автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Отделочные материалы на основе стекло-известково-гипсового вяжущего

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ КО!&1УНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА Й СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

ОТЛАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СТЕКЛ0-ИЗВЕСТК0В0-ГИПСОВОГО ВЯьУЩЬГО

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ГОРЯЕВА Галина Нарановна

УДК 531.332

Москва 1992

Работа выполнена в Московском гидромелиоративном институте

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

СИНЯКОВ в.к.

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

ВЛАСОВ В.В.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

ЫЕРКИН А.П.

кандидат технических наук ВЛАДИМИРОВ А.Л.

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский

институт строительных материалов ( ВНИИСТРОЫ )

Защита состоится "{Ч 1992 года в часов на

ааседании специализированного совета К 063.08.01 по аащите кандидатских диссертаций в Московском институте коммунального хозяйства и строительства по адресу: 109809, ГСП, Москва, 1-29, Средняя Калитниковская ул., д.ЗО, МИКХжС, актовый зал.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке Московского института коммунального хозяйства и строительства.

Автореферат разослан " "_ 1992 года

Ученый секретарь специализированного сов<

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для облицовки гражданских и промышленных зданий используются декоративные плиты из природного камня, керамические плитки, лакокрасочные материалы, искусственные декоративные плиты на основе белых, цветных цементов и отходов пиления природных камней. Применение указанных отделочных материалов в современном строительстве имеет свои преимущества и недостатки. В частности, применение облицовочных изделий из природного камня из-за высокой стоимости и дефицита ограничено и допускается только при строительстве уникальных объектов. Производство декоративных плит на основе белых цементов и дробленного щебня из природных камней в настоящий момент значительно сократилось ввиду острейшего дефицита и повышения цен на материалы. Технология керамических плиток базируется на использовании высококачественных сырьевых ресурсов и больших топливно-энергетических затратах.

В связи с вышеизложенным, перспективным направлением развития производства декоративно-отделочных материалов является разработка ресурсосберегающих технологий с широким использованием вторичного сырья. Анализ отечественных и зарубежных исследований показывает актуальность разработки отделочных материалов с использованием неутилизированных отходов стекольного и строительного производства, разрешающей важную народнохозяйственную задачу -экономию дефицитных, дорогих сырьевых материалов и охрану окружающей среды. Известен опыт получения вяжущих композиций с применением боя техногенных стекол для изготовления бетонных и отделочных материалов по технологии, включающей автоклавную обработку изделий. Однако их производство требует сложного технологического оборудования и строительства котельных для выработки пара высокого давления.

Таким образом, разработка бесклинкерных вяжущих композиций и малоэнергоемкой технологии декоративно-отделочных изделий на основе стеклобоя, не уступающих по физико-техническим и декоративным свойствам традиционным, является актуальной задачей.

Работа выполнена по плану НИР Московского гидромелиоративного института (тема 26-10) в соответствии с Межвузовской научно-технической программой Госагропрома СССР на 1986-1990 годы по проблеме 06.12 "Разработка известьсодержащих бесцементных вяжущих и легких пористых заполнителей на основе боя стекла, декорагивно-

отделочных и легких бетонов".

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлась разработка бесклинкерного вяжущего и неавтоклавных декоративно-отделочных изделий на основе техногенных стекол.

достижение поставленной дели потребовало решения следующих частных задач:

- теоретического обоснования возможности получения безобжигового вяжущего с использованием боя техногенных стекол и монолитного силикатного композита на основе СИГВ и активных алюмо-силикатных заполнителей в условиях тепловлажностной обработки;

- определения взаимосвязи технологических факторов с основными свойствами стекло-известково-гипсового вяжущего;

- оптимизации состава стекло-известково-гипсового вяжущего;

- определения влияния алюмосиликатной составляющей на активность стекло-известково-гипсового вяжущего;

- исследования структуры цементирующих новообразований стекло-известково-гипсового вяжущего;

- изучения влияния характера и гранулометрического состава заполнителей на свойства декоративного бетона на основе СИГВ;

- разработки рациональных составов декоративных бетонов на безобжиговом СИГВ, исследования физико-механических и декоративных свойств неавтоклавных отделочных материалов на его основе;

- разработки нормативных документов на производство стекло-известково-гипсового вяжущего;

- разработки технологических рекомендаций на производство отделочных плит на основе СИГВ и его опытно-промышленного опробования;

- обоснования технико-экономической эффективности производства и применения стекло-известково-гипсового вяжущего и декоративно-отделочных плит на его основе.

Научная новизна работы:

- обоснованы теоретические предпосылки возможности получения безобжигового стекло-известково-гипсового вяжущего;

« выявлен механизм процессов взаимодействия СИГВ с активными алюмосиликатными заполнителями при формировании искусственного силикатного композита;

- определено существенное влияние суяьфагсодержащей фазы

на растворимость аморфного кремнезема искусственных стекол, способствующее повышению активности СИГВ;

- установлена взаимосвязь влияния дисперсности и температуры ТВО на прочность силикатного камня СИГВ;

- получены аналитические зависимости, характеризующие взаимосвязь технологических факторов с основными свойствами сгекло-известково-гипсового вяжущего;

- установлено влияние характера и гранулометрического состава заполнителей на свойства декоративного бетона на основе СИГВ.

Практическое значение работы

Определены рациональные составы декоративных бетонов на основе СИГВ и кирпичного щебня, исследованы их физико-механические и декоративные свойства.

Производсгьо отделочных материалов на СИГВ и кирпичном щебне с использованием ТВО обеспечивает получение изделий средней плотностью 1690-1730 кг/м3, прочностью при сжатии после ТВО ¿3-28 Ша, после высушивания - 27-32 лПа, водостойкостью 0,79-0,81, морозостойкостью ¿5-35 циклов, которые'можно применять для внутренней облицовки зданий. Поверхностная гидрофобизация плит крем-нийорганическими соединениями ГЮа-Ю и ФЭС 113-63 повышает морозостойкость до 50 циклов и исключает образование высолов на их поверхности, что позволяет применять отделочные плиты на основе СИГВ и кирпичного щебня для наружной отделки зданий.

На основе СИГВ и керамзитового гравия получены легкие бе- • гоны марок 100 и 150 (класса по прочности В 7,5 и В 1^,5) средней плотностью 1240-1430 кг/м3, водопоглощением П-13>2 по массе

и М__ 35 и крупнопористый бетон класса В 5 средней плотностью / ч «

350-870 кг/м , водопоглощением 14д> по массе и Нг ¿5, которые мор ^

гут быть использованы в качестве стеновых ограждающих копсгрукций в сельском гражданском и индивидуальном строительстве.

Реализация. На заводе Ш1иК-6 ГПО "Узстройиндустрия" г. Бухары выпущены и испытаны опытные партии отделочных плит и легких керамзитобетонных блоков на основе бесклинкерного СИГВ.

На основании проведенных исследований и опытно-промышленного опробования разработаны технологический регламент и технические условия на производство сгекло-известково-гипсового вяжущего.

Применение СИГВ вместо белого цемента при производстве от-

делочных плит позволяет снизить себестоимость продукции на 5С$.

Намечено организовать в г.Бухаре на заводе ЕБИиК-6 технологическую линию по производству отделочных плит на основе отходов строительного производства (протокол-соглашение от ¿8.09.90г.).

На защиту выносятся:

- обоснование научно-практических предпосылок получения безобжигового вяжущего на основе техногенных стекол в условиях извесгково-сульфатной активизации;

- данные экспериментальных исследований физико-механических свойств сгекло-известково-гипсового вяжущего;

- графические модели, устанавливающие влияние технологических факторов на свойства СИГВ;

- результаты исследований структуры цементирующих новообразований сгекло-известково-гипсового вяжущего;

- обоснование-возможности и практическое подтверждение создания искусственного силикатного композита за счет синтеза цементирующих соединений в контактах на поверхности зерен активных алюмосиликатных заполнителей при взаимодействии с СИГВ в условиях тепловлажностной обработки при нормальном давлении;

- аналитические зависимости, описывающие влияние алюмоси-ликатной составляющей на свойства СИГВ;

- результаты исследования влияния характера и гранулометрического состава заполнителей на свойства декоративного бетона на основе СИГВ;

- результаты исследований подбора рациональных составов декоративных бетонов на СИГВ и кирпичном щебне, физико-механических и декоративных свойств отделочных плит на их основе;

- технологические рекомендации по производству СИГВ и отделочных плит на его основе;

- результаты опытно-промышленного опробования и обоснования технико-экономической эффективности производства и применения СШЗ и отделочных плит на его основе.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены и обсуждены на Северо-Кавказской зональной научно-технической конференции "Перспективы развития научно-технического прогресса в проектировании и строительстве объектов агропромышленного комплекса Северного Кавказа" (г.Ростов-на-Дону ,1988г.), на Всесоюзном научно-гехни-ческом семинаре "Пути экономии цемента при производстве бетона

и железобетона" (г.Челябинск,1989г.), на научно-технических конференциях МГМИ (г.Москва,1989,1991гг.).

Образцы экспонировались на Международной специализированной выставке "Машины, оборудование, приборы и материалы для мелиорации и водного хозяйства" (Мелиорация-89) и на выставке-ярмарке "Наука на службе мелиорации" (ВДНХ СССР,1989г.).

По материалам диссертации опубликованы II печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, литературы и приложения. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, иллюстрирована 57 таблицами, 39 рисунками и 5 приложениями. Список литературы содержит 158 наименований, в том числе 19 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время, в связи с острейшим дефицитом цемента и либерализации цен актуальной проблемой становится применение бесклинкерных вяжущих композиций с использованием дешевых производственных отходов, одним из которых является стеклобой. Литературный обзор зарубежного и отечественного опыта использования техногенных отходов стекольного производства показал, что стеклобой широко используется при изготовления таких облицовочных материалов, как стеклокремнезит, стекломрамор, пеностекло, пенодекор, стекломозаичные плитки и др., получаемых методами обжига, отжига и спекания сгеклогранул. Технология отделочных материалов' указанными способами требует сложного.дорогого оборудования, больших топливно-энергетических затратповышающих себестоимость изделий. В последние годы ведутся исследования по получению вяжущих композиций на основе боя искусственных стекол для изготовления автоклавных строительных, в том числе и облицовочных изделий. В гоже время, анализ исследовательских работ показал перспективность разработок неавгоклавных отделочных материалов на основе безобжиговых вяжущих, позволяющих восполнить общеизвестный дефицит цементов и снизить себестоимость изделий.

Исследованием вяжущих композиций на основе природных и искусственных стекол занимались И.И.Боженов, П.П.Ьудников, ^.Ы.Ьутт, А.В.Волженский, В.Д.Глуховский, а).П.Горлов, В.А.&уков, Г.И.Книги-на, А.П.Меркин, А.А.Пащенко и др. Сравнение техногенных стекол с природными вулканическими стеклами выявило небольшую разницу в

их химическом составе, особенно по содержанию ЬЮ^. В частности, количество кремнезема в вулканических стеклах варьируется от 64 до 1£/о по массе в зависимости от вида породы' и месторождения, в искусственных стеклах в зависимости от назначения стекла от 70 до 1Ъ% по массе. Согласно А.А.Леонтьевой структуры силикатных связей тетраэдров решеток вулканических и технических стекол одинаковы. Исследуя процессы гидратации вулканических стекол, Т.И. Панченко обнаружила, что они имеют те же закономерности и идентичны механизму гидратации искусственных стекол. Известно, что низкоосновные стекла в обычных условиях не проявляют гидравлической активности. Поисковыми исследованиями установлено, что растворимость аморфного кремнезема искусственного стекла существенно увеличивается в щелочной среде с повышением температуры (таблица I).

Таблица I

' Концентрация 5Ю2 в растворе в зависимости от компонентов СИГВ

¡Цифр серии Состав исследуемого материала, г Концентрация Ы0> в растворе .мг/г,при температуре. °С

стекло дисперсностью 500 м2/кг известь негашеная (А=78%) гипсовое вяжущее 20 90

1-1 I _ 2,68 20,00

1-2 I 0,3 - 0,24 0,48

1-3 I 0,3 0,091 0,22 0,34

Введение щелочного активизатора в раствор уменьшило количество диоксида кремния в 41,5 раз (габл.1), что., по-видимому, связано с образованием гидросиликагов кальция вследствие взаимодействия аморфного кремнезема стекла с СаСОН^.

Всестороннее изучение научных основ получения известково-кремнеземисгых композициГ! позволило выдвинуть гипотезу возможности создания безобжигового вяжущего на основе боя техногенных стекол. Теоретическими предпосылками возможности создания и формирования прочного стекло-известково-гипсового вяжущего явились следующие научные концепции: идентичность химических составов, особенно по содержанию кремнезема, и структурных силикатных связей природных и искусственных стекол; увеличение растворимости

аморфного кремнезема стекла с повышением температуры; достаточно высокая реакционная способность искусственных стекол по отношению к щелочи Са(ОН).,, сопоставимая с реакционной способностью природного перлита; увеличение растворимости ¿^ и образование высо-козамещенного тоберморитозого геля при введении сульфатсодержащей фазы.

На основании анализа научных работ по вяжущим на основе извести, гипса и природных стекол, пуццоланового портландцемента и исследований по растворимости компонентов представлен механизм твердения сгекло-известково-гипсового вяжущего, который, видимо, можно разделить на три основных стадии:

- взаимодействие компонентов вяжущей композиции с водой (гидролиз и гидратация), протекающее в начальный период, а с повышением температуры - процесс растворения аморфного кремнезема;

- взаимодействие продуктов гидратации с кремнеземом (процесс коллоидации с образованием геля гидросиликатов кальция, обладающего вяжущими свойствами);

- процесс кристаллизации геля гидросиликагов кальция в субмикрокристаллическом состоянии.

На стадии взаимодействия продуктов гидратации, в частности, Са(СН).-, с сульфатная фаза гипса способствует повышению

гидролитической деструкции стеклофазы, вследствие чего растворимость диоксида кремния, особенно при повышенной температуре, интенсифицируется. Действие сульфатного активизатора в стекдо-из- . вестковой композиции, видимо, аналогично его роли в цементах и известесодержащих вяжущих, поскольку добавка гипса уменьшила количество биО^ в растворе на 4С$, которое составило 0,34 мг/г сухого вещества (состав 3, табл.1). При введении гипса в стекло-известковую композицию сульфатные ионы, способные к изоморфному замещению тетраэдров в структуре гидросиликагов кальция,

по-видимому, будут способствовать образованию гидрагированных гоберморитоподобных соединений, повышающих прочность силикатного камня СИГВ.

С целью оптимизации состава СИГВ был запланирован и реализован четырехфакторный эксперимент типа В^ с использованием принципа Д-опгимальносги. Уровни варьирования независимых переменных определены на основании поисковых однофакторных экспериментов. Содержание в вяжущем негашеной извести по СаО ( Х^ ) варьировалось от 10 до ¿6 с интервалом варьирования 8% по массе, полувод-

ного гипсового вяжущего ( Х^ ) от 3 до II с интервалом 4% по массе, дисперсность стекла ( Хд ) от 150 до 510 с интервалом 180 м^/кг, температура пропаривания ( Х^ ) от 60 до 100 с интервалом 10° С.

В результате реализации плана эксперимента подучены полиноминальные уравнения регрессии, характеризующие взаимосвязь технологических факторов с прочностью при сжатии силикатного камня СИГВ после ТБО ( У^ ), после водонасыщения ( У¿ ) > влажностью образцов по массе ( У^ ), водопоглощением по массе ( У^ ) и средней плотностью ( У^ ).

Влияние технологических факторов на прочность при сжатии камня СИГВ после гепловлажносгной обработки описывается следующим уравнением:

Ух = 20,9-1,2x^0,6X2+5,1X3+3,6X4+0,4X^-3,01% - 1,9X3-—2,9X^-0,3X^X3-1, ,0X3^4 ( I )

Взаимосвязь варьируемых факторов с прочностью при сжатии силикатного камня СИГВ после водонасыщения установлена из анализа уравнения регрессии:

уг = 20,4-1,^-0,4x^+5,ox3+4,ix4-o,2x^-3,2x^-2,зх§-

-2,2Х4-0,9X^X^-0,4X^X3-0,4X^X4+0,5X2X3 - .

- I,2X^X4 ( 2 )

Установлено, что прочность силикатного камня СИГВ в большей степени зависит от расхода гипсового вяжущего и дисперсности стекла, а от температуры пропаривания - в интервале 80-90°С. При увеличении расхода гипсового вяжущего с 3 до 7% прочность при сжатии СИГВ всех составов возрастает на 40-50^, дальнейшее повышение до II;» снижает прочность СИГВ. Выявлена взаимосвязь влияния дисперсности аморфного кремнезема стекла с температурой на активность СИГВ. Температура обработки образцов в интервале 80-90°С в наибольшей степени влияет на повышение прочности СИГВ, содержащего стекло дисперсносгыо'150 м^/кг, увеличивая ее до 2,0-2,5 раз, а дисперсностью 510 м2/кг - только на 60$. Связано это, видимо, с тем, что более грубодисперсное стекло начинает интенсивнее растворяться при повышенной температуре (90°С), а растворимость тонкодисперсного стекла (330 и 510 м /кг) достаточно высокая и оно

вступает в химическое взаимодействие с другими компонентами при температуре 80°С, которое почти полностью заканчивается при 90°С. Таким образом, экспериментально доказано, что активность СИГВ с увеличением дисперсности и температуры гепловлажносгной обработки в условиях известково-сульфатной активизации интенсифицируется.

Анализом результатов реализации чегырехфакторного эксперимента установлен рациональный состав СИГВ: содержание негашеной извести 10$ по СаО, гипсового вяжущего 7%, молотого стекла дисперсностью 510 м^/кг - остальное, по массе. Прочность при сжатии СИГВ рационального состава после тепловлажносгной обработки при температуре Ю0°С равна 26,4 Ша.

Природные и искусственные стекла отличаются по содержанию в химическом составе А^Од, причем в природном стекле глинозема содержится до 15$, а в техногенном - до 2/о, по массе. Было выдвинуто предположение о том, что введение алюмосиликатной составляющей з состав СИГВ позволит изменить качественный и количественный состав цементирующих веществ силикатного камня.

Высокая белизна (79-81$ по Ва50^) СИГВ, соответствующая белому цементу I сорта, дефицит цемента и других сырьевых материалов предопределили целесообразность и эффективность использования вяжущего при производстве отделочных материалов. Поэтому, если при изготовлении отделочных плит на основе СИГВ в качестве заполнителей использовать бой керамического кирпича, керамзитовый гравий и другие алюмосиликатные материалы с различным фракционным составом, го возможно получение искусственного силикатного конгломерата.

На основании анализа теоретических работ и результатов поисковых исследований научно обоснован механизм формирования монолитного силикатного композита на основе СИГВ и активных алю-мосиликагных заполнителей. Алюмосиликатная составляющая заполнителей стекловидной фазы в условиях тепловлажносгной обработки при температурах до Ю0°С, активно взаимодействуя со стекло-извесгково-гипсовым вяжущим, особенно в контактах на поверхности зерен заполнителей, до полного химического срастания, будет способствовать образованию алюминатных и силикатных соединений, обеспечивающих прочность силикатного композита. В начальный момент, по-видимому, будут образовываться гидросульфоалюминатные и гидроалюминагные соединения, которые в свою очередь, выступая

центрами кристаллизации, образуют дополнительный объем гидрати-рованных продуктов. Таким образом, гонкодисперсная алюмосиликат-ная составляющая заполнителей, вступая в реакцию с компонентами СНГВ в условиях пропаривания, должна способствовать повышению прочностных свойств декоративного бетона. Инертные заполнители (гранитная и мраморная крошка, кварцевый песок), содержащие модификации кремнезема в форме кварца, видимо, не создадут прочного конгломерата при взаимодействии с СИГВ, в связи с полнокристаллическим строением структурных решеток.

Экспериментально установлено влияние алюмосиликатной составляющей на растворимость компонентов стекло-известково-гипсо-вого вяжущего (таблица 2). В качестве алюмосиликатной составляющей использовался молотый бой керамического кирпича дисперсностью 510 м^/кг.

Таблица 2

Концентрация ¿Ш, в растворе СИГВ с алюмосиликатной составляющей

Шифр серии Состав исследуемого материала.г Концентрация 5ь0о в растворе, иг/г, при температуре. °С

стекло 50$Дм^/кг кирпич 51^М2/КГ известь негашеная полуводный гипс

20 90

2-1 I — 0,3 0,091 0,22 0,34

К! 1*1 0,8 0,2 0,3 0,091 0,33 0,5

2-3 - 1,0 - - 0,48 1,8

Из таблицы 2 видно, что количество растворившегося 510^ в растворе I составило 0,34 мг, а с введением алюмосиликагного компонента (состав 2) его содержание возросло в 1,5 раза, как в нормальных условиях, так и при пропаривании. Значит при данных дозировках всех компонентов вяжущего растворимость кремнезема-стекла увеличивается, которая с повышением температуры с 20 до 90°С также растет.

для определения влияния алюмосиликатной составляющей на рациональное дозирование компонентов вяжущего и свойства СИГВ был запланирован и выполнен грехфакгорный эксперимент типа Вд. В сгаило-изаестково-гипсовом вяжущем часть стекла заменена молотым кирпичом, доля-кирпича приведена от массы алюмокремнеземистого компонента (АК), состоящего из смеси тонкомолотых -стекла и кирпича.

Переменными факторами в эксперименте были приняты: содержание в вяжущем негашеном извести (по СаО) - Х^ (10, 18 и 26%), гипсового вяжущего - Х2 7 и 11%), доля кирпича - Хд (10, 30 и 50%). Изучались свойства: предел прочности при сжатии влажных образцов - У]-, предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов - У2, водопоглощение по массе - Уд и средняя плотность - У4.

Аналитическая зависимость прочности при сжатии силикатного камня СИГВ с алюмосиликатов составляющей описывается полиномом второго порядка:

Уц = 30,7-1,1Х1-0,2Х2-1,0Х3-4,7X^-3,0х|т3,ЗХ§-

-0,7Х1Х2-0,ЗХ2Х3 ( 3 )

Установлено, что при введении алюминатом составляющей рациональное сочетание технологических факторов, в том числе и содержание компонентов вяжущего изменилось. Математическая обработка уравнений регрессии позволила оптимизировать состав композиции: содержание в вяжущем негашеной извести - 18% по СаО, гипсового вяжущего - 7% и молотого кирпича - 27% от массы алюмокремне-земисгого компонента или 19% в пересчете от массы вяжущего. Прочность при сжатии влажных образцов при рациональном составе вяжущего составила 30,7 Ша, а водонасыщенных - 28,0 МПа.

Изучение структуры цементирующих новообразований СИГВ проводилось с помощью методов рентгенофазового, диф^еренциально-тер-мического, петрографического, электронно-микроскопического анализов и инфракрасной спектроскопии. Физико-химическими исследованиями установлено изменение фазового состава цементирующих ве-. щесгв СИГВ и вяжущей композиции с алюмосиликатов составляющей. Наличие мелких дифракционных максимумов на рентгенограмме СИГВ характеризует скрытокристаллическую в стеклофазовом состоянии структуру материала. На фотографиях микроструктуры силикатного камня СИГВ просматриваются игольчатые новообразования гидросиликатных соединений типа СЗНЦ). Структура цементирующих веществ характеризуется высоким содержанием гелевидной составляющей. Исследованиями также выявлено наличие образований с субмикрокристаллической фазой в структуре камня СИГВ: кварца в форме триди-мита и кристобалита, карбонатов кальция в форме кальцита и арагонита. Характерно практически полное отсутствие в структуре СИГВ Са(0Н)2 и гипса в свободном состоянии, что говорит об их полном

связывании в комплексные соединения, физико-химическими исследованиями доказано, что при введении алюмосиликагной составляющей в вяжущую композицию в присутствии гипса образуются гидроалюминаты -ЮаО'ЗА^Оз'ЗН^О, гидросульфоалюминагы кальция низкосульфатноЕ формы SCaO-Af^Og'CaSO^xIiiH^O, низкоосновные гидросиликаты кальция типа CSH(I), карбонаты CaCOg, кристаллический кварц в форме cf- -- SiOНа основании результатов многофакторных экспериментов и физико-химических исследований структуры силикатного камня СИГВ рекомендованы рациональные составы вянущего для изготовления изделий.

Исследовано влияние вида и характера заполнителей на составы и прочностные свойства декоративных бетонов на основе СИГВ. В качестве заполнителей использовались: бой керамического кирпича, гранитный и мраморный щебень. Выявлено, что прочность бетона на основе СИГВ и кирпичного щебня соответствует марке ¿00, а на СИГВ и гранитном или мраморном щебне - М 150. Более высокую прочность бетона с кирпичным щебнем, чем с гранитным или мраморным щебнем, можно объяснить прочным сцеплением СИГВ с пористыми заполнителями, обусловленным формой и пористостью зерен, поверхность и поры которых полностью обзалакиваются вяжущим. Таким образом, практически доказано, что алюмосиликатная составляющая заполнителей стекловидной фазы в условиях пропаризания активно взаимодействует с СИГВ, а физико-химическими исследованиями установлено образование гидроалюминатных и гидросульфоалюминатных соединений.

Исследованиями подтверждено, что алюмосиликата в крисгал-лофазовом состоянии не проявляют химической активности и адгезионных свойств по отношению к СИГВ в условиях пропаривания при температурах до 100°С. По всей видимости, активного взаимодействия СИГВ с инертначи заполнителями можно добиться в условиях автоклавной обработки при повышенных температурах и давлении,что приведет к увеличению себестоимости изделий.

Также исследовано влияние моно- и полифракционного состава заполнителей на свойства декоративного бетона. На основании результатов выполненных экспериментов установлены рациональные составы декоративных бетонов на основе СИГВ и алюмосиликатных заполнителей, изучены физико-механические и декоративные свойства отделочных плит. Производство неавтоклавных отделочных материалов ■ на основе СИГВ и кирпичного щебня фр.до 20 мм обеспечивает получение изделий прочностью при сжатии в зависимости от состава

¿3-28 Mia, водостойкостью 0,79-0,81, морозостойкостью ¿5 и 35 циклов, что подтвердило изложенное в теоретической главе предположение возможности создания искусственного силикатного композита на основе СИГВ и реакционноспособных заполнителей.

Установлено, что поверхностная гидрофобизация отделочных плит кремпийорганическими соединениями ГКЕ-Ю и Í3C 113-53 исключает образование высолов на поверхности и повышает морозостойкость изделий до 50 циклов, что позволит согласно ГОСТ 24099-80* применять их для наружной облицовки зданий в жилищном и гражданском строительстве.

Экспериментально установлено, что отделочные плиты на основе СИГВ и кирпичного щебня обладают достаточно высокой адгезией (0,82 ¡villa) к цеменгно-песчаному раствору, обусловленной развитой капиллярно-пористой структурой силикатного камня.

На основе СИГВ и керамзитового граЕИя получен легкий бетон марок 100 и 150 (класса по прочности В 7,5 и В 12,5) средней плотностью 1240-1430 кг/м3, водопоглощением II-I3;¿ по массе, морозостойкостью 35 циклов и крупнопористый бетон класса по прочности В 5 средней плотностью 350-870 кг/м3, водопоглощением 14% по массе, М 25, которые могут быть использованы в качестве стеновых

^ т-Т

огракдающих конструкции в жилищно-гражданском строительстве. Приведены принципиальные схемы производства отделочных плит на основе СИГВ, приготовленного централизованно или непосредственно на заводе.

Экономический эффект от производства и использования СИГВ взамен белого портландцемента М 400 при изготовлении отделочных материалов составит 46,5 рублей на I тонну вяжущего.

■ ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения безобжигового вяжущего на основе техногенных стекол в условиях известково-сульфагной активизации, отличающегося высокой белизной, сопоставимой, с белизной белого портландцемента.

2. С использованием методов математического планирования эксперимента получены аналитические зависимости,, достоверно описывающие взаимосвязь технологических факторов с основными свойствами стекло-извесгково-гипсового вяжущего. Выявлено, что суль-

фатно-щелочная активизация в значительной степени интенсифицирует растворимость аморфного кремнезема техногенных стекол.

3. Установлена взаимосвязь влияния дисперсности молотого стекла и температуры тепловлажностной обработки на прочность силикатного камня СИГЗ. Выявлено, что температура обработки 80°С не достаточна для полного взаимодействия компонентов вяжущего. Значительное увеличение растворимости аморф.ного искусственных стекол, ведущее к более полному связыванию свободной СаСОН)^

в гидросиликагы кальция, начинается при температуре 90°С, что способствовало росту прочности камня СКГВ почти в 2 раза.

4. Комплексными физико-химическими исследованиями установлено, что силикатный камень С*;ТВ характеризуется скрытокристал-лической стекловатой фазы структурой, которая в основном представлена низкоосновными гидросиликатами кальция типа С5Н(1), кварцем в форме гридимига и кристобалига, карбонатами кальция в форме кальцита и арагонита. Исследованиями установлено практически полное отсутствие Са(ОН)^ и гипса в свободном состоянии, что говорит об их полном связывании в комплексные соединения.

5. На основании результатов многофакгорного эксперимента

и физико-химических исследований структуры силикатного камня установлены рациональные составы СПГВ и рекомендованы при изготовлении изделий для применения в различных отраслях капитального строительства.

6. В результате реализации трехфакгорного эксперимента типа Вд и обработки полиноминальных уравнений регрессий установлены рациональные составы вяжущего с алюмосиликатной составляющей. Физико-химическими исследованиями доказано, что при введении алюмосиликатной составляющей-в вяжущую композицию в присутствии гипса образуются гидросульфоалюмикаты кальция низкосульфагной формы ЗСаО-А^ДзхСаБО^'ХгН^О, гидроалюминаты 4Са0-ЗА£,;;0д,ЗН,0, низкоосновные тобзрморигоподобные гидросиликаты кальция типа С5Ь(1), карбонаты СаСОд, кристаллический кварц в форме ы. - ¿10^.

7. Получение декоративных плат из бетона на основе СИГВ и кирпичного щебня подтвердило научные предпосылки создания искусственного силикатного композита на основе разработанного вяжущего и акгизных алюмосиликатных заполнителей.

3. Установлены.рациональные составы декоративных бетонов на основе СИГВ и алюмосиликатных заполнителей, изучены физико-

механические и декоративные свойства плит на их основе. Изготовление неавтоклавных отделочных материалов из бетона на основе СИГВ и кирпичного щебня фр.до 20 мм обеспечивает получение изделий прочностью при сжатии в зависимости от состава 23-28 МПа, во-, досгойкостью 0,79-0,81, морозостойкостью 25 и 35 циклов для внутренней облицовки зданий.

9. Установлено, что поверхностная гидрофобизация отделочных плит кремнийорганическими соединениями ГКЖ-10 и ФЭС 113-63 исключает образование высолов на их поверхности и повышает морозостойкость до 50 циклов, что позволит применять их для наружной облицовки зданий в жилищном и гражданском строительстве.

10. Экспериментально установлено, что декоративные плиты на основе СИГВ и кирпичного щебня обладают достаточно высокой адгезией (0,82 МПа) к цементно-песчаному раствору.

11. На основе СИГВ и керамзитового гравия получен легкий бетон марок 100 и 150 (В 7,5 и В 12,5) средней плотностью 12401430 кг/м3, водопоглощением 11-13$ по массе, морозостойкостью

35 циклов и крупнопористый бетон класса по прочности В 5 средней

плотностью 850-870 кг/м3, водопоглощением 14% по массе, Мп_ ¿5,

pd

которые могут быть использованы в качестве стеновых ограждающих конструкций в жилпщно-гражданском строительстве.

12. На основании результатов исследований разработаны технические условия и технологический регламент на производство СЙГВ, технологические рекомендации по производству отделочных плит на его основе. Опробование разработанной технологии осуществлялось на заводе ЖБИиК-6 РПО "Узстройиндустрия" г.Бухары при выпуске опытно-промышленной партии отделочных плит и легких ке-рамзигобетонных .блоков на бесцементном СИГВ.

13..Технико-экономические расчеты показали, что экономический эффект при производстве отделочных плит от применения СИГВ взамен белого портландцемента М 400 составит 45,48 рублей на I тонну СИГВ.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

I. Зейфман М.И., Горяева Г.Н. Бесцементные вяжущие и строитель-

ные материалы на основе боя стекла // Промыш.строит.матер. Экспресс-информация. Отечеств.опыт. - М.: ВНИИЭСМ, 1987.

Сар.З. - Вып.II. - С.13-14.

2. Зейфман М.й., Горяева Г.Н. Сгроигельные материалы из стеклобоя Н Достижения науки и техники АПК. - М.: ВО Агропромиздат, 1989. - № 8. - С.47-49.

3. Зейфман М.й., Горяева Г.Н. Свойства и применение бесцементных стекловяжущих неавтоклавного твердения в производстве строительных материалов / Тез.докл.научно-техн.семинара "Пути экономии цемента при производстве бетона и железобетона". - Челябинск, 1989. - С. 79-80.

4. Горяева Г.Н., Зейфман М.И. Бесцементные декоративно-отделочные материалы на основе сгекло-извесгково-гипсового вяжущего /'Тез.докл. облает.научно-техн.конф. "Теория и практика сельского строительства на Северном Кавказе". - Ростов-на-Дону, 1989. - С.73-75.

5. Проспект ВДНХ СССР. Ьесцементное сгекловяжущее и стройматериалы на его основе. - М.: Союзорггехводстрой, 1989.

6. Проспект. Пуццолано-известковое вяжущее (ПИВ). На рус. и англ. языках. - М.: Союзгипроводхоз, 1989.

7. Научно-технические достижения, рекомендуемые для использования в мелиорации и водном хозяйстве. Каталог паспортов. Специальный выпуск к выставке-ярмарке "Наука на службе мелиорации". В Ш Водохозяйственное строительство и реконструкция мелиоративных систем. - М., 1989. - С.67-68.

8. международная специализированная выставка "Машины, оборудование, приборы и материалы для мелиорации и водного хозяйства". Мелиорация-89. Каталог. 4.1. Экспонаты СССР. - М., 1389. - С.48.

9. Зейфман Ы.И., Горяева Г.Н. Бесцементные отделочные материалы на основе отходов технических стекол / Сб.научн.тр. научно-техп.конф. ШЛИ. - Ы., 1990. - С.163-169.

10. Синяков В.К., Горяева Г.Н., Блинников С.А. Причины образования высолов на поверхности облицовочных изделий на основе СИГВ и способы их устранения / Тез.докл.научн.-техн.конф. МГМИ. - М., 1991. - С. 88.

11. Горяева Г.Н., Синяков В.К. Морозостойкость отделочных плит на основе сгекло-известково-гипсового вяжущего / Промыш. строит.матер. Экспресс-обзор. - М.: ВНИИЗСМ, 1991. - Сер.8.-Вып.З. - С.17-19.

ВННЭРХ. Зак. 830. Тир. ЮО