автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка технологии повышения качества легкого заполнителя из некондиционного сырья и отходов промышленности

РГ8 О

ШЖКРСТГО ЗНСГЕГО И СРЗДЖГС СГЫШАЯКГГО 0Е?А30ЕАЧ:М FSCíi/БЖКИ УЗБЕКИСТАН ТА|]КМГМ А?^КГУРН0-СТГОЙ1Е,Ъ\'?£[ МКСТИГ/'Г

г ' ' ; I , а ■ : i

i "í ' t.о

л л праг-sx ручоллй

Д^БВДй ЛАРИСА. ЭДУАРДОВНА

УДг 666.972. С<*0. Г 93. Ï с:11-003 121

Р*ЗРАД0ТК\ ТЛГОЛОГИИ ПСРЬШйЙ V¿ ЧР.СТ2А ЛЕГКОГО 3AÏI07-ВДВДО ИЗ Ж'Ю1\Е5ДОННСФ: СЫРЬЯ И CTX0JÇ7, ГОЖЬИКНОЛЧ

05 ..-:3.0Г>. "Строить/ьчгы» мглери?^ и v^.i"

isTopeijibpa? дяослпгьдчя на чо'ланхте уаахей стельки каицидана -гчзгни'иеккх ütys

19 9 4

Работа выполнена на кадедре "Продав оде те о сборного железобетона" Ташкентского архитектурно-строительного пкетиту-та.

Научный руководитель: д.т.н., проф. Ботвина Л.:,1.

Официальные оппоненты: д.т.н., проф. Исматов A.A.

к.т.н., доц. Рапопорт П.Б.

Ведущая организация: ТашЗНИаЭП Госкомархитектуры Ресдуб--лаки Узбекистан

Защита состоится "uii/üi^M/Ц^ ~ W34 г. в„ _

часов на заседании специализированного совета К.С67.03.22 при Ташкентском архитектурно-строительном институте. (7CGOII, г.Таскэнт, ул.Нэвол 13, а большом зале).

С диссертацией ¡.жнэ ознакомиться в библиотеке TAGil.

Отзывы по автореферату (в 2-х зкз.), заверенные гербо-20.1 дэчатыо, просим высылать по адресу: 7GCQII, т.Ташкент, ул.Навои 13, ученому секретарю. г-л -

Автореферат разослан ". 1994 г.

Учены;; - секретарь специализированного совета, кандидат технических наук доцент

1.2»К. ХАСАНОИч

ОЫАл ХАРАл^НСТИКА РАБОТЫ Акгуальнхть работы. В сложных экономлческих условиях перехода Узбекистана к рыночным отношениям проблема повышения объемов жилищного а промышленного строительства выдвигает требования к более широкому развитию и применению эффективных строительных материалов, в частности, легких бетонов на пористых заполнителях. Несоответствие темпов рхта и структуры производства искусственных заполнителей уровню технического прогресса, резкое снижение степени обеспечения капитального строительства керамзитовым гравием, вследствие хтрого дефицита местного легковспучиващего глинистого сырья создают необходимость увеличения объемов производства и улучшения качества выпускаемого в Узбекистане аглопоритового щебня из лессовых пород, не использующегося .в настоящее время в индустриальном железобетонном строительстве по причине неудовлетворительных физико-механических характеристик.

В связи с этим ванное практическое значение имеет корректирование свойств высококарбонатных лессовых пород для получения качественного пористого материала на агломерационной машине с минимальными изменениями существующей технологии и экономическими затратами.

Существенная роль отводится утилизации вторичных отходов угледобычи на Ангренском месторождении и скопа-отхода в виде хадка после очистки сточных вод целлюлозно-бумажных производств, что является экономически выгодным ^способствующим решению экологической проблемы государства.

Работа выполнена в соответствии с современными требованиями создания и внедрения ресурсосберегающих технологий а эффективных материалов с использованием местных еидое сырья, вторичных ресурсов и отходов промышленности в массовое индустриальное строительство республики Узбекистан.

Целы? диссертации является разработка составов шихт и технологии получения качественного пористого заполнителя методом агломерации за счет изменения свойств некондиционных лессовых пород в области расширения интервала спекания, обеспечивающего полноту физико-химических взаимодействий и стабилизацию производственного процесса.

Поставленная цель предопределила следующие основные задачи исследования:

1. Изучить свойства исходного сырья.

2. Установить степень и характер влияния корректируюих добавок на величину интервала спекания лессовых пород, изменения составов продуктов высокотемпературных реакций и физико-механические свойства аглопорита.

3. Выявить оптимальные составы и параметры спекания аг-лопоритовых шихт для получения заполнителя, удовлетворяющего

• ГОСТ. •

4. Изучить физико-механические и структурные характеристики изготовленного материала и свойства легких бетонов на его основе.

5. Выпустить опытно-промышленную партию аглопорита а дать оценку технологической эффективности, осуществить внедрение в производственный процесс.

. 3 осяону рз^отч поло:::ены результату исследовании, выполненных автором з 1ЭЭС-93 гг л внедренных на Комбинате строительных материалов (КС;,1) г.Алмалыка. лзучению подвергнута образцы заполнителей, изготовленные а лабораторных условиях л на КС1Л по технология, разработанной с участием агтора. Определены основные свойства легких бето-ноа на основе эглолорягового щебня рекомендуемого состава.

Научная новизна:

- теоретически обоснована возможность использования као-линптосодер::<:ацлх добавок-отходов производства в качестве компонентов аглопэритовых дихт, способствуют® расширению интервала спекания лессовых пород и обеспечению полноты физико-химических азалмоде^стзлЗ для получения элективного пористого заполнителя;

- на основе анализа математической модели зависимости характеристик спекаемости заполнителя от комплекса технологических факторов и добавок оптимизировании:, составы сырьевой смеси и параметры ведения процесса;

- доказано влияние корректирующих добавок на изменение механизма диффузионных явлений," стабилизацию процессов структур о образования а уменьшения вязкости жццкой фазы при спекании аглопоритовых пшхт оптимальных составов л лессовых пород и

каолината;

- изучены казовый и структурный составы спеченных шест, установлено наличие устойчивых новообразовании, обусловливающих высокие физико-механические характеристики аглопорита;

- оптимизирован состав легкого бэтэна на полученном пористом заполнителе на основе анализа глатэматическои модели зависимости свойств бетона от компонентов состава, изучены его характеристика.

Практическая знача-лость работе заключается в следующем:

Разработаны схтэеы сырьевых смесей из лессовых пород а каоланитосодераащях добавок-отходов промышленных производств, позволяющих получить на агломерационной машине пористые заполнители, полностью удовлетворяющие требованиям ГОСТ на аглопо-ратовып щебень внстего качества. Отработаны составы легких бетонов и определена область их применения. Утилизация я полезное использование отходов угледобычи на Ангренском место-роздении и картэна;;шо-бума:з:ного производства Ташкентского Бумкомбината способствуют решению экологических проблем государства, расширению номенклатуры легких заполнителей и бетонов для массового индустриального строительства Узбекистана.

Ре ализзцня раб оты.

Результаты работы использованы при производстве пористого аглопоратового щебня на Алмалыке к огл КЛ1.

На защиту выносятся результаты:

- исследования сырья и обоснования возможноета его применения для производства качественного пористого заполнителя методом агломерация;

- оптимизация составов сырьевой смеси я технологических параметров методами математического планирования эксперимента;

6.

- влияние каолинитосодержащлх добавок на процесса структур о образования д изменения вязкости ;кидкой фазы при спекании аглопоратовых шихт и свойства конечного продукта;

- оптимизация состава бетона на аглопоритовом щебне рекомендуемого состава и исследование его свойств.

Апробация работы. Основное содержание работы доложено на 2-х международных научно-технических конференциях по вопросам снижения материалоемкости продукции строительного производства, на научно-технических конференциях ТАСИ 1990-93 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных статей.

Работа выполнена в течение ISS0-93 гг. в лабораториях кафедры "Производство сборного .телезобетона" ТАСИ, заводской лаборатории ШБК и Ю г .Алмалыка.

Объем л сттгукттлэа работы. Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста, состоит из введения, восьми глав, выводов, списка использованной литературы в количестве 218 наименований, содержит 49 рисунков, 22 таблиц. В приложении даны акты опытно-промышленного выпуска и испытания легкого заполнителя.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен подробный анализ работ ученых разных стран в области производства и использования пористых заполнителей я легких бетонов на их основе. Особое внимание .уделено вопросам, касающимся состояния отрасли легких заполнителей Узбекистана, вскрыты основные причины еэ слабого развития, первоочередными из которых являются острый дефицит

местных ресурсов для изготовления керамзитового гравия и низкое качество выпускаемого аглопоратового щебня.

Обоснована необходимость корректировки свойств некондиционных видов сырья, в частности, широко распространенных в Узбекистане лессовых пород за счет введения эффективных добавок из промышленных отходов дая производства качественного пористого заполнителя методом агломерации, что и предопределило цель и задачи диссертационной работы.

При изучения свойств сырья, пористых заполнителей, легких бетонов использованы следующие физико-механические и физик о-химнческие методы анализа: рентгеноструктурный, дифференциально-термический, Ж-с центральный, химический, элект-ронномикроскоппческип.

О влиянии каалинитходержащих добавок на величину интервала спекания аглопоритовых шихт из лессовых пород, процессы структурообразования, появления и роста кидкой фазы судили по изменению электропроводности при нагревании исходных сырьевых смесей в комплексе с результатами ДТА модифицированным методом Будникова П.П. и Колесникова H.A. " Химическую активность пористых заполнителей определяли по ГОСТ 25094-82 методом поглощения СаО из насыщенного раствора Са(0Н)2 .

0

Электронномикроскопические исследования микроструктуры спеченных образцов, а также контактной зоны аглопорита с цементным- камнем выполняли на электронном сканирующем микроскопе 3SM -259 японской фирмыlEOL , предназначенном для проведения петрографических исследований тонкой структуры 8.

.материалов а широком диапазоне увеличения - от 45 до ЮСООО раз.

Приготовление бетонной смеси я испытание бетона проводила в соответствия с требованиями ГОСТ 10181-81, 10180-90, 24452-80.

Для оптимизации технологических параметров спекания, состава шихты и легкого бетона использовали методы математического планирования. 3 первом случае в качестве плана активного регрессионного эксперимента выбран ортогональный план главных эффектов 5^/25. Зависимыми параметрами послужили количественные характеристики: насыпная плотность и оцениваемая визуально по четырехбалльной системе степень оплавления гранул, как наиболее точно определяющие качество спекания заполнителей. Независимыми переменными служили: температура и продолжительность обжига (Хр Х^). а также качественный фактор - вид и количество каолянитовых добавок (Хд<). Интервалы варьирования выбраны, исходя яз экспериментальных данных я с учетом технологических условий.

Во втором случае применяли матрицу трехуровневого плана для трех факторов. В качестве параметров оптямизацаи приняты: прочность при сжатии в возрасте 28 суток нормального твердзная и средняя плотность бетона. Переменными служили: расходы портландцемента Щ), крупного заполнителя (Х^), жесткость полученной бетонной смеси (Хд).

3 третьей главе приведены характеристики объектов исследования.

¿■¡сходным сырьем послуаили лессовые породы Алмалыке кого месторождения, эксплуатируемого КСГЛ для получения аглопорн-та.

Всестороннее исследование проб показало, что интервал колебания их гранулометрического и химического составов очень узок.

Химический состав, мае.¡2: п.п.п. - 16,98, 52,4,

MiOj- 13,5, СаО - 15,64, Fes- 3,63, M<jO - 3,3 Ног0-2,5, \yj-a.9, SO3-0.12.

Гранулометрический состав (фракции, мм) мае. %: 0,10 до 0,005-55,0, 0,005-0,001 - 18, менее 0,001 - 14.

Рентгеноструктурный анализ показал, что основными компонентами, слагающими лессовые породы, являются: кварц, карбонаты кальция, слюды, полеЕые пшаты, доломиты и гпдрослюды.

Результаты комплексного исследования, включающего метод измерения электросопротивления и дифференциально-термический анализ, проведенного в целях выяснения сущности физико-химических и структурных превращений, а также наблюдений за образованием и изменением вязкости жидкой фазы при высокотемпера- ' турной обработке изучаемого сырья, показали, что образование в результате диссоциации карбонатов при 870°С быстродиффунди-рующего оксида кальция способствует активизации ионов и появлению жидкой фазы при 940°С - температуре окончания экзоэф-фекта, сопровождающего перестройку структуры силикатов с последующим ее ростом и .появлением расплава при 970°С.

Данный стекловидный тзасплав, заливающий поверхность шихты, препятствует просасыванию воздуха через спекаемый слой и 10.

является причиной дестабилизации агломерационного процесса, нарушения нормального хода физико-химических взаимодействий и вывода из строя агломерационной машины.

Для корректировки свойств аглопоритовых шихт из лессовых пород в области расширения-, интервала спекания в целях достижения полноты физико-химических взаимодействий и нормализации хода технологического процесса использованы каолинито-содержащие добавки: серые вторичные каолиновые глины буро-угольного месторождения на разрезе "Ангренский" и скоп-твердый осадок после очистки сточных вод целлюлозно-бумажного производства на Ташкентском Бумкомбинате, впервые примененный автором для этих целей.

Формирование прочности и пористой структуры заполнителя обусловлены контактным спеканием частиц сырьевой смеси при выгорании, в первом случае, органической добавки, в качестве которой использовали угсяь Ангренского месторождения, во втором - компонентов скопа, состав которого объединяет 50 % минеральной части, включающей до 95 % каолина, и 50 % органической части - в основном целлюлозных волокон дайной до 5 мм.

Вяжущим для приготовления бетонов служил портландцемент М 400 Ахангаранского завода, мелким заполнителем - песок Чир-чикского месторождения с Мкр =2,2.

Четвертая глава посвящена обоснованию возможности расширения интервала спекания лессовых пород путем введения в шихты каоллнитосодержацих добавок, оптимизации технологических параметров и составов сырьевых смесей для получения качест-

II.

венного щебня.

Согласно выдвинутой гипотезе проблема улучшения свойств пористого заполнителя при использовании предложенных корректирующих добавок решается путем достижения двух моментов, первый из которых заключается в расширении температурных границ интервала спекания и регулирования ходом процесса агломерации за счет присутствия огнеупорного и тугоплавкого материала, обладающего стабильной кристаллической решеткой, второй - связан с образованием прочных и устойчивых соединений в равномерно спекающейся иихте с повышенным содержанием оксидов кремния и алюминия.

Для определения эо/сективности повышения температуры и увеличения продолжительности процесса спекания системы "лессовые породы - каолинит" в зависимости от вида и концентрации добавок проведен факторный эксперимент, суть которого заключается в одновременном варьировании всех факторов в со-

3

ответствии с ортогональным планом главных эффектов 5 из 25 опытов. Построенная математическая модель процесса, представленная в веде полинома, включающего главные эффекты-линейных, квадратичных, кубических и четвертой степени функций всех факторов, исследована методами статистического анализа.

Решение адекватных уравнений регрессии, вида У н=651,6--ЗЗТВХрйГ, 5"гр2иГ1-11Х2-1Г429г_2+24Хз-21Т4292з+19,50/3 + +5,357\Г3; ^=2,88-0,29X^0,03^^0,015^ г0,12Х2-0,0571г 2 + +0,04^2+0,014^2+0,ЗХ3-0,1432з+0,15^+ 0,0657^3 методами математического приближения позволило графически интерпретировать указанные зависимости и выявить оптимальные технало-

глческие параметры и составы аглопорлтоэых шихт, включающие 3,5,7 % ангренсклх каолиновых гллн или 6,10,14 % скопа, спекающихся при температурах 1040-1050-Ю60°С в течение 20-25 мин, соответственно.

О влияния 'добавок на изменение механизма диффузионных явлений, формирование интервала спекания и характер физико-химических превращений при высокотемпературной обработке смесей оптимальных составов на основе лессовых пород судили по данным изменения электропроводности и ДНА.

Введение каолинита н лессовые породы создает возможность для осуществления диффузии катионов со значительно различающимися подвяжнхтями, в результате чего возникает электрический потенциал, способствующий значительному уменьшению скорости перемещения более подвижных ионов Са + и увеличению менее подвижных — Эс и входящих в состав решетки каолинита .

Дегидратация минерала при 500-650°С является причиной перехода его в неравновесное состояние, интенсифицирует процесс разложения карбонатов кальция, обусловливает снижение -температуры его осуществления.

Результаты анализа показали, что использование добавочных компонентов в относительно малых оптимальных количествах способствует смещению эффекта диссоциации СаСОд на 5—10— -15°С, повышению температуры и интенсивности эффектов дегидратации и перестройка структуры новообразований на 9-18-27эС, началу образования жцдкой фазы при 965-960-955°С и росту её до появления расплава при 1045-1060-1075°С. По сравнению со

13.

смесью, не содержащей добаЕок, интервалы спекания ¡пихт увеличились на 50-70-90°С.

Расширение интервала эффективного спекания лессовых пород с участием стабилизированного количества жидкой фазы создает возможность для достижения полноты физико-химических взаимодействий между СаО и составляющими оксидами и рекристаллизации новообразований, о чем свидетельствует появление дополнительных эффектов при температурах выше Ю00°С и соответствующие им увеличения сопротивления на кривых изменения электропроводности нагреваемых смесей.

Дзя оптимальных составов заполнителей, полученных в лабораторных условиях, проведены сравнительные фазако-механи-ческие испытания и -исследования составов и структур.

Высокая карбонатность и малый интервал спекания лессовых пород исключает возможность ведения процесса при температурах свыше 950°С, препятствуя достижению необходимых скоростей физико-химических взаимодействий. В результате чего изготавливаемый на КОМ материал разрушается уде при хранении в течение 7-10 суток вследствии гидротацин свободной извести и модификационных превращений неустойчивых соединений последней с основными оксидами, обусловливающих низкие физико-механические характеристики аглопорита, не соответствующие нормативным требованиям, в частности, по стойкости против силикатного и железистого распадов, морозостойкости, потерям при кипячении в сернокислом натрии.

Результаты фазико-гдеханаческас испытаний 6 партий заполнителей с различными содержаниями корректирующих добавок по-

казали, что при увеличения количества ангрекских каолиновых глин от ¿-7 %, скопа от 6-14 % объемная плотность гранул по-

q

высилась от 635-890; 6IC-660 кг/м , прочность - 2,5-4,2; 2,2-3,9 МПа, водопоглощенне - 15,2-17 %; 16,9-19 %. Потери при силикатном распаде снизилась до 2,1-1,0 2,0-0 %, железистом - 1,48-0,76 %i 1,35-0.64 %, при кипячении - 1,2-0 %\ 0,98 - 0 %, прокаливании - 1,56-1,39 %\ 0,64-0 %.

Сопровождающийся потерями массы а подтверждающий наличие небольшого количества карбонатов кальция эндоэффект при 865°С отмечен лишь на дериватограшах заполнителей из шихт, содержащих 3 % каолиновой глины и 6 % скопа. На ДТА всех образцов присутствует плавный экзотермический эффект в температурном интервале ЗС0-7С0°С, характерный для рекристаллизации основной скрытокристаллической массы.

Сравнительный анализ результатов ДТА, подтвержденный данными рентгеноструктурного и элзктроннсмикроскопического методами, а также физико-механических испытаний позволили выявить наиболее.оптимальный состав смеси, принятый для дальнейшего изучения: лессовые породы - 80 %, ангренская каолиновая глина - 5 %, уголь - 15 %.

В пятой главе разработана технология получения аглопо-ритового щебня, приведены результаты исследования его состава и структуры.

Апробация технологических режимов а качества продукции проведена в агломерационном цехе на KJM г .Алмалыка.

Схема производства аглопорита способом спекак-'Ш на решетке агломерационной машины включала следующие стадии: по-

15.

нал лессовых пород в камневыделательных д гладких вальцах с зазором 3-5 мм, измельчение в дробилках органической а каолиновой добавок, просеивание и тщательное смешивание компонентов.

Отформованные гранулы размером от 2,0 до 20 мм загрузи-

3

ли е 40 палет агломерационной машины, емкостью каждой 0,25м . Бремя зажигания составило 2-3 мин, разряжение - 80-100 мм вод.ст. Температура спекания - 1000-1050°0, температура отходящих газов - 350-400°С. Разряжение под колосниковой решеткой - 270 мм вод.ст., высота слоя - 250 мм. Промежуток времени от момента загрузки до выхода гранул, включая их охлаждение составил 30 мин.

Срезанные с колосниковой решетка спеченные коржи подвергали разламыванию на зубчатой дробилке с последующим рассевом на фракции.

Для дальнейшего изучения и сопоставления отбирали средние пробы материала опытной партии, полученной в промышленных условиях и лучшие образцы щебня, выпускаемого на Алмалыкс-ком КСМ.

Результаты физико-механических испытаний заполнителей свидетельствуют о том, что в соответствие с требованиями ГОСТ 11991-83 "Щебень и песок аглопоратовые. Технические условия", аглопорятовый щебень из шихты разработанного состава относится к высшей категории качества.

Таким образом, опытно-промышленные испытания аглопорита полностью подтвердили данные лабораторных исследований.

Образцы полученного з производственных условиях и выпускаемого на XJM щебня подвергли комплексному изучению с применением рентгеноструктурного, дифференциально-термического и электронномикроскопического метода анализа.

Образцы заполнителя КСМ имеют желтый цвет, с обусловленными наличием Са(ОН)2 белыгли вкраплениями и зональную структуру. Близлежащая к поверхности спекания зона содержит прозрачную стеклофазу, нижняя зона представляет собой недожженный материал, сохранивший первоначальный цвет и рыхлую структуру.

Аглолорит из шихты рекомендуемого состава имеет серовато-коричневый цвет и неоднородную структуру с чередованием крупнопористых (250-1000 мкм), мелкопористых (1-2 мм) и кавернозных участков поверхности, окаймленных перегородками толщиной до 2 мм, представленными окисленной стеклофазой.

Аморфазованная масса, входящая в структуру полученного материала, содержит включения каолинита, отличающегося ани-затропией, обусловленной ориентированным расположением зародышевых выделений первичного твердофазового муллита. Кроме того, наблюдаются мелкие (10-20 мкм) зерна кварца. - - -

Стеклофаза, являющаяся основным структурным элементом, связывает кристаллические фазы-новообразования, способствующие её своеобразному армированию и повышающие прочность и стойкость к температурным переладам.

Фотографиями, полученными с' помощью электронного сканирующего микроскопа (СЭМ), зафиксированы кристаллы анортита в виде коротких толстых призм размером 20-30 мкм, удлиненные тонкие до 20 мал выделения волластонита и кристаллы геленита 17.

скелетного топа.

»

Результаты элэктронко-сканируюшей микроскопия полностью подтверждены данными рентгеноструктурного анализа.

При идентификации рентгенограмм проб аглопорита разработанного состава и изготавливаемого на КИМ отмечено, что последние характеризуются наличием полевых шпатов, гидрата оксида кальция, остатков неразлсжившихся при низкотемпературном спекании СаСОд и образования '2. СаО'ЪЛ^ , являющегося неустойчивой фазой, что подтверждают фотографии СЭМ и кривые ДТА данных образцов.

Результаты комплексных физико-химических исследований аглопорита из сырьевой смеси оптимального состава свидетельствуют о достижении полного разложения карбонатов и связывания СаО в алюмосиликаты и силикаты, являющиеся устойчивыми фазовыми новообразованиями, способнши поеысить стойкость материала к длительному воздействию воды, попеременному увлажнению и высушиванию.

Определение количества поглощенной извести из насыщенного раствора Са(ОН)2 по методике, принятой для активных минеральных добавок, показало, что полученный заполнитель в естественном состоянии связывает 10,78 мг/г, после пропаривания -48;51 мг/г.

Следующий этап исследований заключался в диагностике характера структуры зоны контакта аглопорита с цементным камнем и новообразовании в ней.

Фотографии СЭМ иллюстрируют прочное механическое сцепление цементного камня с поверхностью запалкителя за счет проникновения цементно-песчанного раствора в открытые поры л каверны 18.

на глубину до ICC-2CQ мил, в результата чего образуется прочная л толстая контактная зона.

Помутнение связки со слабой молочно-белой опалесценцией :•: мпкрэкрлсталл:1ческая форма слагающих переходной слой новообразований характерна для низкоосновных гидросиликатов кальция.

Сопоставление интенсивности1линий на рентгенограммах цементного камня аз меазернового пространства и контактной зоны свидетельствует о значительном уменьшении в последней негндра-тированных зерен клинкера и гидроксида кальция.

Ка кривой ДТА цемента из зоны контакта наблюдаются четкие эндоэффекты при 585°С' я экзоэффект при 820°С, подтверждающие образование глдроспликатов типа CaS\-\ и CSU .

Высокие микропрочностные свойства контактного слоя свидетельствуют о положительном влиянии механической адгезии и химического взаимодействия между его составляющими.

Шестая глава посвящена определению области рационального применения аглояорита из смеси разработанного состава в легких бетонах.

Оптимизация состава бетона произведена ка основе математического планирования эксперимента. •■

В результате реализации эксперимента и обработки данных получены адекватные уравнения регрессии для средней прочности и средней плотности бетона, которые имеют вид:

У= 24,91+6,65Xr4,0IX2+I,49X3-2,166X^+0,6Х:Х3 ; У =1704,86+45Хг1 ЭЭХ2+38Х3-12,86X22+I6,14XI2-8XIX2+6XIX3

Проведенный анализ уравнений регрессии показал, что наиболее значимым з прочности бетона при сжатии является фактор XI. При увеличении класса бетона шаг изменения расхода цемента

19.

при конкретно:,! расходе заполнителя стабильно возрастает, однако, переход от класса 320 к более высоким требует значительного повышения расхода вянущего, на среднюю плотность бетона оказывает воздействие все три фактора, но наиболее сильно влияние Х2. Совместное решение уравненай регрессии с помощью 3RM с целью определения расходов цемента, крупного заполнителя и жесткости бетонной смеси для'обеспечения требуемых значений прочности и плотности бетона позволило установить, что аглопо-ратовый щебень из шихт рекомендуемого состава может быть использован в конструкционно-теплоизоляционных и конструкцион-

t

ных легких бетонах классов по прочности 310-325 с Д1600-1850 при средней жесткости бетонной смеси 15-20 сек.

3 седьмой главе рассмотрены результаты физико-механических испытаний легкого бетона на аглопоратовом щебне разработанного состава.

Коэффициент призменной прочности исследуемого аглопорито-бетона уменьшается от 0,89-0,81 с увеличением класса бетона от 310 до Б25, превосходит данный показатель тяжелого бетона и нормируемые по СНиП значения.

Прочность на растяжении_при изгибе увеличивается с повышением класса бетона от 1,69-3,59 и превосходит значения, полученные при осевом растяжении аналогичных призм. Характеристика образцов, твердеющих в естественных условиях, в обоих случаях на 5-12 % выше, чем пропаренного бетона.

Результаты испытания кубов на сцепление бетона с арматурой показывают, что величина относительного сопротивления сдвигу исследуемого бетона составляет е среднем 0,43-0,48 для ар-20.

матуры периодического прзТиля, что превышает аналогичную характеристику кераизитобзтона (0,15-С.1Э Йслпс) и тяжелого бетона (0,25-0,35 .

¿¡следование деформатизных свойств легкого бетона на заполнителе разработанного состава показало, что модуль упругости превосходит нормируемые значения для бетона того же класса с учетом плотности в среднем на 9 %. Коэффициент Пуассона находится в пределах 0,18-0,23, что соответствует СКиП. Предельная сжимаемость аглопоритобзтонов класса Б1С-325 находится в

с с

пределах 140x10 -210x10 . Предельные деформации растяжения

с

изменились от 10x10 -14x10 , что уступают керамзлтобетону л близки к показателям тяжелого бетона.

В восьмой главе приведены техн::ко-экон'о:,;пческ::е расчеты, доказывающие, что введение для получения аглэпорпта в шихты из лессовых пород кэолиноеых глин способствует уменьшению количества бракованной продукции, вследствие чего происходит падение себестоимости заполнителя, повышается экономическая эф- -фективность его применения.

Использование в качестве корректирующих добавок отходов бумажного производства, заменяющих уголь, приводит к эконамия ' топлива, что еще более снизит себестоимость продукции.

Годовой экономический эффект от внедрения разработанного заполнителя из лессовых пород и ангренской глины на I декабря 1992 г. составил 9880,340 тыс.руб.

ВЫВОДЫ

I. Экспериментально установлены основные причины низкого качества аглопоритового щебня из выеэкокарбзнатных лзссоеых по-

21.

род :'_алалыксаого шсторшсдзнля :: теоретически обоснована возможность эффективного использования отходов произЕОдств-серах ангренских каолиновых глин и скопа для усовершенствования свойств пористого заполнителя, полученного методом агломерации.

2. Построена математическая модель, позволяющая оценить степень влияния каолинитосодержащих добавок на качество продуктов спекания. Выявлены оптимальные состэеы аглопоритовых шихт, включающие 3,5,7 % ангренских глин и 6,10,14 % скопа, обжигаемые соответственно при температурах 1040-1050-Ю60°С в течение 25 мин.

. 3. доказана эффективность применения корректирующих добавок, как стабилизаторов процессов структурообра зованад и изменения вязкости жидкой фазы, способствующих расширению интервала спекания шихт из лессовых пород на 50-70-90°С и обеспечению полноты физико-химических взаимодействий между СаО и оксидами Ь^.МА , РееОъ .

Из сравнения результатов механических и физико-химических свойств разработанных заполнителей определен наиболее оптимальный состав сырьевой смеси, рекомендованный для внедрения в производственный процесс: лессовые породы - 80 %, ангренская каолиновая глина - 5 %, уголь - 15 %.

4. Вылущена опытно-промышленная партия аглопорита, свойства которого полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ. Технико-экономические расчеты показали, что за счет снижения количества бракованной продукции годовой экономический эффект от внедрения заполнителя рекомендуемого состава составит 9389,349 тыс. РУ<5-22.

о• гантгеноструктурним, доу^еренцгйльно-гэшотзсжзл, элэктрокномикросколическим методам:! изучена фазовый сослав я структура изготовленного продукта, установлено присутствие амэрфизованного глинистого вещества, кварца, анортита, геле.ни-та, волластонита, диопсида. Исследованиями контактной зоны зерна заполнителя с цементным камнем выявлено наличие прочного механического сцепления и химического взаимодействия активных составляющих аглопорита с СаСОН)^ цементного раствора с образованием низкоосноеных гидросиликатов кальция, способствующих упрочнению и срастанию заполнителя и цементного камня.

6. Разработана математическая модель для определения оптимальных составов легких бетонов на заполнителе из шихт рекомендуемого состава. Анализ позволил установить влияние различны:?; факторов (расходов цемента, заполнителя и жесткости смеси) на прочность и среднюю плотность бетона.

7. Доказана возможность получения легкого аглопоритобето-на класса по прочности на сжатие ¿10-325, коэффициент призмен-ной прочности 0,39-0,81, прочность на растяжение при изгибе 1,59-3,59 ^Ша, сцепление с арматурой 0,43-0,43 модуль упругости 17,4-24,9x10 МПа, коэффициент Пуассона 0,18-0.23,-пре-

с

дельная сжлмаемхть 140x10 - 210x10 , предельные деформации растяжения 10x10 14x10 . Таким образом, свойства разработанного аглопоритового щебня (свойства, поверхность зерен, химический и минералогический составы, структура и механическая адгезия и активность по отношению к Са(0Н)2 цементного раствора) предопределили получение легкого бетона высокого качества.

Основное содержание диссертации поло;::е:-:о в слздух^х пуб-

1. Давидян Л.З,, Ботвина ЛЛ. Повышенна качества аглопэрнта из высококасбзнатных лессовых пород. /Строительные :лзтер_:зла, конструкции :; инженерное обеспечение сооружений/ сб.науч.тр. /ТГТУ-Ташхент, 13ЭI. С.44-48.

2. Ботвина ЛЛ., Давидян Л.З. Совершенствование технологии аг-лопорита из лессовых пород. /Теоретические и научно-практические вопросы нефтяной, газовой, горнодобывающей, геологоразведочной отраслей промышленности, а также смежных специальностей/ с б. тр. Та silll/. Та шкен т, ÏS'£ I. С. 71-74.

3. Давидян Л.Э., Ботвина ЛЛ. Получение высокопрочного аглопо-рнтового щебня в производственных условиях. /Актуальные вопросы стройматериалов и особенности проектирования систем управления строительством/ ТАСИ,Ташкент,ISS2 . C.3-ÏI.

4. Ботвина ЛЛ., Давидян Л.Э. Использование вторсырья для заполнителей легкого бетона./Тез.докл.I медд.науч.-техн.конф./. Ташкент,19Э2. С.10-12.

5. Давидян Л.3., Ботвина Л Л. Иилаб чикариш аароитида олинган т^лдирглчдан аглопоритобетон тайёрлаш. /¡Леъморчилик ва бино-корлик ¿шмининг далзарб муашалари.^Ььм.ишл.т^пл./.Тоакент, 1993. С.46.

6. Давидян Л..Э, Ботвина Л.¿Л. Расширение интервала спекания лессовых пород для производства аглопорита/.сб.тр.ИСЗ ТАСИ/. Ташкент.1993 г.

7. Ботвина ЛЛ., Давидян Л.Э., Саттарое 3. Легкий бетон из агло-лорита, полученного из лессовых пород и промышленных отходов. /Разработка технологий и исследование свойств вяжущих заполнителей бетонов железобетонных изделий и конструкций/.Сб.тр.

ТАСИ. Ташкент.I9S3. С.125. 24.

"Сэазз? ч:.к.н^плара ви этлази ;зро1.:агз е?:.:згад ::о;.: азе да а злака- гид езгал т;;ьдр:увч::аааг сдфзтдн:: озарэвчи технологалан аэлаб чак::з"н:::чг хакада

К И С к А Ч А и А Ъ Л У LI О Т

Автореферат диссертация аланааг зсосай таЕсафа, .унанг боб= лзра таърафа, асзсий хулосзлар вз мззкур азнанг зсосай ко ада= лзра б?йача чоа эгалгэа шшйй кэколзлзр р?йхатааа ?з ачага ола =

да.

Дассертзцая, вдзра карбснатла сор туароч, таркабада каолин бjara a Kjí.'.ap да ода карт0а=Ц0Р03 сзаззта чадандаларадаа олазада= гаа бетоа коразмасааааг енгал тзлцарзвчаса саЗатааа озирал jcj= • - лада алла б чаказ i«aE3jcara бараплааган.

1лЗзк.ур азда т?лдар.уЕчинааг ааглзиерацая .усзладз олаяазадз хзроратаааг ортаиа вз баз ta? аза2=к шгёв иЗ аарзёалзраааг т?ла=тукас цукаемая кечазааа тпы.:аалз ада таклаф калаагп'! купал;.:аларцаа yoü= дэлэаазаааг самэралп эканлагааа асбот калзвча :.'.аьл:умотлар Kjpca= тдлгза.

иак.дорай тог.овдаа Jззро боглаклак зниклзб бепалган, хзы азё цораз;.;элзра тзрндби ва техно лс гик яараённааг ^лчанлэри ¿:еьёрлаа= 'таралган. йдазлотнавг тзркабай ва фазик=механик хзс.усаятлара ургзяалгза, тулдаруЕчааааг мехэнак вз иссавдик таьсарлзрага «зр= за чадзилалагааа озаризгз ивва берадагза яага ааЗдо бjara а эле= ыеатлараанг маввддлига асботлзаган.

Олаагаа т?лдирзвчцдаа мацсадга мувофик равиада фойдаланшп со= . хаса ааэдлаагаа, бетон поранила лари тарнаби кеъёрлазтаралган, бетоааиаг асзсай фазакзвай=механак хкзеаятлара Ургааалгза, т?л= дарзвчааааг цеыеат таза бплза элокада булап ерааанг диагаости= saca рткззалгаа.

Изда азлзб чакалгаа тулдирзвчадаа Узбекастон зддудида фаола= ят кУрсатувча англокерапая цехларида фойдзлзнилгаада таааарх= аааг нагла Зила ва нзтта актисодай самарага эр азалил аа и тасдздлов= ча актдсздаа зсос=дзлаллар нелтарилгаа.

SYflOFSYS "Technical research for the increase of the light aggregate quality made of below - standard raw materials and industrial waste"

The abstract includes the general charaKterlstlK of the thesis, summery of it's chapters, mam conclusions and a list of published scientific articles covering the mam ideas of the given worK.

The thesis deals with development the method of increasing the quality of the light concrete aggregate made of loess rocK conteining a great amount of calcium carbonate and Kaolin containing admixture hydrogenous coal and cardboard paper industry waste.

The given offers the data confirming the efficiency of recommended admixtures influense on the increasing of original mixture sintering temperature ranse for attaining completness of physicochemical interaction and getting qualitative porous aggregate on a sintering machine.

Quantitative dependences are determined, raw material mixture compozitions and the parameters of technological process for raaKmg aggloporite are optimized. Structural and physicomechanical charaKteristics of the product are studied, prezence of stable formations stipulating thermal and chemical stability of the aggregate is proved.

The sphere of most efficient recommended aggregate aplication are determind. light concrete compozitions are optimized, physicomechanical charaKteristics of concrete are studied, cement aggregate contact area are investigated.

The worK offers the economic basis, confirming the production cost cut and high effectivness following application of new technology in UzbeK mahing ot aggloporite shops industry.