом. Рассмотренные факторы воздействия перлита на структуру формирующегося камня приводят к значительному приросту прочностных показателей.

Температура, С

Рис. 13. Термограммы продуктов гидратации базового цемента (—) и композиционного вяжущего (после 6 мес. твердения

Общеизвестна эффективность совместного действия в вяжущих системах и бетонах активных минеральных компонентов и органических модификаторов, называемых органоминерапьными добавками (ОМД).

Выполнены исследования по синтезу ОМД на основе перлита с привлечением различных по химическому составу и механизму действия пластифицирующих добавок (табл. 3):

1) MELMENT® F10- универсальный суперпластификатор на основе сульфированных меламиноформальдегидных смол, производитель Hoechst Chmie, SKW (Германия);

2) Sika® ViscoCrete®-225 Powder - суперпластификатор для бетонов и цементно-песчаных растворов на основе модифицированных поликар-боксилатов, производитель Sika (Швейцария);

3) С-3 - универсальный суперпластификатор на основе сульфированных нафталиноформальдегидных соединений (Россия).

Таблица 3

Состав и способ подготовки комплексной добавки

Шифр Состав добавки, мае. ч Способ подготовки

смеси Перлит Пластификатор

П + С-3 10 1 Помол перлита, смешивание компонентов

(П + С-ЗЬ Совместный помол в планетарной мельнице

П + М 10 1 Помол перлита, смешивание компонентов

(П+М)л Совместный помол в планетарной мельнице

n+s 10 1 Помол перлита, смешивание компонентов

(П + S)a, Совместный помол в планетарной мельнице

С целью механоактивации добавок, а также усиления адсорбции пластификаторов на поверхности перлита, вплоть до хемосорбции, осуществлен совместный помол минеральной и органической составляющих в планетарной мельнице в течение 1 ч. Результаты испытания композиционных вяжущих с ОМД (содержание ультрадисперсного перлита 3%) представлены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты испытании композиционных вяжущих с ОМД

Вяжущее Нормальная густота,% Предел прочности на сжатие, МПа, в возрасте, сут.

1 3 7 14 28

ЦЕМ 142.5Н 25,2 24,5 58,7 84,9 95,6 98,7

Ц+П 25,8 33,8 90,4 107,5 120,3 126,9

Ц+С-3 22,4 36,5 88,2 109,1 118,7 123,3

Ц+(П+С-3)»1а 20,1 40,1 96,8 112,9 127,5 145,2

ц+м 21,3 37,6 89 110,3 118,1 124,7

Ц+(П+М)„В 20,5 38,4 98 113,0 128,0 146,9

ц+s 19,5 40,9 90,2 110,9 125,0 133,9

U+(n+S) 20,5 42,2 91,7 111,8 124,3 136,7

U+Cl+SU, 23,5 33,7 90,8 105,9 119,4 127,0

Все исследованные ОМД проявили водоредуцирующее действие, снизив нормальную густоту до 20%.

Эффект повышения прочности композиционных вяжущих с ОМД составляет в сравнении с базовым цементом 55-60% - в возрасте 3 сут., 35-50% - в возрасте 28 сут.; в сравнении с вяжущими, содержащими только ультрадисперсный перлит, эффекты составляют 8,5% и 10,5% соответственно.

Эффективность процесса механоактивации проявилась при подготовке ОМД, содержащих Ме1шеп1 и С-3. Обработка в планетарной мельнице-активаторе приводит к «втиранию» суперпластификатора в поверхность частиц перлита, усиливая процесс его мономолекулярной адсорбции, а также способствуя тонкому измельчению и активации перлита. В конгломерате с ОМД (П+М)^ в сравнении с контрольным образцом содержится меньше портландита и алита и большее количество гидратных фаз (рис. 14).

(6 17 15 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 И Я 40 41 42 43 « 45 46 47 48 49 Я Я $

Угол 20, фад.

Рис. 14. Рентгенограммы цементного камня различного состава

В случае с Бгка процесс механоактивации ОМД не дал положительных результатов, прочность оказалась примерно равной прочности вяжущего, содержащего ультрадисперсный перлит, что связано, с особенностью строения молекул гиперпластификатора Б1ка. В условиях интенсивного механического воздействия их структура нарушается, что приводит к снижению стерического эффекта.

Эффективность комплексных ОМД в значительной степени обусловлена наличием ультрадисперсного перлита. Для достижения максимального эффекта рекомендовано использовать наиболее рациональный способ их приготовления: для смесей «перлит - Ме1тепЬ> и «перлит - С-3» - осуществлять совместный помол и механоактивацию, а в случае Б^ка - смешивать ультрадисперсный перлит с суперпластификатором.

С целью комплексной оценки качества полученного композиционного вяжущего и материалов на его основе была разработана система проектирования состава искусственных конгломератов. Результирующая целевая функция, характеризующая качество конгломерата, в упрощенном виде выглядит следующим образом:

где - показывает зависимость эксплуатационных характеристик конгломерата от составляющих процесса его синтеза как сырьевых, так и тех-

нологических; ту - удельный вес локальной функции цели в определении комплексного показателя качества. Структурная модель определения качества представлена на рис. 15.

Факторы

Свойства и характеристики

Критерии и показатели качества

Фильтр

Рис. 15. Структурная модель определения качества искусственного конгломерата

Требования к качеству композиционного вяжущего в рамках выполненных исследований можно представить в следующем виде:

КПК =/(773сугки, ДгвсугкиА

Пз сутки =У(Жгсрлита> КперлИта, СП), Ц = СОИ.?/,' П-} сутЮ1 > 0,5'/?28 сути» П28 сутки = ЩДжрлита. ^перлита. СП), Ц = СОТК*/ Пг% сутки > ^28 сугки(Ц),

где ШЖ - комплексный показатель качества; П - прочность; Д — дисперсность; К— количество; СП- тип суп ер пластификатора; Ц-цемент.

Если принять показатель качества, равный 1, для цемента марки НЕМ 142,5Н, то при мультипликативном расчете комплексный показатель качества разработанного вяжущего составит 1,97.

Для повышения адекватности модели были разработаны алгоритмы, описывающие процесс получения искусственных конгломератов на базе сетей Петри. Все материалы и действия хранятся в нормализованной базе данных, при этом каждое действие семантически связано с оборудованием, на котором оно производится. Предложенное аналитическое решение по-

зволяет описывать любой технологический процесс с учетом материалов, процессов и оборудования.

На базе выполненных исследований была разработана технологическая схема производства комплексной ОМД, адаптированная к условиям работы ООО «Тимлюйский цементный завод» и ООО «Тимлюйский завод» (Бурятия). В производстве предлагается использовать перлитовое сырье в виде щебня и песка, поступающих с дробильно-сортировочной фабрики карьера Мухор-Тала.

Технологическая линия выполнена на базе оборудования машиностроительного предприятия ООО «СтройМеханика» (Тула) и включает модульный комплекс дробления и тонкого помола сыпучих материалов ЗЕНИТ ЛИДЕР, комплексы дозирующие универсальные с тензометрически-ми датчиками, смеситель сухих смесей серии «СМ ТУРБОМИКС», станцию затаривания мягких контейнеров, транспортирующее оборудование различного вида и др.

Согласно выполненным экономическим расчетам себестоимость 1 т комплексной добавки - 9,6 тыс. р., отпускная цена принята равной 10,5 тыс. р.

Использование в составе бетона композиционного вяжущего с комплексной органо-перлитовой добавкой позволит экономить 20% цемента. Экономический эффект при годовой мощности производства композиционного вяжущего 150 тыс. т, составит 16,4 млн. р. в год. Срок окупаемости затрат на строительство технологической линии по производству комплексной добавки составит 1,2 года. Эффективность технологического решения возрастает с увеличением объемов использования комплексной добавки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлен характер влияния процесса механоактивации на пуццо-лановую активность перлита Мухор-Талинского месторождения, выражающийся в образовании энергонапряженной и разрыхленной структуры, интенсифицирующей химическое взаимодействие перлита с продуктами гидратации портландцемента. Доказано, что механоактивированный ультрадисперсный перлит относится к активным пуццолановым добавкам наряду с опокой, трепелом, диатомитом, некоторыми золами и др.

2. Разработаны принципы проектирования быстротвердеющего композиционного вяжущего, включающего органо-перлитовую добавку, заключающиеся в создании плотноупакованной структуры цементного теста и формировании более плотных и прочных структур низкоосновных гидросиликатов за счет высокой пуццолановой активности ультрадисперсного перлита, что позволяет получить эксплуатационные характеристики, значительно превышающие показатели контрольного портландцемента.

3. Установлены и обоснованы закономерности фазообразования и набора прочности при гидратационном твердении композиций «портландцемент - перлит» и «портландцемент - перлит - суперпластификатор» в зависимости от количества и дисперсности перлита в течение до 210 сут., заключающиеся в уменьшении количества Са(ОН)2 и увеличении содержания продуктов гидратации, что приводит к снижению капиллярной пористости и формированию высокопрочных конгломератов.

4. Выявлена закономерность получения органоминеральной добавки на основе перлита в присутствии суперпластификаторов различного механизма действия, заключающаяся в том, что в связи со структурными особенностями полимеров процесс механоактивации имеет большую эффективность в случае использования суперпластификаторов группы сульфированных меламино- или нафталиноформальдегидных олигомеров в сравнении с группой поликарбоксилатов.

5. Разработана методика комплексной оценки качества искусственного конгломерата как совокупности показателей, определенных на базе сырьевого состава, технологических процессов и внешних воздействий и соответствующих предъявляемым требованиям согласно его назначению.

6. Предложены состав и технологии получения ОМД «перлит - пластификатор» и быстротвердеющего высокопрочного композиционного вяжущего в системе «портландцемент - органоминеральная добавка» на основе аморфных перлитовых пород Мухор-Талинского месторождения.

7. Для внедрения результатов работы при производстве сборных железобетонных конструкций на основе предложенных составов разработаны следующие нормативные документы:

- рекомендации по использованию перлита в производстве композиционных вяжущих;

- технологический регламент на производство композиционного вяжущего с органоминеральной добавкой на основе перлита для производства сборных железобетонных конструкций и изделий,

- стандарт организации «Композиционное вяжущее с использованием перлита».

8. Разработаны составы, технологические параметры приготовления и получены композиционные вяжущие общестроительного назначения с оптимальным (2-5 мае. %) и предельно высоким (20 мае. %) содержанием перлитовой породы и с ОМД на основе перлита. Композиционные вяжущие оптимального состава имеют прочность, на 40-45% превышающую прочность эталона, и обеспечивают значительное сокращение расхода цемента.

9. Доказано, что применение быстротвердеющих композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом и ОМД на его основе при производстве ответственных конструкций или осуществлении аварийных и ремонтных работ позволит получить значительный экономический эффект, только за счет экономии цемента, который является самым дорогим компонентом бетона. Экологический эффект связан с сокращением выбросов в атмосферу пыли и газообразных компонентов.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лесовик, B.C. Нанотехнологии в производстве цемента. Обзор направлений исследования и перспективы развития/ B.C. Лесовик, В.В. Строкова, Ф.Е. Жерновой//Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии: сб. докл. Междунар. науч.-практич. конф. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2007. - 4.1. -С. 146-151.

2. Строкова, В.В. Проблемы использования наносистем в технологии неорганических вяжущих веществ/ В.В. Строкова, Ф.Е. Жерновой //Материалы III Международной научной конференции. «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов». - Сыктывкар, Республика Коми, 2007. - С. 181.

3. Лесовик, B.C. Методология проектирования состава искусственных конгломератов/ B.C. Лесовик, Ф.Е. Жерновой //Бетон и железобетон. -2008,-№5.-С. 4-7.

4. Лесовик, B.C. Использование природного перлита в составе смешанных цементов/ B.C. Лесовик, Ф.Е. Жерновой, Е.С. Глаголев //Строительные материалы. - 2009. - № 6. - С. 84-87.

5. Жерновой, Ф.Е. Влияние добавок природного перлита на синтез прочности портландцементного камня/ Ф.Е. Жерновой// «Современные технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов»: материалы I Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Харьков: НТУ «Харьковский политехнический институт»; БГТУ им. В.Г. Шухова, 2009. - С. 51-52.

6. Жерновой, Ф.Е. Природный перлит как компонент вяжущих/ Ф.Е. Жерновой, Е.В. Мирошников // ХП1 Международный научный симпозиум им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр», Томск, 6-11 апреля, 2009. Научное направление -Комплексное использование минерального сырья, секция 16. — С. 840-841.

7. Жерновой, Ф.Е. Комплексная оценка факторов повышения прочности цементного камня добавками ультрадисперсного перлита/ Ф.Е. Жерновой, Е.В. Мирошников//Научно-теоретический журнал «Вестник», БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2009. - № 2. - С. 55-60.

8. Жерновой, Ф.Е. Система оценки качества искусственных конгломератов/ Ф.Е. Жерновой// «Строительство - 2010»: материалы международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д, Ростовский государственный строительный университет, 2010. - С. 137-138.

9. Пат. 2389699 Российская Федерация, МПК С 04 В 7/13. Вяжущее / Лесовик B.C., Строкова В.В., Жерновой Ф.Е., Кривенкова А.Н.; заявитель и патентообладатель г. Белгород, ГОУ ВПО Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, - № 2008146425/03; заявл. 25.11.08; опубл. 20.05.10, Бюл.№ 14.-3 с.

10. Бондаренко, А.И. Эффективные области применения кремнеземсо-держащего сырья различной генетической принадлежности /А.И. Бондаренко, Ф.Е. Жерновой, М.И. Кожухова, Н.И. Кожухова, Е.В. Мирошников// «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии»: материалы XV академических чтений РААСН - международной научно-технической конференции. - Казань, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, 2010. - С. 108-111.

ЖЕРНОВОЙ Федор Евгеньевич

КОМПОЗИЦИОННЫЕ ВЯЖУЩИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЛИТА

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 25.05.10. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ л

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова. 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Сущность механической активации материалов и области ее использования.

1.2. Тонкомолотые минеральные добавки, их влияние на структуру и свойства цементного камня.

1.3. Влияние активных минеральных добавок на процесс гидратации и свойства цементных систем.

1.4. Исследование вяжущих систем методами компьютерного материаловедения.

1.5. Выводы.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Характеристика сырьевых материалов.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методы приготовления ультрадисперсных материалов.

2.2.2. Методы исследования порошковых смесей и продуктов гидратации.

2.2.3. Методы компьютерного моделирования.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЛИТА МУХОР-ТАЛА

КАК АКТИВНОЙ МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ.

3.1. Характеристика структуры аморфного перлита Мухор-Тала.

3.2. Исследование процесса диспергирования и механохимической активации перлита.

3.3. Изучение пуццолановой активности дисперсного перлита.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЛИТА И ОМД НА ЕГО ОСНОВЕ.

4.1. Исследование системы «портландцемент - перлит» в условиях нормального и термовлажностного твердения.

4.2. Эффект влияния малых добавок на прочность.

4.3. Особенности гидратации композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом.

4.4. Исследование эффективности комплексных органоминеральных добавок «перлит — пластификатор».

4.5. Выводы.

5. ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1. Методология проектирования составов искусственных конгломератов.

5.2. Система комплексной оценки качества искусственных конгломератов.

5.3. Разработка информационной системы на базе методологии проектирования составов искусственных конгломератов.

5.4. Визуальное моделирование как компонент системы прогнозирования свойств искусственных конгломератов.

5.5. Анализ полученных результатов.

5.6. Выводы.

6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ОЦЕНКА

ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ В ЦЕМЕНТ.

6.1. Разработка технологической схемы и подбор оборудования.

6.2. Экономическая эффективность производства и использования комплексной добавки в бетон.

Актуальность. В проекте стратегии развития промышленности строительных материалов до 2020 года, разработанной министерством регионального развития РФ, ставится вопрос о существенном, более чем в два раза, увеличении производства цемента. В соответствии с этим увеличится загрязнение окружающей среды пылью и газообразными компонентами. Одним из путей решения проблемы является переход на производство новых композиционных вяжущих, в том числе с заменой части клинкерной составляющей энергонасыщенными эффузивными породами, изначально обладающими запасом внутренней энергии и как следствие высокой химической активностью.

В основу создания новых высокоэффективных вяжущих материалов положен принцип композиции и целенаправленного управления технологией на всех ее этапах: применение активных экологически чистых компонентов и химических модификаторов, разработка оптимальных составов, использование процессов механохимической активации и пр.

Эффективность данного направления работ очевидна как в плане реализации цементосберегающих технологий, так и поиска путей повышения качества вяжущих и технологичности их производства.

I Результаты исследований рассматриваются как базовые для систематизации знаний и разработки научно обоснованных рекомендаций по расширению сырьевой базы и вовлечению в производственный процесс новых видов эффузивных аморфных пород.

Диссертационная работа выполнена в рамках госбюджетной НИР №1.1.10 от «1» января 2007 г. «Разработка теоретических основ получения высококачественных бетонов нового поколения с учетом генетических особенностей нанодисперсных компонентов»; тематического плана госбюджетных НИР Федерального агентства по образованию РФ, проводимого по заданию Министерства образования РФ и финансируемого из средств федерального бюджета на 2007-2011 гг.; в рамках программы «У.М.Н.И.К.» по теме «Система проектирования состава искусственного конгломерата» при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Цель работы. Повышение эффективности производства гидравлических вяжущих за счет использования ультрадисперсного перлита и органомине-ральной добавки на его основе.

Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач: исследование влияния процесса механоактивации природного перлита на пуццолановую активность и комплексная оценка ультрадисперсного перлита как основы органоминеральной добавки и составной части композиционного вяжущего; разработка составов и исследование свойств композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом и органоминеральной добавкой на его основе и оценка их качества по предложенной методологии проектирования составов искусственных конгломератов; разработка технологической схемы применения перлитового сырья в производстве композиционных вяжущих, прогноз технико-экономической эффективности предлагаемого решения; подготовка нормативно-технической документации внедрения результатов теоретических и экспериментальных исследований в промышленное производство и учебный процесс.

Научная новизна. Разработаны принципы проектирования быстротвер-деющего композиционного вяжущего с органоминеральной добавкой (ОМД) на основе ультрадисперсного механоактивированного перлита с избытком внутренней энергии, заключающиеся в создании самоорганизующейся плот-ноупакованной структуры цементного теста и формировании за счет активного взаимодействия компонентов системы более плотных и прочных структур кристаллогидратов.

Установлены и обоснованы закономерности фазообразования и набора прочности в системах «портландцемент — перлит» и «портландцемент - перлит — суперпластификатор» в зависимости от доли и дисперсности перлита в течение до 210 суток. Суть их заключается в уменьшении количества порт-ландита и увеличении доли наноразмерных гидросиликатов кальция CSH, по данным РФА и ДТА, что в итоге приводит к снижению и перераспределению капиллярной пористости, формированию плотных и высокопрочных структур конгломератов, о чем свидетельствуют данные РЭМ и анализа пористости методом БЭТ.

Выявлена закономерность получения органоминеральной добавки на основе перлита в присутствии суперпластификаторов различного механизма действия, заключающаяся в том, что в связи со структурными особенностями олигомеров процесс механоактивации ОМД имеет большую эффективность при использования суперпластификаторов группы сульфированных мелами-но- или нафталиноформальдегидных смол в сравнении с группой поликар-боксилатов.

Практическое значение работы. Разработаны составы, технологические параметры приготовления и получены композиционные вяжущие гидравлического твердения общестроительного назначения с оптимальным (от 2 до 5 мае. %) и предельно высоким (до 20 мае. %) содержанием ультрадисперсного перлита. Композиционные вяжущие оптимального состава имеют прочность, на 40-45% превышающую прочность эталона, и обеспечивают значительное сокращение расхода цемента.

Разработана методика комплексной оценки качества искусственного конгломерата как совокупности показателей, определенных на базе сырьевого состава, технологических процессов и внешних воздействий и соответствующих предъявляемым требованиям согласно его назначению.

Предложены состав и технологии получения органоминеральной минеральной добавки «перлит - пластификатор» и быстротвердеющего высокопрочного композиционного вяжущего в системе «портландцемент - органоминеральная добавка» на основе аморфных перлитовых пород Мухор-Талинского месторождения.

Внедрение результатов исследования. Для внедрения результатов работы при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий на основе предложенных составов разработаны следующие нормативные документы:

- стандарт организации СТО 02066339-003-2010 «Композиционное вяжущее с органоминеральной добавкой на основе перлита»;

- технологический регламент на «Производство композиционного вяжущего с ультрадисперсным перлитом и органоминеральной добавкой на его основе».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройинду-стрии» (Белгород, 2007 г.), III Международной научной конференции. «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов» (Сыктывкар, Республика Коми, 2007 г.), на I международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» (Харьков, 2009 г.), XIII-м Международном научном симпозиуме им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Строительство — 2010» (Ростов-на-Дону, 2010 г.), V академических чтениях РААСН «Наносистемы в строительном материаловедении» (Белгород, 2010 г.), XV академических чтениях РААСН «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии (Казань, 2010 г.).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в десяти научных публикациях, в том числе в трех статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. По результатам исследований получен патент.

На защиту выносятся:

- анализ характера влияния процесса механоактивации на пуццолано-вую активность перлита;

- особенности структурообразования в системах «цемент — ультрадисперсный перлит» и «цемент — ультрадисперсный перлит - суперпластификатор»; составы композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом и ОМД на его основе; закономерности изменения прочностных показателей композитов с ультрадисперсным перлитом и ОМД на его основе; принципы действия системы проектирования составов искусственных конгломератов;

- результаты внедрения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 203 страницах машинописного текста, включающего 35 таблиц, 60 рисунков, список литературы из 180 наименований, 7 приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлен характер влияния процесса механоактивации на пуццола-новую активность перлита Мухор-Талинского месторождения, выражающийся в образовании энергонапряженной и разрыхленной структуры, интенсифицирующей химическое взаимодействие перлита с продуктами гидратации портландцемента. Доказано, что механоактивированный ультрадисперсный перлит относится к активным пуццолановым добавкам наряду с опокой, трепелом, диатомитом, золами и др.

2. Разработаны принципы проектирования быстротвердеющего композиционного вяжущего, включающего органо-перлитовую добавку, заключающиеся в создании плотноупакованной структуры цементного теста и формировании более плотных и прочных структур низкоосновных гидросиликатов за счет высокой пуццолановой активности ультрадисперсного перлита, что позволяет получить эксплуатационные характеристики, значительно превышающие показатели контрольного портландцемента.

3. Установлены и обоснованы закономерности фазообразования и набора прочности при гидратационном твердении композиций «портландцемент — перлит» и «портландцемент — перлит — суперпластификатор» в зависимости от количества и дисперсности перлита в течение до 210 суток, заключающиеся в уменьшении количества Са(ОН)2 и увеличении количества продуктов гидратации, в том числе и низкоосновных гидросиликатов, что приводит к снижению капиллярной пористости и формированию высокопрочных конгломератов.

4. Выявлена закономерность получения органоминеральной добавки на основе перлита в присутствии суперпластификаторов различного механизма действия, заключающаяся в том, что в связи со структурными особенностями полимеров процесс механоактивации имеет большую эффективность в случае использования суперпластификаторов группы сульфированных меламино- или нафталиноформальдегидных смол в сравнении с группой поликар-боксилатов.

5. Разработана методика комплексной оценки качества искусственного конгломерата как совокупности показателей, определенных на базе сырьевого состава, технологических процессов и внешних воздействий и соответствующих предъявляемым требованиям согласно его назначению.

6. Предложены состав и технологии получения органоминеральной минеральной добавки «перлит — пластификатор» и быстротвердеющего высокопрочного композиционного вяжущего в системе «портландцемент — орга-номинеральная добавка» на основе аморфных перлитовых пород Мухор-Талинского месторождения.

7. Для внедрения результатов работы при производстве сборных железобетонных конструкций на основе предложенных составов разработаны следующие нормативные документы: рекомендации по использованию перлита для производства композиционного вяжущего, технический регламент производства композиционного вяжущего с органоминеральной добавкой на основе перлита для производства сборных железобетонных конструкций и изделий, стандарт организации «Композиционные вяжущие с использованием перлита».

8. Разработаны составы, технологические параметры приготовления и получены композиционные вяжущие общестроительного назначения с оптимальным (от 2 до 5 мае. %) и предельно высоким (более 20 мае. %) содержанием перлитовой породы и с ОМД на основе перлита. Композиционные вяжущие оптимального состава имеют прочность, на 40-45% превышающую прочность эталона, и обеспечивают значительное сокращение расхода цемента.

9. Доказано, что применение быстротвердеющих композиционных вяжущих с ультрадисперсным перлитом и ОМД на его основе при производстве ответственных конструкций или осуществлении аварийных и ремонтных работ позволит получить значительный экономический эффект, только за счет экономии цемента, который является самым дорогим компонентом бетона. Экологический эффект связан с сокращением выбросов в атмосферу пыли и газообразных компонентов.

1. Баженов, Ю.М. Новому веку новые эффективные бетоны и технологии/ Ю.М. Баженов// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2001. - №1. - С. 12-13.

2. Лесовик, B.C. Повышение эффективности производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород: монография./ В. С. Лесовик. М.: АСВ, 2006. - 526 с.

3. Управление процессами технологии, структурой и свойствами бетонов/под ред. Е.М. Чернышева, Е.И. Шмитько. — Воронеж, ВГАСУ, 2002. 344 с.

4. Дворкин, Л.И. Эффективность цементов с минеральными добавками в бетонах/Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин/ЛДемент и его применение. -2002. — №2. — С.41-43.

5. Скобло, Л.И. Использование промышленных отходов в цементной промышленности США/ Л.И. Скобло// Цемент и его применение. -2005.-№4.-С. 75-76.

6. Баженов, Ю.М. Развитие теории формирования структуры и свойств бетонов с техногенными отходамиЯО.М. Баженов, Л.А. Алимов, В.В. Воронин// «Известия вузов. Строительство». 1996. - №7. — С. 55-58.

7. Комохов, П.Г. Наукоемкая технология конструкционного бетона как композиционного материала. Часть 1/ П.Г. Комохов//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. - №4. — С. 36-38.

8. Комохов, П.Г. Наукоемкая технология конструкционного бетона как композиционного материала. Часть 2/П.Г. Комохов//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. - №5. -С. 26-29.

9. Лесовик, B.C. О развитии научного направления «Наносистемы в строительном материаловедении»/ B.C. Лесовик, В.В. Строкова// Строительные материалы. — 2006. — №8. — С. 18-20.

10. Абакумов, Е. Г. Механические методы активации химических процессов/Е.Г. Аввакумов. — Новосибирск: Наука, 1986. 305 с.

11. Boldyrew, V.V. Mechanochemistry and mechanical activation of solids/ Boldyrew V.V. // Solid State Ionics. 1993. - Vol. 63-65, №1-4. -P. 537-543.

12. Boldyrew, V. V. Reactivity of solids/ V.V. Boldyrew// J. of Thermal Analysis. 1993. - Vol. 40. - P. 1041-1062.

13. Fundamentals of Powder Technology/ Ed. Arakawa M. — Tokyo, 1992. -424 p.

14. Бутягин, П.Ю. О критическом состоянии вещества в механохимиче-ских превращениях/ П.Ю. Бутягин// ДАН. — 1993. Т.331, №3. -С. 311-314.

15. Муллер, В.М. О механизмах потери энергии частиц, ударяющихся о твердую поверхность/ В.М. Муллер, А.А. Потанин // Коллоид, журн. 1993. - Т. 55, № 5. - С. 129-141.

16. Abel, A. Dislocation-associated elastic energy storage in mechanical deformations/A. Abel // Materials Science a. Engineering. — 1993. — Vol. 164, №1-2.-P. 220-225.

17. Кузнецова, T.B. Механоактивация портландцементных сырьевых смесей/ Т.В. Кузнецова, JI.M. Сулименко // Цемент и его применение. -1985.-№4.-С. 20-21.

18. Комохов, П.Г. Механико-энергетические аспекты процессов гидратации, твердения и долговечности цементного камня//Цемент и его применение. 1987. - № 2. - С. 20-22.

19. Чернышов, Е.М. Измельчение и физико-химическая активность сырьевых компонентов в технологии строительных материалов/ Е.М. Чернышов, М.И. Беликова // Изв. вузов. Строительство. — 1993. — № 3. — С. 37-41.

20. Кузьмина, В. 77. Механоактивация цементов/ В.П. Кузьмина// Строительные материалы. 2006. — № 5. — С. 7-9.

21. Кузьмина, В. 77. Механоактивированные цветные цементы // Строительные материалы/ В.П. Кузьмина. — 2006. — №7. — С. 25—П.

22. Сулименко, JI.M. Влияние механоактивации на технологические свойства портландцементных сырьевых смесей/ JT.M. Сулименко, Ш.Н. Майснер // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 1986. № 1. - С. 80-84.

23. Лесовик, B.C. Производство и применение дорожно-строительных материалов на основе сырья, модифицированного механической активацией/В. С. Лесовик, В. С. Прокопец. Белгород, 2005. - 263 с.

24. Прокопец, B.C. Влияние механоактивационного воздействия на активность вяжущих веществ/ B.C. Прокопец // Строительные материалы. 2003. - №9. - С. 28-29.

25. Сулименко, JI.M. Механоактивация сырьевых шихт и вяжущих композиций/ Л.М. Сулименко/Тр. II Межд. Сов. По химии и технологии цемента. -М., 2000. т. 2. - С. 9-14.

26. Придачин, КА. Механохимическая активация пигментированных цементов/ К.А. Придачин, Л.М. Сулименко // Успехи химии и химической технологии. 2003, т. XVII. - № 15. - С.48-50.

27. Maki, I. Clincer grind ability and textures of alite and belite / I. Maki, S. Ito, T. Tanioka et al // Cement a. Concrete Research. 1993. - Vol. 23, №5.-P. 1078-1084.

28. Kakali, G. The effect of inter grinding and separate grinding of cement raw mix on the burning process/ G. Kakali, S. Tsivilis // Cement a. Concrete Research. 1993.-Vol. 23, № 3.-P. 651-662.

29. Opoczky, L. Problems relating to grinding technology and quality when grinding composite cements/ L. Opoczky // Zement-Kalk-Gips. 1993. -Bd46, N3. —S. 136-140.

30. Lapshin, V.I. Regularities of mechanochemical synthesis of complex oxides/ Lapshin V.I., Yarmarkin V.K., Fokina E.L. // Mechanochemical synthesis in inorganic chemistry New York and London, 1994 P. 66-83.

31. Fokina, E.L. Planetary mills of periodic and continuous action/ E.L. Fokina, N.I. Budim, V.G. Kochnev, G.G. Chernik// J. Materials Sci. 2004. -V.39.-P. 5217-5221.

32. Сулименко, JI.M. Влияние механоактивации на технологические свойства портландцементных сырьевых смесей/ JI.M. Сулименко, Ш.Н Майснер // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 1986 (29). -№1.~ С. 80-84.

33. Соломатов, В.И. Влияние способа помола смешанного вяжущего на формирование прочности цементных композиций/ В.И. Соломатов,

34. A.Ю. Гусева, О.В. Кононова и др. // Бетон и железобетон. — 1999. — № 1. — С. 5-6.

35. Валеев, А.А. Механоактивация шлаков/ А.А. Валеев, JI.M. Сулименко, И.Н. Тихомирова. -XII Международная конференция молодых ученых по химии и хим. технологии (МКХТ-98). Ч. 4: Тез. докл. М., 1998.-С. 40-41.

36. Сулименко, JI.M. Механоактивация вяжущих композиций на основе техногенных продуктов/ JI.M. Сулименко, Ю.Р. Кривобородов,

37. B.В. Плотников и др. // Изв. вузов. Строительство. — 1998. — № 10. —1. C. 51-56.

38. Абакумов, Е.Г. Композиционное вяжущее из механически активированных промышленных отходов/ Е.Г. Аввакумов, С.И. Павленко,

39. H.B. Косова и др. // Химия в интересах устойчивого развития. — 2000. -Т. 8, №5.-С. 657-660.

40. Дугуев, С.В. Механохимическая активация в производстве сухих строительных смесей/ С.В. Дугуев, В.Б. Иванова // Строительные материалы. 2000. - № 5. - С. 28-30.

41. Павленко, С.И. Композиционное вяжущее из минеральных отходов промышленности при их механохимической обработке/ С.И. Павленко, С.И. Меркулова, В.И. Малышкин и др. // Изв. вузов. Строительство. 2000. - № 12. - С. 48-50.

42. Сычев, М.М. Формирование прочности/ М.М. Сычев // ЖПХ. 1981. — № 9. - Т. 54.-С. 36-43.

43. Молчанов, В.И. Активация минералов при измельчении/ В.И. Молчанов, О.Г. Селезнева, Е.Н. Жирнов. М.: Недра, 1988. — 208 с.

44. Высоцкий, С.А. Минеральные добавки для бетонов/ С.А. Высоцкий //Бетон и железобетон. 1994. - №2. - С. 7-10.

45. Малооков, Е.А. Зола-унос эффективная гидравлическая добавка/ Е.А. Малооков, А.В. Щербинин, М.Б. Петровский/Щемент и его применение. - 2001. - №1. - С. 33-35.

46. Review Improving cement-based materials by using silica fume. Chung. D.D.LJ. Mater. Sci. 2002. - 37. - №4. - C. 673-682.

47. Худякова, Л.И. Отходы ТЭЦ как активный компонент вяжущих для строительных материалов/ Л.И. Худякова, Б.Л. Нархинова, К.К. Константинова// Цемент и его применение. — 2002. №5. — С. 6.

48. Копаница, Н. О. Тонкодисперсные добавки для наполненных вяжущих на основе цемента/ Н.О. Копаница, Л.А. Аниканова, М.С. Макаревич// Строительные материалы. — 2002. — №9. — С. 2—3.

49. Аллилуева, Е.И. Золошлаки' от сжигания бурых углей активная минеральная добавка в цемент/Е.И. Аллилуева//Цемент и его применение. - 2004. - №3. - С. 26-27.

50. Бутенко, А.П. Получение гидрофобного цемента при введении местной добавки — отхода масложировой промышленности / А.П. Бутенко, И.Г. Лугинина// Цемент и его применение. 2004. - №5. - С. 65-66.

51. Падовани, Д. Повышение качества цементов, полученных с использованием гранулированного доменного шлака (ГДТП) и интенсификато-ров помола/Д. Падовани, Б. Коркоран/Щемент и его применение. — 2004.-№6. -С. 36-39.

52. Лесовик, Р.В. Состояние и перспективы использования сырьевой базы КМА в стройиндустрии/Р.В. Лесовик, A.M. Гридчин, В.В. Строкова// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. — 2004. -№3.- С. 22-24.

53. Лесовик, Р.В. Выбор кремнеземсодержащего компонента композиционных вяжущих веществ/Р.В. Лесовик, И.В. Жерновский// Строительные материалы. 2008. - №8. - С. 78-79.

54. Свидерский, В.А. Использование базальта при производстве цемен-та/В.А. Свидерский, В.В. Токарчук, А.И. Панасенко, Н.Е. Собо-лев//Цемент и его применение. 2002. — № 4. - С. 8-10.

55. Каушанский, В.Е. Получение цемента с активными минеральными добавками на основе алюмосиликатных горных пород/ В.Е. Каушанский, JI.C. Самощенко, О.Ю. Баженова, В.П. Шелудько, Г.Ю. Васи-лик// Цемент и его применение. — 2000.— №3. — С. 28—30.

56. Худякова, Л.И. Вяжущие материалы на основе дунита/ Л.И. Худякова, К.К. Константинова, Б.Л. Нархинова//Строительные материалы. — 2000.-№8. -С. 33-34.

57. Урханова, Л.А. Вяжущие и бетоны на основе вулканических шлаков/ Л.А. Урханова, М.Е. Заяханов//Строительные материалы. 2006. -№7. - С. 22-24.

58. Хардаев, П.К. Смешанные вяжущие на основе вулканических пород Забайкалья/П.К. Хардаев, Е.В. Гончикова, А.В. Убонов// Строительные материалы. 2007. - №7. - С. 80-81.

59. Камалиев, Р.Т. Портландцемент с добавкой ультрадисперсных кремнеземов/ Р.Т. Камалиев, В.И. Корнеев, А.С. Брыков// Цемент и его применение. 2009. - №1. - С. 86-89.

60. Баранова, Г. П. Смешанные вяжущие на основе композиций цементов с сульфобелитоалюминатными и микрокремнеземистыми добавками. Автореф. дис. канд. техн. наук. — Красноярск, 2004. — 18 с.

61. Захаров, С.А. Высокоактивный метакаолин — современный активный минеральный модификатор цементных систем/ С.А. Захаров, Б.С. Калачик/Строительные материалы. 2007. - №5. - С. 56-57.

62. Caladrone, М.А. High Reactivity Metakaolin: A. New Generation of Mineral Admixture. / M.A. Caladrone, K.A. Gruber and R.G. Burg// Concrete International. Now. 1994. - Vol. 16. - № 11. - P. 32-^0.

63. Aitkin, P.C. Cements of yesterday and today/ P.C. Aitkin /Cem. and Concr. Res. -2000. 30.-P. 1349-1359.

64. Ратинов, В.Б. Добавки в бетон/ В.Б. Ратинов, Т.И. Розенберг. М., Стройиздат, 1989. - 188 с.

65. Османов, Н.Н. Смешанные вяжущие на основе дисперсных минеральных добавок/ Н.Н. Османов, Ф.Р. Гаджилы, Б.С. Сардаров// Цемент и его применение. — 2005. — №1. — С. 56-57.

66. Чистов, Ю.Д. Системный подход при разработке прогрессивных многокомпонентных композиционных вяжущих веществ/ Ю.Д. Чистов, А.С. Тарасов// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI в. 2004. - № 7. - С. 60-61.

67. Комохов, П.Г. Вероятностный аспект численного моделирования цементных систем/ П.Г. Комохов, A.M. Харитонов// Строительные материалы. 2008. - №10. - С. 11-12.

68. Юдович, Б.Э. Способ изготовления вяжущего низкой водопотребно-сти/ Б.Э. Юдович, Г.М. Тарнаруцкий, A.M. Дмитриев и др. Патент Российской Федерации, №2029749, С04В7/52. Опубл. 27.02.1995.

69. Юдович, Б.Э. Цемент низкой водопотребности: новые результаты и перспективы/ Б.Э. Юдович, С.А. Зубехин, В.Р. Фаликман, Н.Ф. Башлыков/ Цемент и его применение. — 2006. №4. - С. 80-83.

70. Калашников, Ю.П. Современные представления об использовании тонкомолотых цементов и ВНВ в бетонах/ В.И. Калашников, А.А. Борисов, Л.Г. Поляков, В.Ю. Крапчин, B.C. Горбунова// Строительные материалы. 2000. - №7. - С. 65-67.

71. Бибкау, М.Я. Перспективы внедрения технологии механохимической переработки цемента/ М.Я. Бибкау //Строительные материалы XXI века. 2007. - №9. - С. 18-20'.

72. Лесовик, B.C. О развитии научного направления «Наносистемы в строительном материаловедении»/В.С. Лесовик, В.В. Строкова// Строительные материалы. 2006. №8. - С. 18-20.

73. Баженов, Ю.М. Оценка технико-экономической эффективности на-нотехнологий в строительном материаловедении/ Ю.М. Баженов, Е.В. Королев//Строительные материалы. — 2009. — №6. — С. 66-67.

74. Middendorf, В. Nanoscience and nanotechnoiogy in cementitious materials/ B. Middendorf, N.B. Singh //Cement International. 2006. - №4. -C. 80-86.

75. Комохов, П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита/ П.Г. Комохов// Строительные материалы. 2006. — № 9. — С. 89-90.

76. Микроструктура и механические характеристики фиброцементов, содержащих углеродные нанотрубки. Li Gengying, Wang Peiming. Gui-suanyuan xuebau = J. Chin. Ceram. Soc. — 2005. — 33. №1. — C. 105-108.

77. Королев, E.B. Модифицирование строительных материалов наноугле-родными трубками и фуллеренами/ Е.В. Королев, Ю.М. Баженов,

78. B.А. Береговой // Строительные материалы. 2006.- №8. С. 2-4.

79. Li Gengying. Properties of high-volume fly ash concrete incornopating na-no-Si02. Cem. and Concr. Res. 2004. - 34. - №6. - C. 1043-1049.

80. Chung, D.D.L. Cement matrix structural nanocomposites/ D.D.L. Chung// Metals and Mater. Int. 2004. - 10. - №1. - C. 55-67.

81. Nanotubes fur Hochleistungsbetone. Betonwerk + Fertigteil Techn. — 2005.-71.-№2.-C. 20-21.

82. Микроструктура и химическая активность золы рисовой шелухи, обожженой при низкой температуре. Ouyang Dong, Chen Kai. Guisu-anyuan xuebao = J. Chin. Ceram. Soc. — 2003. — 31. №11.1. C. 1121-1124.

83. Изучение влияния HaHO-Si02 на свойства портландцемента. Wang Li-jice, Wang Bao-min. Dalian ligong daxue-xuebao. = J. Dalian Univ. Tech-nol. 2003. - 43. - №5. - C. 666-669.

84. Li, Hui. Microstructure of cement mortar with nano-particles/ Li Hui, Xiao Hui-gang, YuanJie, Ou Jinping//Composites В. 2004. - 35. - №2. -С. 185-189.

85. Изучение микроструктуры на поверхности раздела в ранние сроки твердения цемента с тонкодисперсными наполнителями. Feng Qi, Ва Hengjing, Fan Zhengyu, Yang Yingxi Gao Xaojian. Fuhe cailiao xuebao= Acta Mater. Compos. Sin. 2003. - 20. - №4. - C. 72-76.

86. Взаимодействие HaHO-SiC^ с портландцементом на поверхности раздела между твердеющей цементной пастой и заполнителями. Je Qing, Zhauig Zenan Chen Rongshen, Ma Chengchang Guisuavy an xue-bao=J. Chin. Ceram. Soc. 2003. - 31. - C. 517-522.

87. Исследование влияния микрокремнезема и нано-SiOx на цементные композитные материалы. Tang Ming, Ва Hengjing, Li Ying. Guisuany-nan xuebao=J. Chin. Ceram. Soc. 2003. - 31. - №5. - C. 523-527.

88. Бибкау, М.Я. Нанотехнологии в производстве цемента/ М.Я. Бибкау. -М.: МИМЭТ, 2008. 767 с.

89. Huang, С.Р. The Chemistry and Physics of Nano-Cement/ C.P. Huang. University of Delaware. 2006. 27 c.

90. Лесовик, B.C. О развитии научного направления «Наносистемы в строительном материаловедении»/ В. С. Лесовик, В. В. Строкова // Строительные материалы. 2006. - №9. - С. 18-22.

91. Жерновский, И.В. О перспективах расширения минерально-сырьевой базы строительной индустрии с точки зрения применения нанораз-мерного вещества/ И.В. Жерновский, В.В. Строкова// Технологии бетонов. 2009. - №11-12. - С. 18

92. Наноминералогия. Ультра- и микродисперсное состояние минерального вещества/Отв. ред. Юшкин Н.П., Асхабов A.M., Ракин В.И. — СПб.: Наука, 2005. 581 с.

93. Химия цементов/ Под редакцией Х.Ф.У. Тейлора. — М.: Стройиздат, 1969.-502 с.

94. Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов/ О.П. Мчедлов-Петросян. — М.: Стройиздат, 1971. 224 с.

95. Штарк, И. Изучение процесса гидратации портландцемента с использованием растровой электронной микроскопии/И. Штарк, Б. Ме-зер// Цемент и его применение. 2006. - №3. - С. 49-53.

96. Middendorf, В. Makro-Mikro-Nano-Nanotechnologie fur die Bindemittel-und Betonentwicklung/ B. Middendorf//Betonwerk-Fertigteil-Techn. -2005.-71.-№2.-C. 18, 19.

97. Ye, G. Three dimensional microstructure analysis of numerically simulated cementitious materials/ G. Ye, K. Van Breugel, A.L.A. Fraaij// Cem. and Concr. Res. - 2003. - 33. - №2. - C. 215-222.

98. Ye, G. Experimental study and numerical simulation on the formation of microstructure in cementitious materials at early age/ G. Ye, K. Van Breugel, A.L.A. Fraaij //Cem. and Concr. Res. 2003. - 33. - №2. -C. 233-239.

99. Tritthart, J. Pore Solution analysis of cement pastes and nanosntuctural investigations of hydrat C3S/ J. Tritthart, F. Hauszler// Cem. and Concr. Res. 2003.-33.-№7.-C. 1063-1070.

100. Stark, U. Insiti Messungen der Korngroptn veranderungen bei der Hydra-tation von Portlandzementen/ U. Stark, R. Bruckner, A. Muller//Zement-Kalk-Gips Inst. - 2005. - 58. - №1. - C. 67-77.

101. Шабров, А.А. Эволюция активных центров в процессе твердения вяжущих веществ/А.А. Шабров, М.С. Гаркави/Щемент и его применение. 2000. -№1. - С. 17-19.

102. Сычев, М.М. Проблемные вопросы гидратации и твердения цементов/ М.М. Сычев//Цемент и его применение. 1986. - №9. - С. 11-14.

103. Гаркави, М.С. Роль активных центров в формировании структуры цементного камня/М.С. Гаркави, JI.B. Шумова, JI.C. Долженкова, JLA. Фетисова//Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2005. - №9. - С. 59-61.

104. Штакельберг, Д.И. Самоорганизация в дисперсных системах/ Д.И. Штакельберг, М.М. Сычев. Рига, Зинатне, 1990. - 175 с.

105. Лотов, В.А. Фазовый портрет процессов гидратации и твердения це-мента/В.А. Лотов//Строительные материалы. 2002. — №2. — С. 15—17.

106. Строкова, В.В. Количественный анализ микроструктуры композитов на основе минеральных вяжущих по РЭМ-изображениям/В.В. Строкова, Р.В. Лесовик// Строительные материалы. — 2007 — №7— С. 65-67.

107. Тшшшев, В.В. Избранные труды. Синтез и гидратация вяжущих мате-риалов/В.В. Тимашов. М.: Наука, 1986. - 424 с.

108. Рамачандран, B.C. Добавки в бетон: Справ, пособие /B.C. Рамачанд-ран, Р.Ф.Фельдман, М. Коллепарди и др.; Под ред. B.C. Рамачандра-на. -М.: Стройиздат, 1988. С. 168-184.

109. Власов, В.К. Закономерности оптимизации состава бетона с дисперсными минеральными добавками/В .К. Власов //Бетон и железобетон. — 1993.-№4.-С. 10-12.

110. Каприелов, С.С. Общие закономерности формирования структуры цементного камня и бетона с добавкой ультрадисперсных материалов/ С.С. Каприелов //Бетон и железобетон. 1995. - №6. - С. 16-20.

111. Микропоровая структура цементного камня с добавками перлита. Yu Lehua, Duan Qindpu/ (Civil Engineering School, East China Jiaotong University Nanchang 330013). Guisuanyuan xuebao = J. Chin. Ceram. Soc. -2006. 34. - №7. - C. 894-898.

112. Larbi, J.A. The chemistry of the pole fluid of silica fume-blended cement systems/ J.A. Larbi, J.M. Bijen //Cem. and Concr. Res. 1990. - 20.-№4. -P. 506-516.

113. Урьев, Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы /Н.Б. Урьев. М.: Химия, 1980. - 320 с.

114. Бабков, В.В. Аспекты формирования высокопрочных и долговечных цементных связок в технологии бетонов /В.В. Бабков, И.Ш. Каримов, П.Г. Комохов // Известия ВУЗов. Строительство. — 1996. —№4. — С. 41-48.

115. Ольгинский, А.Г. Пылеватые минеральные добавки к цементным бетонам/ А.Г. Ольгинский//Строительные материалы и конструкции. — 1990.-№3.-С. 18.

116. Ушеров-Маршак, А.В. Совместимость цементов с химическими и минеральными добавками/А.В. Ушеров-Маршак, М. Циак, Л.А. Перши-на// Цемент и его применение. 2002. — № 6. — С. 6-8.

117. Баженов, Ю.М. Основные подходы к компьютерному материаловедению строительных композитных материаловЯО.М. Баженов, В.А. Воробьев, А.В. Илюхин//Строительные материалы. Наука. -2006. №7. - С. 2-4.

118. Соломатов, В.И. Новое в строительном материаловедении//«Новое в строительном материаловедении». Юбилейный сборник трудов кафедры «Строительные материалы и технологии» Московского государственного университета путей сообщения. 1997. - Вып. 902.

119. Вознесенский, В.А. Первые элементы компьютерного строительного материаловедения/В .А. Вознесенский. Вюник ОДАБА. - Одеса, 2005.-Вип. 18.-С. 19-25.

120. Коваль, С.В. Бетоны, модифицированные добавками: моделирование и оптимизация/С.В. Коваль//Строительные материалы. — 2004. №6. - С. 23-25.

121. Комохов, П.Г. Структура и свойства цементного камня с позиции компьютерного материаловедения/ П.Г. Комохов, A.M. Харитонов //Academia. Архитектура и строительство. 2007. - № 4. - С. 63-66.

122. Комохов П.Г. Имитационно-численная модель нано-структуры и свойств цементного камня/ П.Г. Комохов, A.M. Харитонов//Известия вузов Строительство. 2008. - № 4. - С. 10-15.

123. Дворкин, O.JI. Многопараметрическое проектирование составов бетона/ О.Л. Дворкин. Ровно: РДТУ, 2001.- 121 с.

124. Van Breugel, К. Modelling of cement — based systems — the alchemy of cement chemistry/ K. Van Breugel// J. Cem. and Concr. Res. 2004. - 34. - №9. - C. 1661-1668.

125. Bentz, D.P. Modelling Cement Microstructure: Pixels, Particles, and Property Prediction/ D.P. Bentz// Materials and Structures 1999. - 32. -P. 187-195.

126. Bentz, D.P. Effects of Cement Particle Size Distribution on Performance Properties of Cement-Based Materials/D.P. Bentz, E.J. Garboczi, C.J. Haecker, O.M. Jensen// Cement and Concrete Research. 1999. - 29. -P. 1663-1671.

127. Ъ2. Bullard, J.W. A model investigation of the influence of particle shape on Portland cement hydration/ J.W. Bullard, E.J. Garboczi // J. Cem. and Concr. Res. 2006. - 36. - №6. - C. 1007-1015.

128. Bentz, D. P. Influence of mater-to-cement ratio on hydration kinetics: Simple models based on spatial considerations/ D.P. Bentz //Cem. and Concr. Res. 2006. - 36. - №2. - C. 238-244.

129. Bentz, D. P. Modeling the influence of limestone filler on cement hydration using CEMHYD3D/ D.P. Bentz //Cem. and Concr. Res. 2006. - 28. - №2. — C. 124-129.

130. Бабицкий, В.В. Прогнозирование степени гидратации цемента с химическими добавками/В.В. Бабицкий// Материалы, технологии, инструменты. 2005. - 10. -Ш. - С. 76-79.

131. Ki-Bong, P. Modeling of hydration reactions using neural networks to predict the average properties of cement paste/ Ki-Bong Park, T. Noguchi, J. Plawsky // Cem. and Concr. Res. 2005. - 35. - №9. - C. 1676-1684.

132. Лесовик, B.C. Генетические основы энергосбережения в промышленности строительных материалов/ B.C. Лесовик// Изв. вузов. Строительство. 1994. - №7. - С. 96-100.

133. Лесовик, B.C. Снижение энергоемкости производства строительных материалов с учетом генезиса горных пород: автореф. дисс. . докт. техн. наук: 08.00.05: защищена 29.12.06: утв. 17.05.07/Лесовик Валерий Станиславович. М., 1997. - 38 с.

134. Ерёмин, Н.И. Неметаллические полезные ископаемые. Издание второе, испр. и дополн. Изд-во МГУ, 2004 электронный ресурс. — Режим доступа: http://geo.web.ru.

135. ГОСТ 25226-96. Щебень и песок перлитовые для производства вспученного перлита. Технические условия. Введ. 1997-07-01. - М.: Изд-во стандартов. — 10 с.

136. ГОСТ 31108—2003. Цемент (Портландцемент). Технические условия. Введ. 2004-09-01. - М.: Изд-во стандартов. - 16 с.

137. Фаликман, В.Р. Поликарбоксилаты: вчера, сегодня, завтра. — Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.skt-standart.ru.

138. ГОСТ 23401-90. Порошки металлические, катализаторы и носители. Определение удельной поверхности. Введ. 1992-01-01. - М.: Изд-во стандартов. — 10 с.

139. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Метод определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема. Введ. 1977-01-01. - М.: Изд-во стандартов. - 14 с.

140. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости. -Введ. 1991-07-01. М.: Изд-во стандартов. — 15 с.

141. ASTM/ Difraction data cards, and alphabetical and grouped numerical index of X-ray difraction data. Philadelphia, 1946-1969.

142. Азгалъдое, Г.Г. Общие сведения о методологии квалиметрии/ Г.Г. Аз-гальдов // Стандарты и качество. 1994. - №11. - С. 24-35.

143. Воеводин, В.В. Параллельные вычисления/ В.В. Воеводин. — БХВ-Петербург. 2004. - 608 с.

144. Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс/ Neural Networks: A Comprehensive Foundation/ С. Хайкин. — М.: «Вильяме». 2006. - 1104 с.

145. Круглое, В.В. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети/ В.В. Круглов, М.И. Дли, Р.Ю. Голунов. М.: Издательство Физико-математической литературы. — 2001. — 224 с.

146. Wrembel, R. Data warehouses and OLAP: concepts, architectures, and solutions/ R. Wrembel, C. Koncilia. IRM Press. - 2007. - P. 1-26.

147. Bentz, D.P. Quantitative Comparison of Real and CEMHYD3D Model Microstructures Using Correlation Functions/ D.P. Bentz // Cement and Concrete Research. 36 (2). - 2006. - P. 259-263.

148. Чернышов, Е.М. Модифицирование структуры цементного камня микро- и наноразмерными частицами кремнезема. (Вопросы теории и приложений)/ Е.М. Чернышов, Д. Н. Коротких// Строительные материалы, оборудование, технологии. — 2008. — № 5. — С. 30-32.

149. Энтин, З.Б. Многокомпонентные цементы/ З.Б. Энтин, Б.Э. Юдович: материалы II Международного совещания по химии и технологии цемента, т. 1, 4 8 декабря 2000 г. - М., 2000. - С. 94-109.

150. Сулименко, Л.Д. Механоактивация сырьевых шихт и вяжущих композиций/ Л.Д. Сулименко: материалы II Международного совещания по химии и технологии цемента, т. 2, 4 8 декабря 2000 г. — М., 2000. -С. 9-14.

151. Chung, D.D.L. Review Improving cement-based materials by using silica fume/ D.D.L. Chung// J. Mater. Sci. 2002. - V. 37. - №4. - C. 673-682.

152. White, W. Raman spectra and structure natural glasses/ W. White, D. Min-ser // Non-Crystalline Solids. 1984. - V. 67. - P. 45-59.

153. McKeown, D.A. Raman studies of A1 coordination in silaca-rich sodium aluminosilicate glasses and some related minerals/ D.A.McKeown, F.I. Galeener, G.E. Brown // J. Non-Crystalline Solids. 1984. - V. 68. -P. 361-378.

154. Коренъкова, С.Ф. Моделирование процессов самоорганизации в наполненных цементных композициях/ С.Ф. Коренъкова, И.В. Якушин// Технологии бетонов. — 2007. — №4. — С. 62—64.

155. Бутт, Ю.М. Практикум по химической технологии вяжущих материалов: учебное пособие для химико-технологических специальностей вузов/Ю.М. Бутт, В.В. Тимашев. М.: Высшая школа, 1973. -504 с.

156. Цементы в условиях тепловлажностной обработки электронный ресурс.: режим доступа http://betony.ru/specialnie-cementy/cementy-v-usloviyah-tempovlajnostnov-obrabotki.php

157. Естемесов, З.А. О фазообразовании цемента при его твердении/ З.А. Естемесов, Т.К. Султанбеков, Н.А. Васильченко, Г.З. Шаяхме-тов//Цемент и его применение. 2000. - №3. - С. 32-35.

158. Кузьмина, В.П. Сухая строительная смесь и способ ее получения/ В.П. Кузьмина, Е.П. Крылов, И.В. Малыхин, JI.A. Колмакова, Т.Д. Игонина/ Пат. № 2182137, С04В28/02, С04В111:20, публ. 10.05.2002.

159. Борисов, В.В. Компьютерная поддержка сложных организационно-технических систем/ В.В. Борисов, И.А. Бычков, А.В. Деменьтьев, А.П. Соловьёв, А.С. Федулов. М.: Горячая линия — Телеком, 2002. — 154 с.

160. Kalliopi, К. Pore structure of cement-based materials: testing, interpretation and requirements/ Taylor & Francis, 2006. 388 p.

161. Geiker, M. Studies of Portland Cement Hydration: Measurements of Chemical Shrink-age and a Systematic Evaluation of Hydration Curves by Means of the Dispersion Model/ M. Geiker// Ph. D. Thesis, Technical University of Denmark, Lyngby, DENMARK, 1983.

162. Powers, T.C. 4th ISCC/ T.C. Powers. 1962. -V. 2. - P. 577-608.

163. ООО «Тимлюйский завод» осуществляет проект организации помола цементного клинкера электронный ресурс. Режим доступа: http://www.cement-online.ru/

164. Модульный комплекс дробления и тонкого помола сыпучих материалов ЗЕНИТ ЛИДЕР электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.stroymehanika.ru/zenitlider.php

165. Special cement for high performance concrete/ Zement Kalk — Gips. — 2008. -61.- №4. -C. 68. ••