автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Научные основы управления структурой строительных материалов и изделий на основе металлургических шлаков

ПРИДШПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМЫ БУД1ВНЩТБА ТА АРХ1ТЕКТУРИ

На правах рукопису

ЩЕРБАК Святослав Андршович

УДК 666.973:691.33

НАУКОВ1 ОСНОВИ КЕРУВАННЯ СТРУКТУРОЮ БУД1ВЕЛЫШХ МАТЕР1АЛШ ТА ВИРОБ1В НА ОСНОВ1 МЕТАЛУРГ1ЙНИХ ШЛАК1В

Спещальшсть 05.23.05 - Буд1велып матер1али та вироби

Автореферат дисерташ на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

Дншропетровськ - 2000

Дисертащею е рукопис

Робота виконана в Придшпровськш державшй академи буд1вництва т; архпектури Мшстерства оснпи > науки Украши та у ВАТ "Дшпропетровськш науково-дослщний шститут буд)вслыюго виробництва". Науковий консультант- Лауреат Державно1 премш Украши в галуз! науки техшки, Заслужений дшч науки \ техшки Украши доктор техшчних наук, професор, БОЛЫДАКОЕ Володимир 1ванович, Придшпровська державн; акаделпя бущвництва та армтектури, завщуяа1 кафедри матер1алознавства \ обробки метал1В, ректор.

Офщшш опоненти:

Лауреат Державних премш СРСР та Украши в галуз! науки 1 техшки Заслужений Д1яч науки 1 техшки Украши, доктор техшчних наук, професо] БАБУШК1Н Володимир 1ванович, Харклвський державний техшчши ушверситет буд1вництва та архпектури, завщувач кафедри

Лауреат премп Ради Мшютр1в СРСР, Заслужений Д1яч науки I техшки Украши доктор техшчних наук, професор ВОЗНЕСЕНСЬКИИ Biтaлiй Анатолиевич Одеська державна акаде\пя бущвництва та архгеектури, завщувач кафедри

доктор техшчних наук, професор СТОРОЖУК Микола Андршович Придшпровська державна академш буд1вництва та арх1тсктури, професор

Прошдна установа - Нацюнальний университет "Льш'вська иолтехшка" кафедра Х1м1чп01 технологи сшйка'пи, Мппстерство освгга та науки, м. Льв^в

о

Захист дисертацп вщбудеться 30 листопада 2000 р. о ^ годин! на засщанн снецииизованоУ вченоГ .• »ради Д 08.085.01 у Придшпровськш державни академи бу/йвництва та архггектури за адресою: 49600, м. Дшпропетровськ вул. Чернишевського, 24 а, к. 202

3 дисертащею можна ознайомитись у б1блютещ академи за адресою: 49600, м. Дншронегровськ, вул. Чернишевського, 24 а

Автореферат розюланий "30" жовтня 2000 р.

Вчений секретар спещал1зовано1 вчено!' ради

__Баташева К.В

/

/

ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыисть проблеми. Прискорення н ау ко в о -техшч н о го прогресу в народному господарств1 вимагае гадвищення внеску науки у виридепня актуалышх проблем буд1вництва матер1ально-техшчно1 бази сусшльства.

В основних напрямках еконоъпчного 1 сощального розвитку УкраТни шдкреслгоеться необхщшсть шдвищення ефективност! використання матер1альних ресурав I зниження матер^алоемност! продукцн.

Для виршення поставлених задач важливе подальше вивчення основ структуроутворення, створення на баз1 остантх досягнепь науки г техюки нових ефективних матер!ал1в ¡3 вторинних продуктов 1 сировини, енергозбер!гаючих техиолопй 1 конструкций з високими теплотехшчними характеристиками.

Ф13ико-Х1м1чн1 процеси, пов'язаш з юнетикою 1 динамшою структуроутворення стосовио формувания структури бетонш ще мало пивчеш. Кшетика утворення ново! фази вюиочае ряд таких питань, як, наприклад, кваз1р1вновага кристалпац1я, нер1вноваге видшення метастабшьних фаз 1 нер1вноваге нелшшне утворення дисипативних структур. Динамша формування структури вюиочае процеси, що створюють передумови 1 визначають спрямовашсть структуроутворешш. Таким чином, маеться сукупшсть взасмодш, що приводять через динамку "поводжегшя" частинок 1 \'х флуктуацп до упорядкованост1 1 створення, в гад сумку, твердого тша. Р1зномашття та взаемозв'язок процеав, що протшають в систем!, вимагають комплексного пщходу до вивчення кшетики 1 динамики формування структури штучного каменю.

Такий п'щх1Д з позицш термодинамики до вивчення твердшня сшнкатних систем дозволить визначити технолопчш параметри одержання бетошв ¡з заданими властивостями, застосовувати в якосп в'яжучих не тшьки цемент, але й р1зш кремнеземиси матер^али.

В УкраТш наприынщ 80-х рогав ступшь переробки 1 використання шлаюв в буд1вництв1 досяг 60-65% !х поточного виходу. При цьому переробка доменних шлаюв досягала 100%, в той час як переробка сталеплавильних 1 феросплавних ншамв не перевигцувала 30-40%, що викликало необхщшсть подальшого утворення I утримання шлакових в!двал5в.

Характерною рисою матер!ал!в, яга одержують з шлакових розплашв шляхом швидкого охолодження, с IX дво'гста структура - кристагнчний центр 1 аморфна оболонка склофази. Така структура ввдкривае ягасно пат шдходи до виршення техиолопчних задач виробництва буд^велышх матер!агав 1 дозволяе в багатьох випадках вщмовитись в'щ таких енергоемних передшв як сушшня 1 помел сировинних компоненпв, теплова обробка вироб1в.

Таким чином, ефектившсть виршення виникаючих задач в першу чергу залежить вщ розумшня суп. ф1зико-х1м1чних процеав формування структури на вих технолопчних передшах - починаючи з утворення вщход1в 1 заюнчуючи формувашмм структури штучних бущвелышх матер1ал1в 1 вироб!в з цих вцривдв.

Робота виконувалася вщповщно до програм:

1. РеспублжанськоУ науково-техшчшн програми на 1986-1990 рою: РН.99.01. "Розробити i впровадити на пщприемствах ргашх галузей народногс господарства мало- та безвщхщш технолопчш процеси й устаткутання, щс забезпечують найбшын рацюнальне використання природних pecypciB : максимальну переробку вщхо/нв виробництва, що утворяться, i вторинно: сировини".

2. Нащонально! програми Украшськох PCP "Людина i бюсфсра ш 1986-1990 роки i та перюд до 1995".

3. Програми Придншровського паукового центру АН УРСР "Про стан заходи по забезпеченню охорони повпряного i водяного басейшв комплексного рацюнального використання природних ресурсгв Кривбасу."

4. Програми Мшютерства освгги "Створення нових ефективню буд1вельних матср1ал1в, вирснлв та конструкцш на ocuoBi речовин оргашчноп та неорганичного походження, технолопй i обладнання для ïx виробництва Розробка нових ефективних буд1вельних матер1ал)в, вироб1в, конструкцш HOBimix технолопй та обладнання, як1 забезпечать конкурентну спроможшсть зменшать залежшсть шд ÎMiiopTy, ресурсо- та енергозбереження".

Номери державноУ реестраци звтв виконаних pooir: А01015363Р 01840068270; 01910021302; 018601088913; 01890040984; 01900016910 0191000313; 0197U001659.

KpiM того, частина робп: виконувалась за рахунок господарськш договоров з шдприемствами Украши. Автор був вщповщальним виконавцем, 41 науковим кер1вником.

Мета i задач! дослщження. Розвииути науков! основи керуванш структурою i властивостями буд1вельних матер1ал1в i вироб1в з металургшнш шлаю в та розробити технолопчш рппеня ïx виробництва.

Для досягнення поставлено!' мети при виконанш робота були розв'заи наступш задач!:

виконано аналЬ та систематизоваш науков1 уявлення i технолопчл пщходи з персробки шлакових розплав1в;

виконано аиалн та сисгематизоваш теоретичш модел структуроутворсшш штучних буд1вельних матср!ал1в з металурпйних шлаив; вивчеш фгзико-х1.\пчш i мехашчш властивосп шлаюв; BHBMeni фЬико-х)м1чш та мехашчш властивосп шлаковк буд1вельних материатпв;

розроблена методика випробувань шлаколитих вироб1в; розроблсна технология комплексно!' (сумюнох) переробки шлакови:

розплав1в;

розроблена технология xiMinnoï та мехашчноУ активацн сировинни сумпней на ochobî гранульованих металургшних питаюв;

розроблеш технолопчш иринципи мехашчно!' га xÎMiniioï активац: компонентов бетошшх сировинних судпшей в змнлувачЬактиватор! роторног типу;

розроблеиа нормативно-техшчна документация з виробниитва буд1велышх матер1ал1в та вироб1в на основ! металурпйних шлаюв.

Об'осгдослщжснця-мсталурпйт шлаки.

Предмет досшджсння - буд^вельш матер1али 1 вироби на основ! металурпйних шлагав.

Методи дослщжепь:

Х!м!чний склад матер1ал1в дослщжували х!м1Ч1шми методами анашзу, ф!зико-мехашчш власти воет! - методами визначешю мщност! при стиску 1 вигиш, структурно'! стшкост! проти рЬних вид'т розпад1в 1 руйнувань, цробимосл, морозостшкоста, вмюту глинистих 1 пилопод1бних часток. Макроструктуру вивчали методами евгглово! та елекгронноУ мжроскопи 1 рентгеноструктурного анализу. Мщшсть крупнорозм1рних шлаколигих виробш, а також электрокшетичш та електродиналичш властивосп р1зних матер1агпв 1 систем - по розроблених орипнальних методиках.

Наукова новизна роботи полягас в розвитку теоретичних основ гереробки шлакових розшшшв у буд^вельш магер1али, розробвд наукових толожень 1 пршщишв створення технолопчних ршень по вироб1гацтву птучних бущвельних матер!ал!в на основ! в1дход1в металургтйно!' тромисловосп, при цьому:

вперше теоретично розроблет та експериментально обфунтоваш гехнолопчш принципи сшлыю! переробки металурпйних шлагав ргзних видов, до знаходяться в р1зних агрегатних станах;

розвинуп уявленпя про мехашзм формування структури 5уд1велышх матер!атв 1 вироб1в з металурпйних шлак!в;

вдосконален! способи стабтзацй структури твердих шлак!в 1 5уд1вельпих матер1агив на IX основ! - щебеню, щебенево-пнцано! сумш!;

вперше розроблеиа методика випробувань шлаколигих |>ундаментпих блогав;

розвинуп уявленпя про ф13ико-х!мгану та мехашчпу активащю 5етонних сум! шей, в тому чиан! з використанням металурпйних шлащв;

знайшли подалыпий розвиток уявленпя про электрокшеттгчну та ;лектродинам1чну актившеть систем колоцдаоТ дисперсност! в процеа Гх :труктуроутворешгя та руйпування структури;

вперше експериментально встановлено, що лроцесн ггруктуроутворення систем коло'!дно1 дисперсност! супроводжуються шпром!нюванням електромагштного поля гердевого д!апазону;

експериментально встаповлеио, що Д!Я в!брац!Г на неструктурован! :а слабоструктуроват системи супроводжуеться елеюромагштним !Ипром!ненпям, що мае р!зш характеристики для р!зних систем.

Практичпе зиачення отрнманпх результат полягае в розробщ:

- технолопчних рппень виробництва буд!вельних матер!ал1в з металург!йних шлак!в;

- методики визначення мщносп шлаколитих вироб!в;

- державних стандарта 1 техшчних умов на буд!вельш матер!али з в!дход!в металурпйно! промисловост!;

- впровадженш результата досдщжень у виробництво.

В повному обсяз) номенклатур!!, одержуваних на ochobi металурпйни шлагав буд1вельних матср1ал1в i вироб1в, результата дослщжень впроваджеш ВАТ "Нжопольський завод феросшпшв". Окрсм1 результата дослщжен впроваджеш на металургшних шдприемствах Укра'ши, ряд1 буд1всльни оргашзащй i шдприсмств буд1всльно1 шдустрп. Дослщно - промислов! ¡спит сшльно'Г переробки металургшних шлаков pi3irax передшв, що знаходяться р1зних агрегатних станах (на приклад! твердих сталеплавилышх шлагав розплаву доменних) проведен! в умовах металурпйного комбшат "Кривор!жсталь" iM. B.I. JTeniiia i Кривор!зького цементно-прничого комбинату

Особистин внесок здобувача. Основш результати дисертацшно'Г робот oipHMani здобувачем самостийно. Дослужено вплив структуроутворюючи оки ел ¡в на ф13ико-х1м1чш та мехашчн! властивоси металургшних шлакн розроблеш теоретичш основи комплексно'1 (сшльно'У) переробки металурпйни шлаюв р1зних персдЫв, що знаходяться в р!зних агрегатних станах i на щ основ! - технолопчш параметри промислових режимов зм1шування шлага рппих вщцв. Вивчеш фЬико-х!.\нчш i мехашчш властивост! шлаков т шлакових буд1вельних матер1ал1в i запропоноваш методи керуванн властивостями буд!вельних матер1ал1в - мщшетю, структурною стшкктк пдравл1чною актившетю. Теоретично узагальнен! i вивчеш властивос: шлаколитих вироб1в, яш одержують 3i шлактв сшнкомарганцю i розроблени метод ¡спиту великогабаритних impooi« (фундаментних блоков). На шдста! теоретичних дослщжень розвинуи уявлення про фЬико-х!м!чну та мехагпчн активацпо бетонних сум!шей, в тому числ1 i з використанням металурпйни шлакш, розроблена конструкщя змшувача-активатора роторного тиш шдпрацьоваш режими активацй' сировинних сумirneii. Вперше виявле! електродинам!чш явшца при структуроутворенш систем колощне дисперсност! i при дн в!брацн на неструктуроваш i слабоструктурова! системи. Розвипуто уявлення про электрокшетичш явища пр структуроутворенш систем колощго!' дисперсност1 Дослцркення электрокшетичиих та електродинам^чних явищ при структуроутворенш систе: коло')'дно1 дисмерсност1 проводилися разом з Д!бровим Г.Д., Иехорошсвим О.В Мустафшим ЮЛ., а но вивчеишо електродинам1чних явищ при да В1брацн и неструктуроваш та слабоструктуроваш системи - з Карнаухом О.С. J иублшащях у сгнвавторств! особисто здобувачем були виконаш теоретич1 дослщження [1-44], звгги НДР N Д.Р. А01015363Р; 01840068270; 0186010891.' 01910021302; 01860108913, 01890040984, 01900016910, 019100031: 0197U001659, експериментальна частина по активацп бетонних cyMiinei експериментальна частина та дослщно-промислов! ¡спити зм!шування шлак!в.

Аиробашя результате дисертацн.

MaTcpiann робота повщомлеш та обговорен! на:

IV Всесоюзному симпоз1ум1 "Реолопя бетонних сумпней та технолопчш задач!", Юрмала, 1982; V Республжанськш конференц "Довгов!чн!сть конструкцш з автоклавних бетошв", Таллш, 1984; III Всесюзш конференцн по легких бетонах, Ереван, 1985; Всесоюзной парад! "Шлях

використання вторинних ресурс1в для виробництва буд1вельних матер1ал1в г вироб1в", Чимкент, 1986; Науково-техшчши конференци "Бущвельш композицшш матер]алш на осном в5дход1в ргших галузей промисловосп та енергозбер!гаюч1 технологи", Липецьк, 1986; ХВсесоюзшй конференци по бетону та залхзобетону, Казань, 1988; XXI Мижнароднш конференци по бетону \ залтзобетону "Кавказ - 92", 1992; I Мшнародшй науково-техшчнш конференци "Матер1али для конструкцш XXI столптя", Дншронетронськ, 1992; Мтжнароднш конференци "Проблеми сучасиого матер1алозпавства", Дшпропетровськ, 1997; М1жнародшй конференци "Перспектив!« задач] шженерно!' науки", Алушта, 2000; М)Ському науково-тсхшчному семшар1 з проблем сучасного матер! ал ознавства, засщаннях кафедр технологи бетошв 1 в'язких; матер1алознавства та обробки метал ¡в ПДАБА, Дшпропетровськ, 1998, 2000.

Публжаци. За темою дисертацй' опублшовано: 3 монограф ¡У, навчальний поабник, 35 статей, отримано 5 авторських посвщчень СРСР \ патента Укра'щи на винаходи.

Обсяг роботи. Дисерташя складаеться з вступу, семи роздшв, висновюв, списку л1теразури та додатюв, викладених на 297 сторижах, яю мктять 67 рисунтав, 35 таблиць та 8 додатюв. Список лггсратури складае 275 найменувань.

Дисертахця являе собою узагальнення наукових результатов, яга одержан! автором при внконанш НДР у ВАТ "Дшпропетровськнй науково-дослщний тститут буд1велыгого виробництва" 5 Придшпровсыай державши акадсмп бу/цвпицтва та архлектури.

ОСНОВНЫЙ ЗМ1СТ ДИСЕРТАЩ1

ВСТУП. 1нтенсивний розвиток промисловосп та пов'язане з ним збшьшення обсяпв виходу 1 складувапня вътход1в основних виробництв, забруднення навколишнього середовища, використання шд вадходи промисловост1 родючих земель висувають на перший план питания повноУ переробки \ подалыного використання вътхо/ив промисловосп. В основному вони являють собою матер^али, що е натвфабрикатами, або вихщшми компонентами шших виробництв. Ясхфавим прикладом такого положения е металурпя. Так, щор1чний вихщ металургшних шлаюв досягас: 44% -доменних, 17% - сталеплавильних, 150% - феросплавннх вщ обсяпв виробництва меташв 1 сплав1в. В той же час металургшш шлаки е цпгаим . продуктом для виробництва буд1велышх матер1ал1В.

Основш вщходи металургшного виробництва - шлаки за вмютом струкгуроутворюючих окисл'ш - СаО, БЮг, А120з, що досягае 75-80%, багато в чому под1бш до буд1велышх матср1агйв - щебеню, шску, цементу та ¡п., яю одержуть 13 природноТ сировини, за своТми ж ф1зико-мсхашчними властивостями шлаков! буд1велып матер1али багато в чому гх перевершують.

Вежливою особлив1'стю одержання буд1вельних матср[ал1в з металургшних шлак ¡в е Тх висока енергонасичешсть на початковш стад!!'

утворення. I якщо при виробнищта бущвелышх матер] ал ¡в Î3 природно!" сировини основною задачею е визначення оптимального моменту i часу подач1 снергетичних навантажень для одержання матер]шпв ¡з заданими властивостями, то при виробництв1 шлакових буд1всльних матер!атв основною задачею е визначення оптимального моменту i часу вщводу енерги' вщ розплаву. Так, наприклад, при виробништа в'яжучих Î3 природно'1 сировини виробничий цикл складае: розкривш роботи - видобуток сировини - подготовка шихти - сушшня - випал — помел; при одержанш ж в'яжучих з металурпйних шлаков виробничий цикл: сушшня - помел. I якщо при виробницт традицшних в'яжучих виникнення структуроутворюючих з'еднань вщбуваеться в nponeci випалу, то при виробницт шлакових в'яжучих вони утворяться в riponeci охолоджения розплав1в. На цьому приклад! добре видно, якими енергозбершаючими можливостями володиоть технологи виробництва буд1вельних MaTepiajÙB з металургшних шлаюв.

Вгоод питань екологн' й охорони навколишнього середовища на прюритетш позицп' в державшй полггищ прошдних краш CBÎTy в 70-80-х роках поставив задач! масово'1 переробки металурпйних шлаюв в ранг основних иитань д1яльносп металурпйних тдприемств. Так, в США, Японп, ФРН та шших крашах обсяг переробки металурпйних шлаюв досягае 90-100% ïx поточного виходу. При цьому основними шлаковими буд1вельними матер1алами с гцебшь, nicoK i гащано-щебенев1 сумшп для дорожиього буд1вництва i в!дсишшня територш, а також гранульоваш шлаки для цементио! промисловостг

В першому роздип розляпуп загальш характеристики металурпйних пошив та проведено фглгко-хьшчшш анал13 структуроутворення шшкатних систем.

Властивостям металурпйних шлака в, бу/пвелышх матер1алш i вироб1в, яю одержують на ïx ocuoBi, присвячет ряд праць Д. Бернала, JI. Блондю, B.I. Большакова, П.П. Будишова, Ю.М. Бутга, О.В. Волженського, В.Д. Глуховського, О.П. Говорова, П.В. Кривенко, В.Ф. Крилова, Ф.М. 4i, A.C. Миронова, О.П. Нпафорова, I.A. Пашкова, A.A. Пащенко, Г.В. Пухальского, С.М. Рожа, A.B. Саталкша, В.М. Сагарша, Г.Н. Слверцева, JI.M. Сиркша, М.А. Фьтатова, М.Б. Френкеля, C.B. Шестоперова, В.Н. Юнга та in.

Особливе значения в теори i практищ застосування тонкомолотих гранульованих шлаюв та вщходт метал ypriHiioï промисловоеп мають роботи школи В.Д. Глуховського. 1стотний внссок у вивчення лужних та лужноземельних в'яжучих, вироб!в i конструквдй на ïx ochobî внесли П.В. Кривенко, Г.В. Румина, Р.Ф. Рунова, В.А. Пахомов та in.

Пдравл1чну активгасть шлаюв можна розглядати з позицш структурних особливостей складових фаз i оцшити по вм!сту i сшввщношеннго в його склад! М1нсрал1в, здатнютъ до пдратаци яких при тепловш обробш убувае в наступному ряд!: C3S > алюмоферити калъцио > ß-C?S > шлакове скло основного складу > шлакове скло кислого складу > мелгтт > y-C2S >

мервишт > монтичелт > низъкоосновш алюмосиликаты г ышкати калъщю (анортит > ранкишт > псевдоволастошт) > фаяпт > троксени.

Взасмодш як кристал1чних, так 1 склогадабних сшпкатсв 1 алгомосшйкапв з водою, або з розчинами представляе складний комплекс пропеав, що вюпочають адсорбцио, юшгай обмш, пдратащю, пдрол1з, вилуження та шил, в результат! яких вщбуваеться деструкд!я структури вихщних шлаюв I виникнення иових фаз.

В1дсутн1сть ч!тких уявлень про механизм фазових перетворень 1 структуроутворення сшйкатних матер!ал!в в значшй М1р1 ускладнюе створення основ керування технолопчними процесами. Таке положения поясгаосться вщсутшстю единого методолопчного шдходу до проблеми I чисто експериментальшши груднощами, обумовленими безеумшвного уш'кальшетю самого процесу структуроутворення.

С. Брендербергом був показаний зв'язок здатносп до прояву в'яжучих властивостей 31 зниженою координащею активних катюшв структури. На шшу думку, не стшьки важлива формальна кристалохш1'чна координащя, сюлыси активний зв'язок катюш в з киснем. В.В. Тлюхдн запропонував ц5кавий вар! ант пдратаца за рахунок мнрацп протошв всередину кристашчних граток силнсапв - протошзащю. 1он водню через дуже мал1 розм1ри I мш!малъний заряд здатний проникати всередину кристаичних Граток з наступним утворення грун ОНГ. На можливкть протошзац)'1 при пдратащУ цеметгпв вказуеться багатьма авторами. Так М.М. Сичовим гшраташя клшкерних мшератв розглядаеться як процес, при якому вщбуваеться розрив юнних зв'язюв м1ж тетраедрами 8504, м!стковими юнами кальцию ! киснем, в тому числ1 розрив ковалентних зв'язюв 81-0 у тетраедрах. При цьому зв'язки Са-0-Б1 рвуться при протошзацп, а зв'язки 51-0-81 - в результат! утворення комплекс1в з 01Г ¡онами 1 шдвшцения координацшного числа до 5-6 - при бшыи високому значении рН.

Необхщно вадзначити, що, в принцип!, ¡мов!ршсть такого вар1анту не виключена. Цьому сприяе деформовашеть структурних пол1едр1в в кристалл ртзного роду дислокацп та дефекта структури, що створюють гра/иент внутр5кристал1чних пол1в. Кр1м того, поб!чно таку можлив1сть шдтверджують дан! 14 - спектроскопа.

По 0.Г1. Мчедлову-Петросяну в процес1 синтезу мщност! цементного каменю головна роль придшяеться пдросшикатам кальшю, под1бним граткам мшерала тоберморит. При цьому особливого значения набувае пол1меризац}я анюшв.

В другому роздьш проанал1зоваш сучасн! методи переробки металурпйиих шлак ¡в, розглянут! теоретичш аспекта формування структури штучного каменю, приведен! методики дошнджень.

Виробництво метал1в - складний за своУми ф1зико-х!м1чними взасмод1ями процес, неминучим продуктом якого е утворення вщход^ - металургшних шлаюв. В залежност! в1д виплавлюваних метал ¡и шлаки тдроздишоться на домен н! та сталеплавильш. В загальному розум!нн1 металургшт шлаки являють собою штучш сшнкатш матер1али, склад яких заздалепдь бшып-менш визначений 1 при використанн! стабильно! сировини 1 виплати под1бних меташв

характеризуються певною сталютю х1м!чного складу. Таким чином, металургшш шлаки утворюються як побгапш продукт при виплавщ металу з руд (доменш шлаки), а також в процесах передшу (сталсплавильш шлаки) 1 являють собою сплав р^зних силшатт 1 алюмосилжапв кальцно, магпно. марганцю та шших двовалентних мстал1в.

Будучи, в основному, сплавами сшпкапв I алюмосшпкат1в кальцно. металургшш шлаки е цшшш сировинним матер1алом для будшельно! промисловостк Однак для розробки технолопчних р!шень з цереробки металурпйних шлагав 1 виробництва на Ух основ1 ягасних буд]вельних матер1ал!в нсобхщне Ч1ткс розумшня процеыв формування шлакових розплав1в 1 структуроутворення з них твердих шлаив. Вивчення мехашзм1в структуроутворення як самих шлак ¡в, так 1 матер1агпв на Ух основу дозволить керувати процесами структуроутворення й одержувати буд!вельш матер1али з заданими властивостями.

За даними х1м1чного анал!зу основними шлакоутворюючими окислами е окисли шести елеменпв: кальцпо (СаО), алюмшио (А1203), кремшго (8Ю2), магшю (МйО), зализа (Ре0+Ее20з), марганцю (МпО). Кр1м того, важливу роль в процесах формування структури шлаетв грае арка.

Вмют тих чи шших окисшв визначае властивосй як самих шлакових розплав1в, так \ шлайв. Розглядаючи структурну будову шлаюв в розрЫ Ух практичного застосування в буд1вництв! 1 при виробницта буд1вельних матер ¡ал ¡в, необхщно враховувати, що в залежностх вщ облаоп застосування необхнпю використовувати шлаки рхзш за своУм мшералопчним складом, стшкооп 1 пдравл1чнга активность Так, для виробництва шлаколитих вироб1в. шлаковоУ пемзи необхздно використовувати шлаки з високим ступеней структурно'/ стшкосп, а для виробництва гранульованих шлак ¡в \ в'яжучих -шлаки з високою пдравл1чною актившстю. Тому, при розробщ технолопчних р1шень з виробництва буалвельних магер1ал1В на основ1 металурпйних шлаив варто враховувати, що х!м1чна етшюсть окремих сшпкапв заложить В1Д ступеня насичення Ух 8Ю2 1 вщ х1м1чноУ природи силкатоутворюючого окисла. Чим бшын насичеш сшпкати 8102, тим вони х1м1чно бшып стнш. Тому х1м1чпа стшкУсть зменшуеться вщ метасшпкат1в (МО 8Ю2) до ортосиликапв (2М0 8Ю2) для того самого МО. При одному 1 тому ж ступеш насичення БЮ2 сил! кат тим стшкхший, чим егшкшшй вшповхдшш сшнкатоутворюючнй окисел. Так, х1м1чна стшшсть МО'8Ю2 шдвшцуеться в мхру замщення МО вщ СаО через Mg до МпО чи РеО.

Мехагпчна мпцпсть г хл\йчна стшмсть матер1ал!в залежить в1д повноти закристагпзованосп маси, щьчьносп структури, що визначаються розм1рами, формою I взаемним зчепленням кристал1в з1 склофазою.

Вщносно новим напрямком в переробщ шлакових рошлав1в е технолопя шлакового литгя. Персвага даноУ технолопУ полягае в можливост! виробництва буд1велышх вироб1в минаючи ряд технолопчних передшв, як! кнують при традицшних технолопях, що дозволяе в галька раз1в знизитн Ух соб1варт1сть. Кр1м того, шлаколит1 вироби мають ряд ушкальних властивостей - високу кислото- ! лугостшшсть, низьке водопоглинання, високу морозостшкють, що

доззоляе IX використовувати не ильки як вироби, що зам!няють бетонш I зал13обстотп, але й в деяких винадках - вироби з чавуна 1 сталь

В даний час мехашзм отримання нпучного каменю розглядаеться з позицш прискореного синтезу пдросшика-пв капьщю, або пшшх лужннх металш. Однак проведен! доашдження показали, що вс! процеси, пов'язаш з формуванням структури штучного каменю, можна роздшити на 3 групп: пдратащйного, депдраташйного та змшаного пдратацшно-депдратащйного структуроутворення.

Однак, незалежно в!д того, яким чином шдбупаються х1М1чш перетворення в систем!, частки при диспергуванн!, або конденсат! проходять стад!ю коло1дного стану.

На визначальну роль поверхневих явищ в процесах структуроутворення вказували багато автор!в. Зокрема П.О. Ребшдер вщзначав, що як коагуляц!йие так ! кристал!зацшне структуроутворення пов'язан!, насамперед, з поверхиевими явищами (диспергування, когез^я, электрокшетичш явища та ¡п.), обумовленими надлишком вьтьно!" енергн в поверхневому шар! частинок.

В останн! роки проведена велика кшькють дослвджень по вивченшо електричних явищ при фазових переходах, зокрема при динам^чних процесах. На думку авторов, досить ймов!рним, е те що вй дипам^чш структурш процеси на фазових гранидях води супроводжуються елеюричними явищами, що приводять до появи електромагштного винром!нювання в тому чи шшому д!апазош, якщо досить велика швидюсть протыкания процесу, або величина динам1чного навантаження, що пояснюеться виникненням розламу ! електризащею, внасл!док цього, борпв тр'шин.

Процеси структуроутворення сшнкатних систем супроводжуються рядом фЬико-х!м!чних взасмод!й ¡, як насл!док цього, генерацию електричного потенщалу структуроутворення. Дослщження х!м!чних взасмодш показали, що поруч з вщомими електрок!нетичними явищами, х!\пчш реакцп можуть супроводжуватись генеращею в коливальному контур! високочастотно!' е.д.с. 1 струму. Однак, дя властивють реагуючих речовин, характерна для взаемод11 на атомно-молекулярному р!вш, не розглядаеться з позицш структуроутворюючих процес!в, наприклад, таких як диспергування, коагуляц!я, конденсащя, кристал!зац!я.

Моделыюю системою вивчення слектромагштноТ активности в процеа коагуляц!йного структуроутворення була обрана система цемент-вода. В ход! експериметив записувалися характеристики електромагншюго поля.

Для визначешгя частотного спектру електромагншюго поля структуроутворення нами був розроблений метод електромапптного резонансу. Дослщження показали, що частотний спектр електромапптного поля структуроутворення системи "цемент - вода" (цемент М400, В/Ц= 0,55) через 12 - 17 хв. з моменту зам!шування складаеться з частот 19,4; 21; 24; 29; 35 Гц в штерваш частот 14-40 Гц. Частотний спектр трьохкальщевого алюмшату С3А за тих самих умов складаеться з частот 18; 24; 38 Гц.

Стад зазначити, що електромагштне поле структуроутворення цемснхщп пасх починас виявляти себе через 8-12 хв. з моменту зам1шування в залежност вщ виду цементу.

Прояв електромагнггао'У активное^ в процем кристалпацп вивчався н; системах: "ппосульфхт натрпо - вода", "хлористий натрш — вода". Розчнш солей мютилися в ячейку I тд1гр1валися. При ышарюванш води вщбувапаа штснсивпа крист&тзащя солей з розчишв. Осцилограми слектродинам1чног< потепшалу кристал^зацЙ гщросульфпу натрио показують, що характер поля 1 основному моночастотний з постшною амплггудою на досить тривалом; в)др!зку часу. Це пов'язано, очевидно, з тим, що кристашзащя дослщжувани: систем носить не локальний характер, а йде р1вном1рно у всьому об'ем1 п< мехашзму пошарово'У кристагизаци. На вадмшу вщ цього мехашзму кристашзащя сшвкатних систем в умовах шдвшцених температур може йти т "блоковому" механизму. В цьому випадку осцилограма електромагштного пол буде носити пол1частотний характер.

Для пояснения явища виникнення електромагштного поля в процеса: структуроутворення була висунута гшотеза, що це явище пов'язане 31 складнок формою руху частинок коло'УдноУ диспсрсност1, наявшстю в них дипольноп моменту, моменпв коливального, обертального та поступалыюго руху локальы'стю процсив счруктуроутворсшм 1 змши термодинам! чни: характеристик системи. Кшетика структуроутворення систем коло'1днс дисперсности пов'язана з синхротзащсю параметров руху частинок мнсрооб'емах. На нашу думку, при дп В1брацй, в системах втдбуваються Т) у фгзичш процеси, що 1 при структуроутворешп, але в бшьш явшй форм!.

Обробка даних скспсриментУв показала, що при дй в^брацп в матср1ала виникае електромагштне поле в1брацй, причому частотш характеристики йог збшаються з частотою дй" в^бращУ, однак характер осцилограм, а отже 1 пол; для кожного матер1алу св!й.

Незважаючи на те, що в процес1 в1брадн йде руйнування коагуляцшни контактов 1 системи втрачшоть свою початкову структурну мщшеть макрооб'ем!, в мкрооб'емах структурщ процеси продовжуються I виникаюч електромагштне поле шбращУ, очевидно, позначаеться на динамод рух частинок, IX реакцшшй здатносп ¡, як нашйдок цього, на мщносп вироб1в.

Дослщна перев1рка щеЗГ гшотези показала, що при ущшьненш з частота 21 Гц лип розчинш сумшн мають мщшеть на 8-10% бшыпу в 1юр1внянт ущшьненими при частот! 50 Гц, хоча штенсившсть дЙ в1брацп при частот! 50 Г у 9 раз1в цища. При ущшьненш з частотою 17 - 19 Гц спостернастьея спа мщносп на 5-7% в пор!внянш з контрольною частотою ущшьнення 50 Гц. Спа мщнога спостерйасться 1 на частотах 24 -25,28 - 29 Гц.

3 погляду ф1 зич!(01 хгмп поверхонь 1 нер1вновагсн термодинамики, що вс бшьш широко залучаються до анализу твердпочих систем, становлять штере виьнри электроф1зичних параметр1в, х1м1чного та електрох1м1чного потенщаш 1 акустичних коливань.

Мехашчш та фгзико-х1м1чш властивост! бу/цвелышх матср1агнв 1 вироб] з в!дход1в металурпйно! промисловост визначалися вщповщно до ДСТУ

В.2.7-22-95 "В'яжуч! композицигш низькоактивш на основ! в]'дход1'в промисловость Техшчш умови", ДСТУ Б В.2.7-1-93 "Фосфоппс рядовий. Техшчш умови", "Вода для бетонов та розчишв. Техшчш умови", ДСТУ Б В.2.7-17-95 "Гравш, щебшь ! шсок гатуч1Й порист!", ДСТУ Б В.2.7-35-95 "Щебшь, шсок та щебенсво-шщана сум™ ¡з доменних та сталеплавильних шлаив для загалыгобудавслыптх рооп. Загалып техшчш вимоги", ДСТУ Б В.2.7-36-95 "Камеи! стонов! та цегла безцементна. Техшчш умови", ДСТУ Б В.2.7-24-95 "В'яжуче шлаколужне. Техшчш умови", ДСТУ Б В.2.7-25-95 "Бетони важга шлаколужш. Техшчш умови", ДСТУ Б В.2.7-39-95 "Щеб1нь I шсок шлаков! чорноГ ! кольорово! металургп для бстошв. Техшчш умови", ДСТУ Б В.2.7-42-97 "Матер!али 1 вироби буд!велын. Методи визначення водопоглинання, густини! контролю морозост!йкост1".

Х1м!чний склад матер!ал!в визначався методами х!м!чного анал!зу.

Структурш характеристики матер1ал!в визначалися методами мжроскошчного! рентгеноструктурного анал!зу.

Для дослщження динамжи структуроутворення були розроблеп! спещалып методики: методика визначення електромапитно'1 активност! систем в продес! структуроутворення (пдратащ!, депдратацп, кристатзацп), методика визначення резонансннх характеристик електромапптного поля структуроутворення, методика визначення електромагштно!' активност! матер!ал!в! Гх композиц!й при ди В1брацп.

В третьему роздт розгляпут! особливост! структуроутворення шлакових розплав!в. Велике значения при переробц! шлакових розплав1в вщграють IX ф!зико-мехашчт властивост! - поверхневий ! м!жфазний натяг, в'язк!сть, щшыпсть, газонасичен!сть, температура та ш. Залежшсть властивосгей шлакових матер!ал!в ! шлакових розплав^в е одним з основних питань переробки шлак!в. Як правило, для виробництва кожного виду продукци визначальним с одна чи юлька специф!чних властивостей розплаву. Так, для виробництва шлаколитих вироб!в визначальпою властшнстю е плишпсть розплаву, для виробництва пшаково! пемзи - газонасичен!сть ! здатшсть до спучування ! поризацп, для виробництва гранульованого шлаку -здатшсть до утворения склофази ! т.д. 'Гага властивост! шлакових розплав!в як плишпсть ! в'язкшть гпсля випуску шлакового розплаву з печ! змдпоготься з часом в \iipy Ух остигання ! це необхшю враховувати при оргашзаци технолопчних передьпн переробки шлак!в. Кр!м того, в питаниях шлакопереробки важливу роль вщграе здатн!сть шлаюв до р1зних вид!в руйнувань! рочпадш.

Загалом, як показують результата дослщжень, в таких складних системах як шлаков! розплави кожен Тх компонент вдаграе важливу роль у формуванн! фпико-мехашчних характеристик розплав!в, але й не меншу роль вщграе IX взаемний вплив ! взаемодп, так! як дифузшний масоперен!с. Шлаковий розплав е мпфонеоднорщною системою, кондентрац1я основних окис;пв в як!й в р!зних дшянках об'ему в даний момент часу р!зиа, що призводить до штенсивних дифуз!йних ироцеав масопереносу, основною рушшною силою яких с град!снт концентрагщ, спрямований в б!к вир!вшовання концентрах;!!' компонент!«

шлакового розплаву, що в значнш .\iipi позначаеться на в'язкост! розплав1в Тому спроби змши х)м1чного 1 мшералопчного складу шлакових розплавй шляхом введения в них додатково! кшькостз, наприклад, СаО чи продукт!] кристашзацн не приводили до бажаних результате, оскшьки при цьому тепле розплаву витрачалося на рознр^в матер!шпв, що додатково вводяться, рЬк< зростала концентрацк компонента в невеликому об'ем! шлакового розплаву збшыцувалася його в'язшеть 1 температура кристал!зацн. Проведен дослщження показали, що бшьш перспективним напрямком у регулюванн складу шлакових розплав!в е \'х корегувалня комплекешши добавками, щ< мютять ряд шлакоутворюючих окисл1в, але з вщмшними В1д шлак; концентращями.

Одним з перспективних напрямюв комплексно!' переробки шлак!в I процес, що включае тепломасообм!н М1Ж шлаками р!зного складу. 3 огляду н; об'ективну складн!сть ф!зико-х!м!чних досл!джень процес!в тепломасообмш; багатокомпонентних шлакових розплав!в, актуальною е розробка метод!] чисельного моделювання цих процес!в.

Задача чисельного розрахунку параметр!в процесу зводиться до ршенш задач! нелшшнош програмування. Для цього був розроблений алгоритл чисельного р!шення задач! на основ! еволюцшного випадкового пошуку. Текс програми розроблений для розрахунгав на ЕОМ "1скра-226" мовою "Бейсик".

В четвертому роздип розглянут! основи управлшня структурой шлакових розплав!в та властивостями бущвельних матер!ал!в на !'х основ!.

По вм!сту основних окионв шлаки металургшного виробництва под!бн! Однак за процентним вм1стом шлакоутворюючих окисл!в шлаки р!зню передиив ! виробшщтв значно в!др!зняються один вщ одного, що визнача< основн! властивост! шлакових розплав!в - в'язк!сть, температуру кристал!зацн температурний ¡птервал плинност!. Розходжсння в процентному вмшт шлакоутворюючих окисл!в вщкривае можлив!сть шляхом зм!шування шлак!] р!зного виду змшювати таи властивост1 шлакових розплатв як в'язюсть температура кристал!зацн. Так, наприклад, при зм!шуванн! розплаву доменной шлаку з твердим сталеплавильним, за рахунок р!знищ в концентращяз шлакоутворюючих окисл!в виникае град!ент Ух х1шчно1 концентраций щс призводить, до интенсивно! дифуз!!' шлакоутворюючих окисл!в ! зниженнз в'язкост! розплаву.

Застосування високотемпературно! рентгешвсько! зйомга високоосновного шлаку (Мосн>1) показало, що р-С28 з'являеться в шлащ вж< при 1400°С. Таким чином, можна вважати, що для шдвшцення активност грануляцно шлашв з Мосн > 1 потр!бно вести при як можна бшьш пизькн температур!! в'язкост! розплаву.

Виходячи з вище викладеного модель ф!зико-х!м!чних взаемодш пр! сшлыпй переробц! шлак!в р!зних вид!в виглядае так.

П!сля зливу розплаву доменного шлаку в швш ¡з твердил сталеплавильним шлаком починаеться процес дифуз!'! кат!он!в ! теплов< розширення кристал!чних граток мшерал!в сталеплавильного шлаку.

При зниженш температури шлакового розплаву до 1400°С почииаеться процес кристатзацп р-СгБ. Поряд з цим вщбувасться процес рекристашаци кристашчних граток мшерал1в сталеплавильного шлаку (з видшенням тепла), теплота дифузп зменшусться, масоперешс шшв (в першу чергу Мп2+ , Ре2+, р'пття яких у розглянутш систем! сталеплавильний шлак - розплав доменного шлаку найбшыиа) в сталеплавильного шлаку в розплав збшьшуеться. Збьтьшення змюту в розплав! шшв метал ¡в призводить до шдвшцення ентропп системи, зниження температури кристалпацп ! в'язкосп системи. Реакцн на границ! розд1лу фаз носять автокаташтичний характер, тому розглянута система е саморегулюючою по мппмуму енергн кристал1зацн, тобто кристалпашя проходить при пизькш в'язкост! 1 температур! розплаву у вузькому штервал! температур. Це дозволяе зд!йснити одну з основних вимог шдвищеиня активност! гранульованих шлак!в з модулем основностт б1льше одиниц! -температура гх гранулящ1 повинна бути як можна б!льш низькою.

ГИдвищення ентрош'! ! зниження в'язкост! розплаву призводить до утворення при грануляци гранул, що м!стять, в основному, кристали р-С28, покрит! основним шлаковим склом. Така структура гранул перешкоджас перекристатзацп Р-СэБ в у-С^Б, що в остаточному шдсумку сприяе шдвшценню активност! гранульованого шлаку ! цементу, а також шдвищеншо ПрОДуКТИВНОСт! ПрОМИСЛОВИХ КуЛЬОВИХ МЛИШВ.

В таблицях 1, 2, 3 приведен! результате дослщжень основних ф!зпко-х!м!чних ! механ!чних властивостей доменного гранульованого шлаку, "модифкованого" гранульованого шлаку, отриманого в результата стльюн переробки твердих конверторних шлагав ! розплав1в доменних шлак!в комб!нату "Кривор!жсталь", кл!нкера, який застосовують для виробшщтва шлакопортландцементу на Кришр!зькому цементно-прптому коыб'шап, шлакопортландцементу як на доменному, так ! на "модифшованому" граншлац!. 1спити проводилися в промислових умовах металургшного комб!нату "Кривор!жсталь"! Кривор!зького цементно-прничого комб!нату.

Таблиця 1

ХЬпчнин склад гранульованих шлаюв_

Вид Вм!ст компонента, %

матер1алу БЮг АЬ20З СаО МпО М§0 Б Ре 1 ^заг Мое,,.

«Модифь кований» грашилак 37,638,5 8,27,64 46,648,1 0,340,48 5,2-5,7 2,1-2,6 0,420,46 1,221,26

Доменний граншлак 38,238,8 7,48,1 44,945,6 0,580,63 5,1-5,4 2,0-2,5 0,550,68 1,21,3

Таблиця 2

Основт физико-мсхашчш властивос-п вих1дпих материал1в

Вид матер1алу Волопсть, % Насипна щшьшеть, кг/м3 Мщшсть при стиску (28 Д1б), МПа

«Модиф!кованни й граншлак» 8-10 1070-1150 9,8-15,5

Доменний граншлак 13-15 1050-1100 7,8-8,5

Клшкер - 1250-1300 43,4-45,6

Таблиця 3

Основт ф!зико-мехашчш властивост! шлакопортландцемептхв

Вид граншлаку Вм!ст граншлаку в ШПЦ,% Сроки тужавлення, год.- хв. Мщшсть в 28 добовому вод, МПа

Початок Кшець При згиш При стиску

«Модифко-ваний» 40 2-45 5-20 5,7 38,1

50 2-48 5-50 5,1 34,2

60 2-52 6-30 4,7 32,6

70 2-56 8-10 4,5 29,9

Доменний 50 2-51 9-30 4,6 30,1

Таким чином, проведет дослщженпя показали, що сшльна переробк; металургшних шлак!в риних вид!в дозволяе, в деязай м1р1, керувати процесамз струкхуроутворення шлакових розплав!в 1 властивостями шлакови; буд!вельних матер1ал1в.

Так, зокрема, одержуваний з таких шлакових розплав1в гранульованш шлак волод!е бшьш високою, у пор^внянш з доменним гранульованим шлаком пдравЛ1чною актившстю, що дозволяе знизити витрату юинкера пр! виробницгв! р!вноактивних шлакопортландцемен'пв 1, кр1м того, за рахуно) змши структури гранул збшьшнти продукта вшеть кульових млишв.

Ще бшьш перспективним е зшшування шламв разного виду ] розплавленому стан! з наступною витримкою в мкеерах. Така переробк; дозволяе видшити до 70-80% металу, що знаходиться в склад1 шлаюв у вигляд корольюв. Кр!м того, як показали панд дослщження, зм1шування феросплавнш ! сталеплавильних шлаюв дозволяе видшити у вигляд! королька в магштн з'еднання марганщо !, падал!, за допомогою магн!тно1 сенарацн видбрати Ух дл: використання в металургшних процесах.

К!нетичний анал1з р!зних гшотез тперд'шня в'яжучих показав, що проце! масопереносу характеризуемся чотирма основними трупами масопотоюв.

Перша група - дифузшн! потоки до поверхш в'яжучого [ вссредин; цементного зерна. Друга група - потоки розчинених компонента ¡з твердо

фази в рщку. До третьо! групп нотою в вщносяться макродифузшш потоки, в результат! дн яких вщбувасгься перерозподш речовини м!ж окремими локальними областями системи, що твердк. Четвсрта трупа нотою'в характеризуе масоперийс з рщкоТ 1 коло1дно'1 фази в тверду фазу новоутворень.

Таким чипом, процес пдратацп \ твердпшя цементу можна подати у вигляд! функцюнальноГ залежностт вщ суми ногою и

Для оцшкн величшш м1кродифуз1Йних потоив були проведен! вим!ри ампл!туди коливань концентраци (рис. 1). Як видно з графша, при збьтьшешп поверхнево!' енерги зб!льшуеться й !нтенсивн!сть м!кродифуз1йних поток! в. На рис. 2 показаний вплив однопроцентних добавок цукру ! СаС12. Добавка-спов^льнювач зменшуе величину потоку ! розширюе границ! нел!1ИЙност! вщносно В/Ц (крива 3). Добавка-прискорювач твердшня зрушуе максимум потоку вб!к великих значень В/Ц. Сл!д зазначити, що при введенш добавки -прискорювача величина дифуз!йного м!кроиотоку значно швидше зменшуеться в час! (крива 2).

Мжроднфузшш потоки впливають на кшетику тверд!ння цементно! системи ! знаходяться в т!сному взаемозв'язку з ¡нтенсившстю нел!н!йного нер!вновагого процесу внд!лення новоутворень. Дисипативш структури, що виникають в нер!вновагих умовах у поверхневому шар1 розчину б!ля цементного зерна, являють собою плоек! концентрац^шн хвил!. Вони е причиною !стотного посилення флуктуацш концентращТ в р!дкш фаз1 цементноУ пасти ¡, як насл!док, шдсилюють м!кродифуз!йн! потоки.

мВ

20

10

10

1 ^ 2 \

£ 3

0,2 0,3 0,4 0,5 В/Ц

Рис. 1. Амшптуда концентрацшних коливань для цемегтв з питомою поверхнею (8ПИТ): 1 - 5500 см2/г; 2 - 4500 см2/г; 3 - 3000 см2/г.

Рис. 2. Змша дифузшного мисроиотоку в залежносп вщ:

а) - В/Ц; б) - часу твердшня;

1 - цемент без добавки; 2 - з добавкою СаС12 -1%; 3 - з добавкою цукру -

1%.

Найбшыною штенсившстю нелшшного нер1вновагого процес) характеризуються цементш пасти з В/Ц=0,3. Природно припустити, що прк цьому величина мкродифузшних потоюв 1 швидюсть видшення ново!' фаз к новинш бути максималышми. Це можна поб1чно шцнити за данимк рентгенограф!чного анализу залежносп ступешо пдратацп вщ водоцементногс вщношсння, нричому залежшсть повинна бути нелшшною 1 носита екстремалышй характер.

Ашипз ¡снуючих уявлень про кшетику пдратацшного тверд ¡не« мшералытих в'яжучих речовин 1 експериментальних даних дозволяе зробита висновок, що процес структуроутворення, з точки зору термодинамки, е нершновагим та нелшшним. Таким чином, варто припустити можливктт утворення дисипативних структур, що приводить через флуктуацн дс упорядкованосп 1 створення в пщсумку специф!чного твердого тша -цементного каменю.

I Плаков! розилави, будучи дуже складною, за своею побудовою. системою вщкривають широга можливосп для формування структури буд! вельних матер!ал'т, причому одним з основних технолопчних фактор!в, щс визначають властивост1 затвердших шлакових розплав1в, е режим Г> охолодження. В залежносп в!д швидкосн охолодження шлаков! розплавк можуть формувати як склоиод!бну, так ! кристалхчну структури, що мают!

однаковий Х1м1чний склад. Кр1М того, в залежносп вхд охолоджугочого реагента можна в значнш М1р1 впливати на так1 фшнсо-мехашчш властивосп твердих шлак! в як гранулометричний склад, щтынсть, пдравл1чна активность. Це в!дкривае можливють технолопчно керувати нроцесами структуроутворення оугцвельних матер)а;пв з шлакових розплав1в.

Один з основних вид!в буд1вельних материал! в, яку одержують з шлакових розплав!в - гранульований шлак. Ф1зико-х!м!чна сутшсть грануляцн полягае в як можна бшьш швидкому охолоджешн шлакового розплаву, при якому за рахунок виникаючих температурних напруг шлаковий розплав руйнуеться на гранули, що мають кристалхчне ядро, оточене оболонкою склофазн. Стад зазначити, що наявне в шлаковому розплав1 тепло розподшясться в двох напрямках - частина, завдяки швидкому охолодженню I переходу шлаку в :клопод!бний стан, у вигляд! сховано!" теплоти кристал!зацн не видшяеться I ¡гадал! реал1зуеться у вигляд! пщвищеноТ г1дравл1чно1 актив пост), додаючи гранульованому шлаку в'яжуч! властивосп, ¡нше ж тепло витрачаеться на випар зоди, а також втрачаеться при охолоджешн шлаку.

В основ! виробництва шлаково'Г пемзи лежать пронеси поризацн шлакового розплаву. В момент свого утворення шлакова пемза являе собою Загатофазну нер!вновагу систему, що складаеться з шлакового розплаву 1 аухирщв газ1в р!знаТ величини. Нер1вноважшсть системи полягае в надлншку пговерхнево! енергп на границ! роздшу фаз рщина - газ.

3 одного боку, в м1ру збшынешш температури газовий пухирець прагне 50 збшьшення об'ему, а з шитого боку - в м1ру збшьшення пухирця 5б1льшуготься тшльшсть 1 в'язюсть шлакового розплаву, що перешкоджае ¡б'шьшеншо об'ему газового пухирця. Тому стушив спучування, розмхр I характер пор залежать вщ в'язкосп розплаву, сил поверхневого натягу, температуря початку кристашзацн, а також в1д характеристик реагенту, що :пучуе 1 його илькостт Розглядаючи кожей п критернв процесу поризацн нлакових розплав)в, можна визначити наступне: в'язисть шлакового розплаву товинна знаходитись у визначених межах - нри висогай в'язкост1 створгоеться шдм!рний отр пидшснню газ1в, а при низькШ - газ, що видшяеться, не виконус эоботу по спучувашпо шлаюв.

Самими масовими будхвельнимн матер!алами, за обсягами виробництва з нлакових розплавш, с щебшь, шсок 1 щебенево-пнцана сумпн. В основ! шробництва цих матер1ал!в лежать процеси криегаизацп переохолоджених нлакових розплашв. При визначенш умов охолодження шлакового розплаву тля одержання щебеню необхщно враховувати ряд ф!зико-х!м!чних процеав, говнота проходження яких повинна забезпечити структурну стшюсть шлаклв I х високу мехашчну м!цн!сть.

В основному щеб!нь ! п!щано-щебенев! сум!ш! з металурпйних шлагав е структурно стайкими. До гак, в першу черту, вщносяться щебшь 1 шщано-цебенев1 сум!нн з доменних шлашв, шлак!в сшйкомарганцю ! феромарганцю. В гай же час щебшь !: сум!ш! з! сталеилавильних шлак!в мають вкрай не стшку ;труктуру. Клльк!еть зерен, що розпадаються, в них досягае 40 - 45%,! що саме гебезпечне, цей процес дуже розтягнутий в час!.

3 метою полшшення якосгп щебешо за рахунок тдвшцення стшкос: структуры було розроблено епос!б одержання щебешо з сталеплавильни шлаюв поточного виходу, що вюточае, злив шлакового розплаву, природн охолодження прошаркчв розплаву до 600 -900 °С та наступне охолодженн шляхом витримування шлаку протягом 1,5 - 3 годин в 10 - 20% - ному водяном розчиш плаву дикарбонових кислот. Для регудювання крупност! щебеню пр термодроблешп, рознлав шлаку зливають у емюсть шаром, що не перевищ} 0,4 м. Властивост! одержуваного шлакового щебешо представлеш в табл. < Одержуваний щебшь с структурно стшким (втрати маси при випробуваннях н перевшцують 3%), що дозволяе використовувати його як заповшовач важки бетошв, а омилений илав дикарбонових кислот, що кристатзувався, пр розчиненш в вод! замшхування висхупае як пластифкатор, що позитивн позначаеться па мщност! ииробш в результат! зменшення води замдшуванн бетонноТ сум'шл.

В н'ятому роздал! наведен! результати дослщжень виробництЕ буд!вельних матер!ал!в та вироб!в на основ1 металурпйних шлак!в з задано] структурою та властивостями. Одними з перспективних у виробництв! лужни в'яжучих е роботи з створення принципово нового класу цемешгв - лужних, ш представляють собою сумш лупв Н групи перюдично! системи алюмосил!кат!в природного та штучного походження. Встановлено, ш здатн!сть шлак!в виявляти пдравл!чну активн!сть у лужних цементах залежш в!д комплексу ф!зико-х!м!чних, мшералопчних! структурних особливостей, ш е загальними як для склопод!бних, так ! для кристал!чних шлаюв. Обдк ци особливостей дозволив розробити цший ряд ефектившк шлаколужни цемент!в з використанням шлак!в, що не вщповщають вимогам оптимально! компонентного складу, як, наприклад, доменн!. До них можна вщнести широк гаму сталеплавильних шлаюв, а також шлаки кольорово'Г металургп.

Встановлено, що ступшь пдратацн шлаколужних в'яжучих к еклопод!бних шлаках протягом всього часу тверд ¡пня перевищуе ступи пдратацн в'яжучих на основ! закристал!зованих шлаюв сталеплавильног виробництва, що характеризуе високий ступ!нь ! штенсившсть Х1М1ЧП1 взасмодн лугу з склопод!бними складовими шлак!в в пор!вняи5Й кристашчними. Характерно, що висою дицшеш властивост! так! в'яжу здобувають теля пропарювання, мщшеть !'х у 1,5-10 раз!в вища мщнос аналопчних зразк!в в'яжучих на закристашованих шлаках ! складае 38-50 МГ насод!! 87-105 МПа нади-! метасшнкат! натрда.

Фазовий склад продукпв твердшня в'яжучих на основ! низькоосновт склоиод!бних шлаюв представлении в основному гелевидною фазо тоберморитового складу, низькоосновними г!дросил!катами кальци кальцитом ! лужним пдроалюмосилкатом - парашютом.

Отже, практичного интересу як самосттйн! компонента в'яжучих, п в!дпов!дають шнуючим стандартам, закристал!зован1 сталеплавильн! шлаки I представляють. В'яжуч! на високоосновних шлаках характеризуются занад: високою швидюстю катюнообмшних нроцес!в, що призводить до швидкого

Таблиця 4

Фпико мехаш'чш властлвосп щебеню з сталсплавнлышх шлакш

Характеристика Власгивост! щебеню з сталеплавильних шламв на

прикладах

1 2 3 4(охолодження водою)

Злив розплаву шлаку в

:мк!сть при товщин1 Товщина шару не

лару, м 0,3 0,35 0,4 норму сться

Эхолодження шлаку з

гемпературою, °С 600 750 900 600-900

Зодяним розчином

главу дикарбонових

шелот при Охолодження в

сонцентрадп,% 10 15 20 водяному середовипн

Гривалють

эхолодження, год. 1.5 2,25 3 Не нормуеться

Характеристика

1робленого шлакового

цебето вмкт, %.

¡зракцш, мм:

0-5 12,1 14,2 15,3 33,46

5-20 34,5 43.1 44,2 21,32

20-40 32,1 27,1 27.3 20,12

понад 40 21,3 15,6 13,2 36,20

Ишшсть при стиску,

МПа 100,0 100,0 120,0 100,0

^ТШЮСТЬ структури

цебеню по втрат1 маси

!ри випробуваннях за

5СТУ 3,5 2,8 2,2 4,2 1

хоплювашш в'яжучо! системи I перешкоджае створеншо мщнеп структур« пучного каменю. Змппаш щлаколужш в'яжуч! на основ! склошадбних изькоосновних сталеплавилышх шлагав з оптимальшш вмютом в склад! исокоосновних закристал1зованих шлаюв (25-35 %) характеризуються исокого мщшетю (ш'сля пропарювання 50-65 МПа на сод! 1 90-120 МПа на ди-мегасиликат! натрш, теля 28 добового нормального твердшня - шдпошдно 0-50 {89-96 МПа).

3 метою пщвшцення мщпост! бетону на шлаколужних в'яжучих нами б> розроблений способ двостадшноТ мехатчно! активаци бетошшх сумндей. Пр цьому способ! в швидгасному змшувач! з! швидкктю 6,0-9,0 м/с активукя спочатку шсок з цементом протягом 10-25 с, пот1м вводять 15-30% води в] маси цементу I продовжують активацио 35-50 с, шсля чого отриману сум!: подаютъ з залишком води в низькошвидюсний зм1шувач, де здшлують великим заиовнювачем.

Як в розробленому способ!, так ! в способ! приготування бетонни сум!шей за штенсивною розд!льною технолопею - ыедолками е те, що ирирк мщност! бетошв за даними способами практично в!дбуваеться тшьки результата ретельного перем!шування, а ефект аморф!зацц поверхневого шар теку не досягаеться, кр!м того при швидкосп активаци 6,0-9,0 м/с можлш використання як др!бного заповнювача т!льки кварцевого шску, тому д аморф!зац1я поверхн! заповнювачхв ¡ншога виду (гранульованого шлак гранатного шдсшу! т. п.) при цих швидкостях практично не вщбуваеться.

Ще одним недодком розглянутих технолопчних ршень притотуванг бетонних сум!шей е те, що воно ведеться за роздшьною технолопею, тобто застосуванням двох змшувачов. Крьм того, дан! технолопчш рипення I забезпечують значного тдвшцення мщносп бетон!в тому, що у швидысног,: зм!шувач! здшснюеться активац!я тшьки розчинноГ складов о!' бетону, велите же заповнювач залишаеться шертпим. Тому була поставлена зада1 удоскопалення способу приготування бетошшх сумшей, коли б за рахунс змши послгдовностх введения компонентов ! технолопчних параметр приготування сум!нн, забезпечувалося п!двищення мщност! бетону ¡, > насл!док цього, значно знижувались витрати цементу.

Поставлена задача виршгусться за рахунок того, що у швидюсш зм!шувач подають одночасно необх!дн! для зам!су др!бний заповнюна в'яжуче ! частину води в ылькосуп 10 - 15% вщ розрахунково! ! здшснюють ' активацио протягом 60-90 с, а пот!м вводять великий заповнювач та части! води, що залишилася, ! продовжують обробку протягом 30-60 с, при чол швидк!сть активаци складае 18-25 м/с. При обробщ розчинно"! складов бетонноТ сумшн з частиною води вщбуваеться аморф!зацк поверх!Й др!бно] заповнювача ! руйнувашш гщратно!" пл!вки цементу з одночасним йо домелом. Кр!м того, в яасладох наявност! частини води ! цементу, шдвищуеты лужтсть середовища, що спричиняе збшыпення розчинносп аморф!зован поверхн! др!бного заповнювача з 6 • 10"1 % до 1,4 • 10'2 % 1 утворення кремнев кислоти Н^БЮ,!, молекули я ко! взаемодкоть з вшьним пдроокисом кальц1 Са(ОН)2, що знаходиться в цемент!, з утворенням пдросилкаив кальцто. I забезпечуе х^лпчну взаемодцо в контактн!й зош др!бний заповнювач - в'яжуче.

Великий заповнювач, потрапляючи у швидюсний зм!шувач, тддаеть механичному впливу. Вхдбуваеться аморф!зац!я його поверхш з утвореню мкротрщин яш забиваються розчинною частиною сумшн, що забезпеч зб!льшення зчеплення розчшпкн складово!' бетону з великим заповнювачем.

Х1м1чна взаемод!я в контактн!й зош др1бний заповнювач - в'яжу* зб!льшення зчеплення розчинноХ складово!' з велиюхм заповнювачем знач)

щвищуготь мщшсть штучного камешо, а перемушування матер1ал1в разного озм1ру 1 щшыгос'п забезпечуе при великих гавидкостях обробки збшьшення емператури сумпш, за рахунок тертя, кр1м того штенсшша обробка шдвищуе днорщшсть бетонних сушшей.

Отримаш результата дослщжень показали, що рацюнальною швидюстю а перифери робочого органу с: швидюсть вщ 18 до 25 м/сек. при час) ктиввацп сулили в межах 90-120 сек. Збтыпення часу аютшзацп сумиш онад 120 сек. ¡стотпо не впливае на прирост мщност! зразк!в. Обробка сумшп ри швидкосй 12 м/сек на периферп робочого органу зм1шувача-активатора не абезпечуе мехашчну актшпзацно сумшп 1, як наслщок, приркт мщност! [атер1ал1в.

Одним з перспсктивних напряммв переробки шлакових розплав!в е иробництво шлаколитих вироб1в, засноване на здатност! шлакового розплаву аповшовати форму 1 при охолодженн1 перетворюватися у вшшвки задано!" юрми.

В таблиц! 5 приведен! основш ф!зико-х!м!чн! ! мехашчш властивост! макового лиття.

Таблиця 5

Ф13нко-хш!чш 1 мехашчш властивосп шлакового лиття _з шлаку В1Д впробнпцтва силшомарганця____

[оказшге Одинищ вим!ру Величина показника

Д!льн!сть кг/м3 2900...3100

Зодопоглинання % 0,21...0,25

Лежа м!цност! при стиску МПа 200...450

Лежа мщност! при вигин! МПа 20...50

Геплопровщшсть при 239 К Зтрати при стиранш (ислотостшмсть Вт/мК кг/м2 % 1,3...1,5 0,1...0,15

! Н2804 92...94

¡НС1 88...91

Тугост!йк!сть % 94...96

Гермостшмсть °С 1100

Однак варто враховувати, що, в специфгеу свого структуроутворення, шаколи-п вироби характеризуються негативиим масштабиим фактором, :> крема, за м!цн!стними характеристиками. Тобто, мщшст показники для убик!в 5x5x5 см ! балочок 4x4x16 см будуть значно (¡под! на 2 порядки) винц, ¡ж мщшсш показники реальних вироб!в, нацриклад, фундаментних блок!в. ак, межа мщност! при стиску кубигав з шлакового лиття досягае 500-600 МПа, той же час натурш випробування ганцевих д!лянок фундаментних блоюв озм1ром 2380x400x580 мм показали, що мвднсть шлаколитого матер!алу кладае 7,5-8,5 МПа. Тому застосування традиц!йних метод!в визначення

мщшсних характеристик вироб1в за результатами випробувань контрольш зразк!в кубиюв 1 балочок для вироб1в з шлакового лиття неприйнятне.

В результат проведених дослвджень нами була розроблена методи; юштв шлаколитих фундаментних блок!в, при якш межа мщност при стис) 11^., МПа (кгс/см2) обчислюеться за формулою:

— Р

Я

де:

Рр - руйшвне навантаження, МН (кгс);

Б - площа випробовувано'У поверхн! блоку;

К - коефицент, що враховуе масштабш фактори I фактор залучеш матер1алу в роботу при випробуваннях (К = 0,72 - для блоюв перетинс 300x580 мм; 0,81 - для блоюв перетином 400x580 мм; 0,90 - для блок иеретином 500x580 мм; 1,00 - для блокгв перетином 600x580 мм).

3 огляду на вшцевикладене 1 результати дослщжень, можна зроби' висновок про те, що, незважаючи на висок! показники мщност! при стиску мщкосгп при вигиш шлакового лиття, промислов1 вироби - плити, блоки ! т. повишн бути армоваю об'емними каркасами.

В шостому роздьч! розгляпут1 питания, пов'язаш з розробкс технолопчних ршень формування структури та властивостей буд1велып матер1ал1в та вироб1в. Основним методом молекулярноУ акустики с вим щвидкост1 1 поглинання звуку в залежност) вщ р!зних фЬичних параметр дослщжувано! системи. Обчислюючи швидгасть звуку на шдстав! Т1С1 чи шш модел1 досл1джувано]" системи 1 лор!Вшоючи результати розрахунгав дослщними даними, можна оцшити правдоподдбшеть використовувано'У моде 1 визначити енерпю взасмодц в систем!. Анал!з показав, що з врахуванням ря, допущень вдалося одержати задов!льну вщповщшеть М1Ж розрахунковою експерименталыюю залежн!стю швидкост! в!д водоцементного вщношеш: Однак прийнята модель не пояснюе екстремальноУ залежност! швидкост! звуь що спостер!гаеться, тд водоцементного в!дношення. Це евщчить про наявн!с в систем! неврахованих взаемодш. Розглянемо, як! взаемодн можуть бу в!дпов!далышми за екстремальний характер залежност! швидкост! звуку в водоцементного вадношення.

В твердому \ газопод!бному компонентах не вадбуваеться взаемодш, я здатш надати залежност! швидкост! в!д В/Ц вщношення екстремальш характер в раший термнз пдратащУ. Взасмод!У, що протжають в рщкш фаз!! границг рдаоУ \ твердо: фаз, можуть мати екстремальний характер залежност под!бним же чином впливати на залежшеть швидкост! поширення коливань г В/Ц вщношення. Вим!ри електрокшетичного потенц!алу цементного п с показали, що при значенн! В/Ц шд 0,28 до 0,31, електрокшетичний потенщ мае максимальне значения. Приблизно при цих же значениях В/Ц швидюс поширення подовжн!х коливань (Сп) мае мппмальну величину.

Таким чином, теоретичн! й експерименталыи досл!дження показа наявшеть нер!вновагих нелшшних процеав на раншй стадп пдрата]

емептно! пасти. Нер1пновагий нелннйний процес взаемодш залежить в!д ифузшних характеристик компонеипв системи 1 вщ розм1р!в елементарного сакш иного простору, обумовлепого, в свою чергу, водоцсментним ¡дношенням ! тошастю помелу цементного клшкера. Кшетика груктуроутворення зпаходиться в залежносп вщ градкнта х1М1Чного отенщалу в систем], що твердк. Розроблсна термодинам1чна схема анализу гану процеЫв взас.модн в систем!, що твердк, враховуе рпш складов! змпш !м!чного потешцалу води як одного з основних компонента рщкоТ фази емснтного ткта. Швидгасть поширення акустичних коливань залежить вщ ггенсивност! нер1вновагого нелшшного процесу. Змпга електрокшетичного отенщалу знаходиться в залежноси тд кшетики твердшня ] дозволяс изначити початок схоплювання цементного т!ста за екстремальним значениям им^рюваиого ¿,- потешцалу, атакож по змЫ градкнта коефщкнта Пуассона.

Одним з найбшын розповсюджених параметр! в контролю кинетики груктуроутворення е швидюсть поширення подовжн!х коливань, що изначаеться ф!зико-механ1чними характеристиками ! об'емннм вм!стом омпоненпв. В процес! структуроутворення зм!нюються лише ф!зико-механ!чн! араметри цементного иста, що визначаюгь змшу акустичних характеристик етону, ! тому найбшыне значения мають досл1дження акустичних парамет^нв ементного иста! 1х зм!на в процес! твердшня.

Час завершения формування коагуляцшно!' структури оцнпоеться змшою оефнцента згасання коливань р!зних частот по-р!зному, але для кожного кладу 1 водоцементного вщношення можна визначити оптималышй д!апазон астот для адекватного контролю початкового перюду твердшня.

Результата вим!ру електропров!дност! цементного иста показали, що ругий максимум змши швидкост! пров!дност! збкаеться з припиненням 1м1чних осциляцш в дослщжуванш систем!. Власне максимум лектропровщност! випереджае за часом початок схоплювання. Отримаш езультати зб!гаються з висновками 1.М. Ахвердова ! Л.М. Маргул!са про алежшсть електричного опору цементних паст вщ мшералопчного складу 1 одоцементного вщношення.

Таким чином, !нтенсивн!сть хьмгших осциляцш залежить вщ одоцементного в!дношення ! активност! цементного клинкера. Акустичш араметри цементного иста з великою точшстю ввдтворюють !нтенсивн!сть :ер!вновагого нелшшного процесу.

По висот! в цементному тк'п ! бетош спостер;гаеться змии градкнта лектричного потенц!алу, що мае поляризацшну природу ! зв'язаний з :ер!вновагими процесами.

Анал!з к!нетики змши електрокшетичного потенц!алу ! коефпцента 1уассона на ранньому етага пдратацп показав можливкть визначення початку ;овторного в!брувапня не залежно вщ м!нералог!чного складу ! одоцементного вщношення бетон!в.

Проведений пор!вняльний анал!з метод!в електороюнетики груктуроутворення, заснований на вим^р! швидкост! поширення акустичних

коливань, коефиценга згасання акустичних коливань, електропроввднос-електрокшетичного потенщалу та коефщшнта Пуассона доз вол рскомендувати методи контролю коефпцснта Пуассона 1 електрокшетично потенщалу для визначення оптимального моменту початку повторно в1брування.

В сьомому роздии наведеш результата впровадження техноло: виробництва буд1велышх матер1ал!в та виробов на основ! металургшних шлаь в буд1вництв1 Технолопчш рнпення з переробки металурлйних шлаюв широ. нпроваджеш на металургшних шдприемствах Украши. Щор1чно в буд1вель матер1али переробляеться бшыд 5 млн. тон шлакових розплав^в, в т.ч.:

граяшлаку - 2500 тис. т;

шлаково\' пемзи - 300 тис. т;

щебеню, теку 1 шщано- щебеневоТ сумйш - 2200 тис. т;

шлаколитих вироб1в - 20 тис. т.

Проведения комплексу науково-дослщних робгг дозволило ГПкопольському завод! феросплашв оргашзувати повний цикл виробницт буд1вельпих матер1ап1в 1 вироб1в - гранульованого шлаку, шлаково\' пем-щебешо, шску 1 шщано-щебеневоТ сумшл, шлаколитих виробш. В майбугаьо; нам1часться оргашзувати виробництво шлаковата.

Переробка шлаив в будшельш матероали дозволяе вирппувати р важливих народпо-господарських питань:

- знизити соб1вартеть виробництва метал'¡в;

- збер)"гати орЕП земт, як; використовуваються гид шлаков! вадвали;

- знизити соб1вартоть виробництва в'яжучих;

- знизити соб^варткть виготовлепня бетонних та зашзобетонних внроб!

- знизити соб1варт1сть виконання загальнобуд!вельних робгг 1 дорожньс бу;пвшщтва;

- полшшити екололчну обстановку;

-зберегти земл1, яй видшяються шд В1дкриття кар'ер!в по видобут нерудних буд!велыщх матер!"ал1в.

Еконоы1ч1ШЙ ефект вщ використання вщход5в метал урпш нромисловосп складаеться з ефекту в1д скорочення економ1чних втрат, 1 наносяться навколшдньому середовищу складуванням в(дход!в у в!двала) ефекту в!д одержання продукци з в'одходш промисловосп ("Методика по оцп економ1чно1 ефективносп використання твердих выходов виробництва споживання").

ЗАГЛЛЬН! висновки

1. В дисертацп наведан теоретичне узагальнення \ нов1 шгрнпег пауково-техшчних проблем, що полягають в розвитку теорегичних ось переробки шлакових розплавш у бу;пвельш матер1али, розробш наукот положень 1 принципов створепня технолопчних рпиепь по виробницт штучних буд!вельних матергал1В на основ1 В1ДХ0Д1В металурпй промисловосп.

2. ГПдтверджено, що структура шлакових розплав!в е сумпшлю 1мплексних ашошв р1зпого складу, основш ф!зико-мехашч1Й властивосп я коУ вначаються наявшстю вшьного та зв'язаного кисшо, який вноситься лакоутворгоючими окислами, 1 з урахуванням цього доведено, що зм!шуванг:я лаюв з Ух р1зшш процентним вмютом викликае штенсифкащго процеав [фузп 1 масообмшу, що в свою чсргу обумовлюс зниження вязкосп 1 мператури кристал1зац!У шлакового розплаву ¡, як наслщок, шдвищення ^равл^чноУ активноси гранульованого шлаку за рахунок большого виходу лофази.

3.Розроблеш спещалын методики: методика визначепня електромапптноУ ;тивност1 систем в пронес 1 структуроутворення (гщратацн, депдратащУ, шстагпзащУ), методика визначення резонансних характеристик ¡ектромапптного поля структуроутворення, методика визначення [ектромагштноУ активное« материал]в 1 Ух комнозицш при дн гцбрагш, як! [тли в основу розробки метод! в контролю 1 управлшня властивостями опвелышх матер!ал!в та вироб!в.

4. Знайшли подальший розвиток уявлення про электрокшетичну та (ектродинам1Чну актившеть систем коло'щноУ дисперсност1 в процеЫ Ух ■руктуроутворення та руйнування структури. Встановлено, що руктуроутворення штучних сшпкатних буд1велышх магер1ал1в 'проводжуеться випромппованням електромагштного поля в герцевому алазош, яке мае пол1частотний характер. Частотний спектр електромагштного зля структуроутворення цементноУ пасти складае 19,4; 21; 24; 29; 35 Гц, а )ьохкалвшевого силикату - 18; 24 1 38 Гц в д!апазош частот вщ 14 до 40 Гц. иявлено, що при дн' в1брацп на неструктуроваш I слабоструктуроваш системи шикае електромагштне поле В1бращУ, яке мае частота! характеристики, що нгаються з частотою дп вхбращУ. При в!броущ'|льнсшп розчинних сум!шей з ютотою 21 Гц спостеркаеться приркт м!цност! зразив на 8-10% в пор!внянш зразками, яп тброушЫыповались з частотою 50 Гц, в той же час при броущшьненн! з частотою 17-19, 24-25, 28-29 Гц спостерщаеться спад ¡цносп на 5-7%.

5. Теоретично розроблеш та експериментально обгрунтоваш технолопчн! ринципи сшльноУ переробки металургшних шлак!в р1зних вид1в, що тходяться в р!зних агрегатних станах. "Модифкованнй" гранульований шлак, шй одержують при сшлыпй переробц! доменних 1 сталеплавильпих шлак! в ае пдравл1чну активн1сть на 30-80% вищу в пор!внянш з доменним жнульованим шлаком, що дозволяе скоротити на 10-15% витрати кл!нкера ри виробництв! цемент!в! збшынити продуктившеть кульових млин1в на 20%. результат! проведених дослщжснь розроблен! математична модель 1 програма вя числових розрахунюв процес!в тепломасообм!ну в шлакових розплавах.

6. Вдосконалеш способи стаб!л!зац1У структури твердих шлагав 1 уд!велышх матер!ал!в на Ух основ! - щебешо, щебенево-шщаноУ сум!ш! за ахунок пошарового охолодження в розчшн плаву дикарбонових кислот, що озволяе знизити кшыасть зерен, що рознадаються до 3%.

7. Розроблеш та вдосконалеш технолог^' виробництва будшсльн матер1агнв з металурпйних шлайв: щебешо, nicKy, шщано-щебеневоТ сумн шлаковоУ пемзи, гранульованого шлаку, в тому числ! бетошв на ix ochobí

8. Розвинут! уявлення про фпшсо-хгадчну та мехашчну активад бетонних сумйней, в тому числ) i з пикористанпям металурпйних шлайв, п цьому ращональною швидйстю на периферн робочого органу змпнува1 активатора роторного типу е швидйсть в1д 18 до 25 м/сек при 4aci активна cyMÍini в межах 90-120 сек. Збшьшення часу актив1зацй сумши понад 120 с< íctotho не впливае на прирост мщностт Проведеш дослщження показали, i дифузшш макропотоки íoiiíb призводять до шшотропй' ф^зико-мехашчн властивостей цементного каменю, про що свщчать pi3iri швидкосп поширен подовжшх акустичних коливань в pi3Hiix перетинах зразка цементного камен XÍMÍ4HO шертш добавки, що е акцепторами електрошв значною Mipt впливають на шгенсившсть дифузшних потойв i кшетику пдратацн в цшол Швидйсть идратаци визначаеться штенсившстю мжродифузшних потойв М1жфаз!нй гранищ. Зайнчення ефекту уповшьнегшя пдратацн пов'язане м1сцевими розривами екрануючо'Г шйвки i збшыненням штенсивно«

MÍ КрОДифуз) ЙШГХ ПОТОЙВ.

9. На пщстав! проведених теоретичних i експериментальних дослщже розроблений ряд нормативних документов по виробництву буд!вельн матер1ал1в i Bnpo6ÍB на ochobí металурпйних шлайв i використанню íx буд1вництвь В повному обсяз1 номенклатури, одержуваних на оснс металурпйних шлайв бу/цвельних матер1ал1в i BtipooÍB, результати дослщже вировадже£и в ВАТ "Шкопольський завод феросплав5в". Дошпдно - промислс icmrra сшльноТ переробки металурпйних шлайв р1зних передшв, i знаходяться в piaíiHX агрегатних станах (на приклад! твердих сталеплавильн шлайв i розплаву доменних) проведен! в умовах металургшного комбша "Кривор1жсталь" ím. B.I. Лешка i Кривор1зького цементно-прничого комбша Економ1чний ефект ввд впровадження результата робота в 1999 р. по В У "Шкопольський завод феросплав^в" склав бшыд 20 млн. грн.

Ochobiií положения дисергацн опубласовано в наступиих роботах:

1. Напрямки i перспективи використання вщходдв металурпйн прничорудно! та xÍMÍ4iioi промисловосп в буд)вництв1 / Большаков В Бондаренко Г.М., Головко A.I., Зтьберман О.Ю., Кривенко П.] Невсдомський В.О., Ншфоров О.П., Щербак С.А. -Дшпропетровськ: ПДАБ 1998.-101 с.

2. Металлургические шлаки в строительстве / Большаков В. Борисовский В.З., Глуховский В.Д., Кривенко П.В., Никифоров А.) Щербак С.А.-Днепропетровск: ПГАСА, 1999. - 114 с.

3. Структурообразование силикатных систем /Большаков В.] Головко А.И., Коваль A.B., Мустафин Ю.И., Щербак С.А. - Днепропетровс Gaudeamus, 2000.-112 с.

4. Напрямки i перспективи використання вщход1в металурпйн прничорудно! та xímíhho'í промисловоси в буд1вницш (Видання дру:

равлене та доповнене). Навчалышй послбник. / Большаков B.I., дарепко Г.М., Головко АЛ., 31льберман О.Ю., Кривенко 1I.B., ¡едомський В.О., Ншфоров О.П., 1Шмон М.Т., Щербак С.Л. шропетровськ: Gaudeamus, 2000. -140 с.

5. Большаков В.И., Головко А.И., Зильберман А.Ю., Шимон Н.И., рбак С.А., Рудеико Н.П., Горбенко В. Особенности переработки шлаковых плавов в строительные материалы. // Проблемы современного ериаловедения (Материаловедение, строительство и отраслевое циностроение). - Днепропетровск, ПГАСА, 1998, вып. 7. С. 182 - 184.

6. Большаков В.И., Бондаренко Г.Н., Бычков С.А., Головко А.И., ьберман А.Ю., Кривенко П.В., Неведомский В.А., Никифоров А.П., :мон Н.И., Щербак С.А. Механизм структурообразования шлаковых оительпых материалов из шлаковых расплавов. // Проблемы современного ериаловедения (Материаловедение, строительство и отраслевое циностроение). - Днепропетровск, ПГАСА, 1998, вып. 7. С. 190 - 195.

7. Большаков B.I., Бичков С. А., Зшьберман О.Ю., Кривенко П.В., рбак С.А. Мехашзм структуроутворения шлакових буд!вельних Maxepiajriii п 1кових розшкийв. // 11аучныс труды Приднепровской государственной демии строительства и архитектуры. - Днепропетровск, ПГАСА, 1997, 1.2, часть 4. С. 3-7.

8. Большаков В.И., Никифоров А.П., Щербак С.А. Переработка галлургических шлаков для строительства. // Весник Академии оительства Украины. -Киев, 1997, вып.З. С. 68-72.

9. Большаков В.И., Бычков С.А., Головко А.И., Зильберман А.Ю., кифоров А.П., Щербак С.А. Физико-химические особенности переработки аковых расплавов. // Проблемы современного материаловедения атериаловедение, строительство и отраслевое машиностроение), гепропегровск, ПГАСА, 1998, вып.7. С. 184-188.

10. Никифоров А.П., Большаков В.И., Щербак С.А. Теоретические ювы комплексной (совместной) переработки металлургических шлаков личных переделов. // Проблемы современного материаловедения. 1епропетровск, ПГАСА, 1997. С. 7-13.

11. Большаков В.И., Коваль A.B., Люборец И.И., Неведомский В.А., кифоров А.П., Щербак С.А. Особенности производства шлаколитых идаментных блоков. // Проблемы современного материаловедения, кпропетровск, ПГАСА, 1997. С. 14-15.

12. Большаков В.И., Бычков С.А., Неведомский В.А., Никифоров А.П., :рбак С.А. Основы технологии производства шлаколитых изделий из шлаков шкомарганца.// Проблемы современного материаловедения атериаловедение, строительство и отраслевое машиностроение), гепропетровск, ПГАСА, вып.7, 1998. С.188-190.

13. Мустафин Ю.И., Диброп Г.Д., Селезень В.А., Щербак С.А. Влияние «фазных электрических потенциалов на пластическую прочность щентрированных дисперсных систем: // Реология бетонных смесей и ее шологические задачи. -Юрмала, 1981. С. 196 - 198.

14. Пехорошев A.B., Щербак С. А, Энтин З.Б. Зависимо гидравлической активности цемента от величины электрохимически потенциала: // Краткие тезисы докладов на IV Всесоюзн. совещании по хими технологии цемента. -М.: 1982. С. 59.

15. Жаворонков Н.М., Нехорошев A.B., Гусев Б.В. Баранов А Холпанов Л.П., Щербак С.А. Свойство коллоидных систем генериров низкочастотный переменный ток. //ДАН СССР, т. 270, № 1, 1983. С. 123 - 12

16. Крохин А.М., Щербак С. А. Влияние структуры поров пространства автоклавного ячеистого бетона на характер его температур влажностных деформаций // Долговечность конструкций из автоклави бетонов. Тезисы докладов V Республиканской конференции, 4.1, -Вильм 1985. С. 186-190.

17. Нехорошев A.B., Щербак Е.В., Щербак С.А. Композициош материалы на основе кремнеземистых отходов промышленное //Строительные материалы на основе отходов отраслей промышленное!! энергосберегающие технологии. -Липецк, 1986. С.18.

18. Одинцов Б.Н.. Зажарский И.К., Щербак С.А. Перспектт применения отходов сталеплавильного производства в строительс //Строительные материалы на основе отходов отраслей промышленное!'! энергосберегающие технологии. —Липецк, 1986 С.142.

19. Тельянов A.B., Эрмаятраут В.Р.,Щербак С.А. Актива! растворной части бетонных смесей // Бетон и железобетон - ресурсо-энергосберегающие технологии. Материалы X Всесоюзной конференции бетону и железобетону. Казань, октябрь 1988. -Киев, 1988. С. 337.

20. Гунчак В.И., Гавриленко A.A., Щербак С.А. Опыт перерабо-шлаков ферросплавного производства в пористые заполнители для бето] //Развитие производства и применения легких бетонов и конструкций из гап том числе с использованием промышленных отходов. Тезисы докладов Всесоюзной конференции по легким бетонам. - Ереван, 5-7 августа, 1985, -Стройиздат, 1985. С. 18.

21. Тельянов A.B., Эрмантраут В.Р., Деревянко С.А., Щербак С Композиционная бесцементная смесь для производства строитель! материалов // Республиканский межведомственный сборник. Вып. 31, — Ki 1991. С. 12-16.

22. Одинцов Б.Н., Зажарский И.К., Щербак С.А. Перспект* расширения применения отходов металлургического производства строительстве // Проблемы развития материально-технической б; строительства. - Киев, 1986. С. 87-90.

23. Щербак С.А. Основы твердения бесцементных бетонов неавтоклавных условиях // Применение эффективных материалов конструкций в сельском строительстве -М., 1984. С. 82-84

24. Щербак С.А. Перспективы производства строители маьтериалов из отходов металлургической промышленности Украг //Кавказ-92. Материалы XXIV Международной конференции по бетон} железобетону - М., Стройиздат, 1992. С. 218 -220.

25. Тельянов A.B., Деревянко С.А., Эрмантраут В.Р., Щербак С.А. сцементные строительные материалы на основе металлургических шлаков 1авказ-92. Материалы XXIV Международной конференции по бетону и лезобетону. - М., Стройиздат, 1992. С. 220 -222.

26. Зажарский И.К., Тельянов A.B., Щербак С.А. Использование эричных продуктов Никопольского марганцево-рудного бассейна для лучения заполнителей для легких бетонов // Пути использования вторичных сурсов для производства строительных материалов. Материалы Всесоюзного ординационного совещания. - Чимкент, 1986. С. 45.

27. Баранов А.Т., Нехорошев A.B., Щербак Е.В., Щербак С.А. ¡ханизм формирования структуры композиционных строительных териалов из кремнеземистых отходов промышленности // Пути пользования вторичных ресурсов для производства строительных териалов. Материалы Всесоюзного координационного совещания. -Чимкент, 86. С. 62

28. /Большаков В.И.., Коваль A.B., Кривенко П.В., Люборец И.И., :ведомский В.А., Никифоров А.П., Щербак С.А. Актуальные проблемы оизводства строительных материалов из шлаков ферросплавного оизводства // Проблемы современного материаловедения. - Днепропетровск, "АСА, 1997. С. 15-16.

29. Большаков В.И.., Коваль A.B., Кривенко П.В., Люборец И.И., :ведомский В.А., Никифоров А.П., Щербак С.А. Проблемы создания роительных материалов из шлаков ферросплавного производства // Весник садемии строительства Украины, вып.З. - Киев, 1997. С. 72 - 73

30. Большаков В.И., Головко А.И., Неведомский В.А., шифоров А.П., Шимоп II.И., Щербак С.А. Строительные изделия из гакового литья // Проблемы современного материаловедения [атериаловедение, строительство и отраслевое машиностроение), непропетровск, ПГАСА, вып.7, 1998. С. 195-196

31. Большаков В.И.., Бычков С.А., Кривенко П.В., Никифоров А.П., имон Н.И., Щербак С.А Комопозиционные бесцементные строительные териалы на основе металлургических шлаков // Проблемы современного териаловедения (Материаловедение, строительство и отраслевое шиностроение). - Днепропетровск, вып.7, 1998. С.197-199.

32. Большаков В.И., Зильберман А.Ю., Кривенко IIB., жифоров А.Г1., Петропавловский О.Н., Щербак С.А. Эффективность пользования шлаков сталеплавильного производства для щелочных вяжущих Научные труды Приднепровской государственной академии строительства и хитектуры. - Днепропетровск, ГТГАСА, вып.2, часть 4, 1997. С. 104-113.

33. Щербак С.А. Особенности производства строительных материалов металлургических шлаков // Проблемы современного материаловедения

[атериаловедение, строительство и отраслевое машиностроение), непропетровск, ПГАСА, вып.8, часть 2, 1999. С.149-154.

34. Большаков В.И., Щербак С.А. Электрокинетический потенциаг кинетика структурообразования // В ¡сник ПридшпровськоУ' державно!" акаде буд1вництва та арх!тектури. - Дншропетровськ, ПГАСА, №¡1, 2000. С. 9-14.

35. Щербак С.А. Теоретические основы переработки металлургическ шлаков различных переделов // Строительство, материаловеден машиностроение. - Днепропетровск, GAUDEAMUS, вып.Ю, 2000. С.290-295.

36. Большаков В.И., Куцин B.C., Неведомский В.А., Зильберман A.I Щербак С.А. Шлаколитые фундаментные блоки // Строительст материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск, GAUDEAMUS, bi 10, 2000. С.295-296.

37. Большаков В.И., Борисовский В.З., Кривенко П.В., Неведомск В.А., Зильберман А.Ю., Щербак С.А. Проблемы производства строительп материалов из ишаков ферросплавного производства // Строительст материаловедение, машиностроение. - Днепропетровск, GAUDEAMUS, вып. 2000. С.296-297.

38. Большаков В.И., Швец H.A., Шимон Н.И., Щербак А. Щербак С.А. Композиционные бесцементные строительные материа //Строительство, материаловедение, машиностроение. - Днепропетров GAUDEAMUS, вып.Ю, 2000. С.303-310.

39. Большаков В.И., Швец H.A., Шимон Н.И., Щербак С.А. Влшп температурных воздействий на электромагнитную активность силиката систем // Строительство, материаловедение, машиностроен -Днепропетровск, GAUDEAMUS, вып.Ю, 2000. С.310-312.

40. Способ тепловой обработки строительных изделий: A.c. №11443 СССР. МКИ С 04 В 15/00 / А.В.Нехорошев, А.Т.Баранов, Б.В.Гус

B.С.Миронов, С.А.Щербак. -4062328/29-33; Заявлено 14.12.19 Опубликовано 8.11.1984; Бюл.№33. - 28.

41. Способ получения щебня из сталеплавильных ншаков текущ выхода: A.c. №1432027, СССР AI, МКИ С 04 В 5/02 / И.К.Зажарск А.В.Тельянов, Г.А.Ткаченко, С.А.Щербак. - 4150841/29-33; Заявда 24.11.1986; Опубл. 22.06.1988, Бюл.№39. - 25

42. Установка для получения шлаковой пемзы: A.c. №1502503, СС AI, МКИ С 04 В 5/00 / А.В.Тельянов, И.К.Зажарский, Г.С.Шепель, С.А.ЩерС 4296458/23-33; Заявлено 19.08.1987; Опубл. 22.04.1989, Бюл.№31. -27.

43. Способ приготовления бетонной смеси: А. с. №1615167, СССР . МКИ С 04 В 40/00 / П.А.Зинчук, А.П.Никифоров, А.В.Тельянов, Е.В.Щере

C.А.Щербак, В.Р.Эрмантраут, А.В.Ягупов - 4477071/23-33; Заявлю 20.07.1988; Опубл. 12.08.1990, Бюл.№47,-27.

44. Пат. 20262 Украши , МКИ С 04 В 40/00. Cnoci6 приготувш бетонних сумппей / РФ.Кошман, ЮЛ.Денищик, М.В.Савицький, О.В.Тел'яг С.О.Дерев'янко, В.РЧернишов, С.А.Щербак. Прюритет 20.12.1S зареестровапо 15.07.1997.

АПОТАЦ1Я

Щербак С.А. Паукогп основа керування структурою буд1велышх 1тер1ал1в та вироб!в на оспов1 металурпйних шлактв. - Руконис.

Дисертащя на здобуття паукового ступеня доктора техшчних наук за ещальшстю 05.23.05 - Буд1велып матер1али та вироби. - Придншровська ржавна академ1я буд1вництва та архпектурн, Дншропетровськ, 2000.

Дисертац1я прнсвячена розробкам теоретичних основ процес!в руктуроутворення будтельних матер!ал!в та вироб1в з металурпйних шлакт'в. доведен! досл!дження дозволили розробиги технологно сшлыгоУ переробки гсагав ргзних вщцв в основ! якоУ лежить р!зниця в процентному вмюп ггакоутворюючих окиашв, що дозволяс в результат! Ух дифуз!У змшювати так! астивост! шлакових розплав!в як в'язк!сть ! температура кристал!зац!!'. /1одиф!кований" грапульонаний шлак, який одержують при сп!льн!й рсробщ доменнпх ! сталеплавильних шлак!в мае пдран;пчну активн!сть на '-80% вищу в пор!внянн! з доменним гранульованим шлаком, що дозволяе оротити на 10-15% витрати кл!нкера при виробництв! цемент!в ! зб!льшити юдуктивн!сть кульових млишв на 20%. Встановлено, що структуроутворення гучних сил1катних буд!вельних матер!ашв супроводжуеться промшюванням електромагн!тного поля в герцевому д!апазош, яке мае тачастотний характер. Виявлепо, що при д!У в!брацп на неструктурован! ! абоструктуроваш системи виникае електромагн!тне поле в!бращУ, яке мае стотн! характеристики, що збкаються з частотою д!У в!брацп. На шдстав! юведених теоретичних ! експериментальних дослщжень розроблен! рмативш документа з виробництва буд!вельних матер!ал!в ! вироб!в на нов! металурпйних шлак!в! використання Ух в буд!вницт.

Ключов1 слова: буд!вельн! матер!али та вироби, металурпйш шлаки, руктуроутворення, ф!зико-х!м!чш та механ!чн! властивост!, х!м!чна та :хашчна активац!я, зм!шування р!зних шлак!в.

АННОТАЦИЯ

Щербак С.А. Научные основы управления структурой строительных (терналов п изделий на основе металлургических шлаков. - Рукопись.

Диссертация на соискание степени доктора технических наук по ециальности 05.23.05 - Строительные материалы и изделия. -шднепровская государственная академия строительства и архитектуры, гепропетровск, 2000.

Диссертация посвящена разработкам теоретических основ процессов руктурообразования строительных материалов и изделий из таллургических шлаков. Структура шлаковых расплавов представляет собой :есь комплексных анионов различного состава, основные физико-хапические свойства которой определяются наличием свободного и

связанного кислорода. При оценке технологических режимов иерерабоч металлургических шлаков основным критерием является содержаг шлакообразующих окислов: СаО, А120з,8Ю2, РеО, Ге20з, 1У^О, МпО и серы, содержаншо основных окислов шлаки металлургического произволе подобны. Однако по процентному содержанию шлакообразующих окис; шлаки различных переделов и производств значительно отличаются друг друга, что определяет основные свойства шлаковых расплавов - вязкое температуру кристаллизации, температурный интервал жидкоподвижнос Различие в процентном содержании шлакообразующих окислов открыв; возможность путем смешивания шлаков различного вида изменять та! свойства шлаковых расплавов как вязкость и температура кристаллизации. Т при смешивании расплава доменного шлака с твердым сталеплавильным, счет разницы в концентрациях шлакообразующих окислов возникает градш их химической концентрации, что приводит, к интенсивной диффу; шлакообразующих окислов и снижению вязкости расплава. Проведеш; производственные испытания по совместной переработке доменных сталеплавильных шлаков показали, что полученный при эч «модифицированный» гранулированный шлак отличается по своим свойстг от доменных гранулированных шлаков, что позволяет сократить рас? клинкера на 10-15% и увеличить производительность шаровых мельниц 20%. Внедрение технологии совместной переработки доменных сталеплавильных шлаков и использование в строительстве получаемых из 1 материалов позволит получить экономический эффект 2,0-2,5 грн. на 1 изделий и сэкономить 10 кг металла и 5 кг цемента. Процес структурообразования силикатных систем сопровождаются рядом физи: химических взаимодействий и, как следствие этого, генерацией электричесю потенциала структурообразования. Исследования химических взаимодейсп показали, что наряду с известными электрокинетическими явления; химические реакции могут сопровождаться генерацией в колебательн контуре высокочастотной э.д.с. и тока. Однако, это свойство реагируюп веществ, характерное для взаимодействия на атомно-молекулярном уровне, рассматривается с позиций структурообразующих процессов, таких ] диспергирование, коагуляция, конденсация, кристаллизация. Ашг осциллограмм различных систем позволил предположить, 1 электромагнитное поле структурообразования при диспергировании коагуляции носит поличастотный характер, т.е. является результируюш полем нескольких моночастотных полей. Определение час электромагнитного спектра является важным для понимания процео структурных изменений систем коллоидной дисперсности, являющи: основой строительных материалов. При вибровоздействии частицы матери: приобретают электрический заряд поверхности за счет соударений, разруше! поверхностного слоя и т.д., что приводит к возникновению электромагнита! поля вибрации. Исследовались различные материалы и их смеси, наприм песок, гипс, цемент, вода, полистирол и др. Обработка данных эксперимен показала, что при вибровоздействии в материалах возникает электромагнит]

не вибрации, причем частотные характеристики его совпадают с частотой Зровоздействия, однако характер осциллограмм, а следовательно и поля, для кдого материала свой. Исследования свойств электромагнитного поля эрации показали, что величина электродинимического потенциала вибрации, крируемого этим полем, зависит от многих факторов, например: состава, мьной поверхности, наличия жидкой фазы, частоты вибровоздействия и т.д. едует отметить, что электромагнитное поле возникает при вибровоздействии любые системы, как жидкие, так и твердые, неструктурированные и ^структурированные. Проведение комплекса научно-исследовательских 5от позволило на Никопольском заводе ферросплавов организовать полный кл производства строительных материалов и изделий - гранулированного гака, шлаковой пемзы, щебня, песка и песчано-щебеночной смеси, [аколитых изделий. В будущем намечается организовать производство [аковаты. Переработка шлаков в строительные материалы позволяет решать I важных народно-хозяйственных вопросов: снизить себестоимость эизводства металлов; сохранять пахотные земли, используемые под ¡аковые отвалы; снизить себестоимость производства вяжущих и зестоимость изготовления бетонных и железобетонных изделий, а также жмость производства общестроительных работ и дорожного строительства; учшить экологическую обстановку; сохранить земли, выделяемые под фытие карьеров по добыче нерудных строительных материалов. На яовании проведенных теоретических и экспериментальных исследований фаботан ряд нормативных документов по производству строительных териалов и изделий на основе металлургических шлаков и использованию их троительстве. Экономический эффект от внедрения результатов работы в 99 г. только по ОАО "Никопольский завод ферросплавов" составил более 20 н. грн.

Ключевые слова: строительные материалы и изделия, металлургические [аки, структурообразование, физико-химические и механические свойства, мическая и механическая активация, смешивание разных шлаков.

SUMMARY

Scherbak S.A. Scientific principals of building materials and products structure nagement on the basis of metallurgical slags. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of jirieering science behind a speciality 05.23.05 - Building materials and products. -'ridneprovsk state academy of construction and architecture, Dnepropetrovsk, 30.

The dissertation is devoted to the development of theoretical principals of jcesses of structureformation of building materials and products from metallurgical gs. The carried out researches had allowed to develop the technology of joint Kcssing of slags of different kinds in which basis the difference in percentage gefoaming oxides lays. That allows as a result of their diffusion to change such

properties of slag fusions as the viscosity and the crystallization temperature. "Modii granulated slag, which is being received at joint processing of blasting and steelsme] slags, has hydraulic activity on 30-80% higher in the comparison with the bias granulated slag. In the result we can reduce the clinker expence at manufacture cements on 10-15% and to increase the productivity of sphere-mills on 20 %. established, that structureformation of artificial silicate building materials accompanied by radiation of an electromagnetic field in the gertz range, which polyfrequency character. It is revealed, that at an action of vibration on non-structi and weak-structured systems the electromagnetic field of vibration appears, which the fr equency characteristics coinciding with the frequency of action of vibration, the basis of carried out theoretical and experimental researches some norm; documents on manufacture of building materials and products the metallurgical f and their use in construction were developed .

Key words: building materials and products, metallurgical slags, structurefoam pliisical-chemical and mechanical properties, chemical and mechanical activat mixing of different slags.

ПДАБтаА

Пццгасапо до друку 18.10.2000. Формат 60x84/16

2,5 п.л. Тираж 100 прим. Замовлення № 386. Безкоштовно.

49600, м.Дншропетровськ, вул. Чернишевського,24а Придншровська державна академ1я буд!вництва та архггектури