автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Теплоизоляционно-конструкционный силикатный материал с использованием активных гранулированных заполнителей

На правах рукописи

МОСЬПАН Александр Викторович

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННО-КОНСТРУКЦИОННЫЙ СИЛИКАТНЫЙ МАТЕРИАЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВНЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕК 2012

Белгород 2012

005057338

Работа выполнена в ГОУ ВПО Белгородском государственном технологическом университете (БГТУ) им. В.Г. Шухова

Научный руководитель - доктор технических наук, Профессор

Лесовик Валерий Станиславович

Официальные оппоненты - Муртазаев Саид-Альви Юсупович

доктор технических наук, профессор ГОУ ВПО Грозненский государственный нефтяной институт им. академика М.Д. Миллионщикова проректор по капитальному строительству

- Володченко Анатолий Николаевич

кандидат технических наук, профессор ГОУ ВПО Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

профессор кафедры неорганической химии

Ведущая организация - Федеральное государственное бюд-

жетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Защита состоится 26 декабря 2012 г. в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.01 в Белгородском государственном технологичен ском университете им. В.Г. Шухова по адресу: С

308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, ауд. 242.

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

Автореферат разослан 25 ноября 2012 г.

Ученый секретарь -■*1" „ диссертационного совета >__Г.А. Смоляго

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В связи с резким подорожанием энергоресурсов, ведутся интенсивные работы по совершенствованию теплоизолирующих способностей строительных материалов. Но, несмотря на многообразие торговых марок поставляемых на рынок строительных материалов, предпочтение должно быть отдано неорганическим материалам экологически безвредным, пожаробезопасным.

Поэтому важнейшей задачей следует считать создание новых эффективных стеновых материалов со стабильно высокими теплоизоляционными характеристиками, имеющих повышенную прочность сцепления с кладочными растворами, особенно это актуально для строительства в сейсмо-опасных регионах.

С этой точки зрения внимание привлекают широко используемые в строительстве силикатные материалы автоклавного твердения, однако они имеют невысокую прочность сцепления с кладочными растворами и в сейсмостойком строительстве не используются. По данным Европейской ассоциации производителей автоклавного силикатного бетона, годовой объем выпуска его в этих странах составляет 17 млн. м3. В России выпускается более 6,2 млрд. штук условного силикатного кирпича в год. Относительно низкая энергоемкость получения силикатных строительных материалов автоклавного твердения, развитая структура производства по территории России, технологичность, возможность утилизации отходов при производстве делают их весьма привлекательным объектом модификации структуры с целью улучшения потребительских характеристик данных материалов и снижения теплопроводности. Создание, либо внесение в их структуру наиболее эффективных, с точки зрения теплоизоляции, замкнутых пор позволяет существенно уменьшить теплопроводность, повысить термосопротивление стен зданий, облегчить массу стеновых конструкций, улучшить адгезию к кладочным растворам.

Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана г\б НИР №1.1.07 «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007-2011 гг.; при финансовой поддержке в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нанодисперсных модификаторов с учетом типоморфизма сырья»; в рамках программы «У.М.Н.И.К» при участии Федерального фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Цель работы. Разработка составов и технологии получения силикатных материалов автоклавного твердения с высокой адгезией к кладочным растворам и низкой теплопроводностью за счет использования безоб-

жиговых гранулированных порообразующих компонентов на основе аморфного кремнезема.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение кинетики растворения при автоклавной обработке ядер гранулированного заполнителя в зависимости от их состава, соотношения компонентов и диаметра;

- исследование физико-механических и эксплуатационных свойств силикатных материалов автоклавного твердения в зависимости от состава и содержания активных заполнителей;

- исследование кинетики образования гидросиликатов кальция в присутствии водорастворимых силикатов щелочных металлов с целью сокращения времени автоклавирования и увеличения прочности сцеплением с кладочными растворами;

- разработка технологии производства стеновых блоков и кладочных

растворов;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований и рекомендаций по технологии получения силикатных стеновых материалов с замкнутой пористостью. Промышленная апробация.

Научная новизна. Предложены принципы повышения эффективности производства силикатных стеновых материалов за счет использования активных гранулированных заполнителей и крентов - отходов пиления массива на блоки, что позволяет не только управлять процессами структурооб-разования на макро-, микро-, и наноуровне, но и получить уникальные свойства материала, моделирующего природный процесс генезиса известняка-ракушечника. Результатом этого воздействия является синтез нано- и микроразмерных гидратных новообразований, толщиной несколько микрон, что позволяет существенно повысить влаго-, морозостойкость, снизить теплопроводность силикатного материала в целом.

Выявлен характер зависимости свойств силикатных материалов от количества и состава АГЗ. Соотношение аморфных форм кремнезема и гидроокиси натрия в исходных минеральных порошках, направляемых на грануляцию и, в дальнейшем служащих ядром АГЗ, определяет физико-механические свойства получаемых автоклавных материалов, и позволяет повысить прочность и атмосферостойкость готовых изделий за счет высокомодульных гидросиликатов натрия, которые имеют большую степень полимеризации, создают более плотную и водонепроницаемую оболочку образующихся пор; что приводит к снижению водопоглощения и повышают морозостойкость композитов.

Установлен характер взаимосвязи между параметрами автоклавной обработки (Р, I), фазовым составом и технико-эксплуатационными характеристиками силикатных материалов, заключающийся в том, что введение 20-45 мас.% АГЗ обеспечивает формирование гетерофазного полиминерального

цементирующего вещества различной морфологии. Использование АГЗ позволяет снизить время изотермической выдержки на 25 % и обеспечивает при этом получение силикатных материалов пониженной теплопроводности и нормативной прочности.

Предложен механизм существенного увеличения адгезии стенового материала к кладочному раствору за счет использования композитов с высокоразвитой упрочненной поверхностью и комплексного цементно-песчаного раствора с минеральным пластификатором и фиброй, позволяющим увеличить предел прочности конструкции на срез в несколько раз.

Практическая значимость. Разработаны составы смесей и технологии для получения силикатных изделий с АГЗ, позволяющих снизить теплопроводность и, что очень актуально при строительстве в сейсмоопасных районах России, существенно повысить их сцепление с кладочными растворами.

Предложены технологические схемы получения теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных силикатных материалов с сокращенной продолжительностью автоклавирования.

Разработаны рекомендации по технологии получения силикатных стеновых материалов с замкнутой пористостью.

Сделан технико-экономический анализ эффективности применения активных гранулированных заполнителей, обеспечивающих повышение производительности автоклавного оборудования, уменьшить толщину и вес стен в 1,4 раза без ухудшения их теплоизолирующих свойств.

Получены закономерности изменения свойств готовых изделий в зависимости от параметров автоклавной обработки, позволяющие оптимизировать физико-механические характеристики силикатных материалов с АГЗ. Определены рациональные параметры гидротермального синтеза силикатных изделий пониженной теплопроводности в зависимости от технического состояния автоклавного оборудования, что позволяет существенно сократить энергоемкость производства силикатных материалов с прочностью, удовлетворяющей требованиям нормативных документов.

Практическую значимость результатов работы подтверждает диплом и серебряная медаль XIII Московского Международного Салона изобретений и инновационных технологий в номинации «Прогрессивные промышленные технологии и материалы» (г. Москва, 2010).

Внедрение результатов исследований. Полученные силикатные стеновые материалы автоклавного твердения с замкнутой пористостью предложены в качестве конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов.

Разработаны рекомендации по рациональным областям применения нового силикатного материала. Рекомендовано применение безобжигового гранулированного заполнителя с насыпной плотностью 600-700 кг/м и размером 4-10 мм при производстве силикатных материалов пониженной теплопроводности. Согласно СТО 02066339-006-2011, 02066339-007-2011, 02066339-008-2011, 0266339-009-2011, 0266339-010-2011 и 0266339-013-2011

получены сертификаты соответствия по системе ГОСТ и рекомендации по их применению. Технологическая схема получения силикатного стенового материала с использованием разработанного АГЗ на основе коркинской опоки была опробована в промышленных условиях на ЗАО «Поревит», комбинат строительных материалов, г. Ялуторовск (Тюменская обл.); выпущена опытная партия.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются при реализации программ опережающей профессиональной переподготовки инженерных кадров строительных предприятий; в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Строительство», инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах и конференциях, в том числе: Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» -XVIII научные чтения (Белгород, 2007); Международной конференции РХТУ им. Д.И. Менделеева «Успехи в химии и химической технологии», (Москва, 2008); III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2008); Международной конференции «Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях» (Якутск, 2009); Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов» - XIX научные чтения (Белгород, 2010); областной научно-практической конференции «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (Белгород, 2011).

На XIII Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий данная разработка удостоена диплома и серебряной медали.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах по списку ВАК РФ, получено 5 патентов РФ.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографии из 171 наименования и приложений. Работа изложена на 181 странице текста, куда входят 34 таблицы, 45 рисунков и фотографий.

На защиту выносятся:

- закономерности изменения структуры и физико-механических свойств силикатных изделий за счет формирования объемных контактных зон между разработанными заполнителями и матрицей;

- способ получения безобжигового активного гранулированного заполнителя;

- механизм формирования контактной зоны гранулированного заполнителя с силикатной матрицей при автоклавной обработке;

- технология получения стеновых блоков с использованием АГЗ;

- способ повышения адгезии силикатных материалов к кладочным растворам;

- технико-экономические обоснования применения силикатных конструкционно-теплоизоляционных материалов с активным гранулированным заполнителем;

- технологический режим производства силикатных изделий с повышенными теплоизоляционными свойствами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время производством силикатных автоклавных материалов в Российской Федерации занимаются более 100 предприятий. В общей структуре производства стеновых материалов на долю силикатного кирпича приходится около 21-23%. В целом рынок силикатных изделий очень насыщен и имеет достаточно высокий уровень конкуренции, подталкивающей предприятия отрасли к постоянному повышению качества выпускаемой и освоению производства новых видов продукции. Прессованные силикатные изделия имеют низкую прочность счепления с кладочными растворами, поэтому в сейсмоактивных районах их не используют.

Для повышения инвестиционной привлекательности силикатных материалов автоклавного твердения необходим переход на высокоэффективные технологии. Назрела острая необходимость в поиске путей существенного повышения прочности сцепления с кладочными растворами и снижения теплопроводности традиционно используемого силикатного кирпича. Данная проблема может быть решена за счет использования активных гранулированных заполнителей (АГЗ).

Рабочей гипотезой работы является возможность получения силикатных композитов строительного назначения с повышенной прочностью сцепления с кладочными растворами и низкой теплопроводностью за счет использования безобжиговых гранулированных порообразую-щих компонентов с растворяющимся ядром при автоклавной обработке и образовании замкнутых пор.

Исходными материалами для получения силикатных автоклавных материалов являются: песок Разуменского месторождения, негашеная комовая известь 1 сорта производства ОАО «Стройматериалы» (Белгород), вода. Для получения АГЗ в качестве кремнеземсодержащего компонента для изготовления ядра использовали широкий спектр высококремнеземистых природных пород и материалов техногенного происхождения: опоки (кор-

кинская), трепел (фокинский и белорусский), перлит природный и впучен-ный, цеолиты (мухор-таллинский и хотынецкий) и бой тарного стекла. В качестве гидроксида щелочного металла использовали гидроксид натрия.

Таблица 1

Свойства гранулированного заполнителя __

"з * л 6-о :л прочности на в цилиндре, МПа а -«i

Л н X о. ^

№ п.п. Наименование сырья о X Е-О с 3 * я с ю л ta н о. 0 1 ° я 1==

5 2 о 4 5 и X i 1

5 о. U X С* В К о у § Он

1. Перлит Мухо-Талинского месторождения (Бурятия) 890 765 8,7 92,9

2. Опока Коркинского месторождения (Челябинская область) 670 560 10,7 89,1

3. Цеолит Хотынецкого месторождения (Орловская область) 710 650 9,6 88,9

4. Трепел Фокинский, Брянская обл. 750 702 9,8 88,2

5. Цеолитсодержащий туф, Мухор-Талинского м-е 803 774 9,6 93,4

6. Бой зеленого тарного стекла, г. Воронеж 860 832 7,2 91,6

7. Перлит вспученный 510 465 6,8 94,8

8. Песок кварцевый 920 840 7,1 89,2

Совместный помол кремнеземсодержащих компонентов с гидроксидом натрия осуществлялся в шаровых мельницах, гранулирование - на тарельчатом грануляторе с использованием жидкого стекла. Водный раствор жидкого стекла плотностью 1250 кг/м3 с помощью регулируемой форсунки набрызгивался на поверхность дисперсного материала, подаваемого на наклонную тарелку гранулятора. Регулируя размер частиц разбрызгиваемого раствора и угол наклона тарелки гранулятора, можно варьировать размер получаемых гранул в широком диапазоне. Сразу после формования, гранулы поступают в порошок извести молотой совместно с кремнефтористым натрием (для водостойкости оболочек гранул). Дисперсность порошка, используемого для грануляции, соотношение натрия кремнефтористого с известью для нанесения защитной оболочки на ядрах гранул и необходимая толщина оболочки подбиралась экспериментально. За счет наличия на поверхности гранулы жидкого стекла, формируется защитная оболочка. После сушки, гранулы приобретают необходимую прочность и с помощью сит отделяются от излишка извести.

Получаемые гранулы смешиваются с традиционной силикатной смесью для изготовления силикатного кирпича и подаются на формование.

Рядом исследователей отмечается, что аморфные кремнезёмы, которые содержатся в опоках, трепелах, диатомитах и др. очень легко взаимодействуют со щелочами. Взаимодействие, заключающееся в образовании водорастворимых силикатах натрия наблюдается уже при 70-80°С. Однако, при этом образуются в основном низкомодульные соединения силикатов натрия, поэтому при условии протекания данной реакции должно быть очень много щелочей, используемых для проведения данной реакции, поэтому при повышенном давлении и температуре предлагаемые нами смеси для ядер гранул могут содержать модуль щёлочности 5-6, т.е. на каждую часть щёлочи используются 5-6 частей кремнезёма. Наши исследования показали, что реакции протекают достаточно полно, и практически не остаётся свободной щёлочи при высоких силикатных модулях.

Так как часть выделяющихся из гранулы в процессе автоклавной обработки водорастворимых гидросиликатов натрия поглощалась силикатной матрицей изделия, т.е. активно влияла на физико-механические свойства границы раздела между заполнителем и матрицей, эти гранулы были названы активными (АГЗ).

О 10 20 30 40 Содержание гранул АГЗ, мае.

10 20 30 40 Содержание гранул, мас.%

Рис. 1. Изменение водопоглощения (а) и прочности (б) силикатных материалов от содержания в них активных гранул без защитной оболочки. Гранулы на основе: 1 -трепела фокинского; 2 - перлита вспученного; 3- цеолитсодержащего туфа; 4- перлита природного; 5 - тарного стекла; 6 - кварцевого песка и 7 - керамзита

Для сравнения был использован керамзит, который используется как заполнитель для цементных бетонов. В технической литературе имеются сведения об использовании его в силикатных материалах, однако он в корне от-

личается по своим свойствам от использованных активных гранул по водопо-глощению (рис. 1а) и прочности (рис. 16) конечных изделий.

Вначале были использованы заполнители без защитной оболочки. Их влияние на силикатную матрицу гораздо существеннее, однако сырцовые изделия не подлежат длительному хранению (не более двух часов), т.к. щёлочи из гранул переходят в силикатную матрицу, снижая реакционную способность самих гранул. Защитная оболочка гранул из извести и кремнефто-ристого натрия способствует длительному сохранению реакционной способности сырцовых гранул (пат. РФ №№ 2361838, 2361839, 235555,235556, 2433976).

При существенной поризации материала, естественно, уменьшаются прочностные характеристики (на сжатие и изгиб), однако при использовании керамзита, уменьшение прочности гораздо сильнее (табл. 2, смесь 7). В данном случае разрушение образцов происходит в зоне контакта между заполнителем и матрицей, однако при использовании активных заполнителей этого не наблюдается, т.к. контактная зона носит невыраженный характер.

Таблица 2

Влияние добавки АГЗ на Физико-механические свойства прессованных сичикатов

.ГС-

Силикатный кирпич с АГЗ на основе:

Трепел фокинский

Перлит вспученный

Цеолитсодержащий туф

Перлит природныи

Тарное стекло

Кварцевый песок

Керамзит

Силикатная смесь

го <

о

т я

п &

35%

0%

1485

1401

1503

1533

1523

1544

1432

1886

о

о я Я я

о й , о. * с Я '

5 а.

с

22,3 19,5

18,4

17.8 17,6

17.0

10.1

26.9

¥ >о

о- « С с к 5

<и 2:

Ч ~

и а. С

3,89

3,87

3,88

к х

ч о СП

14,9

16,9

3,81

3,79

3,76

2,01

3,87

18,3

ш

0,39

0,49

18,5

19,1

19,4

34,4

21,5

0,53

0,54

0,56

0,58 0,67

0,80

Выделяющиеся силикаты натрия настолько меняют свойства матрицы, что она уменьшает сорбционную влажность, т.е. при хранении данные силикатные образцы гораздо меньше поглощают влагу, что стабилизирует теплопроводность образцов при эксплуатации (рис. 2).

При использовании АГЗ, модифицируется силикатная матрица материала, наблюдается устойчивое снижение показателей сорбционной влажности в ряду по степени увеличения эффекта: песок кварцевый -»■ тарное стекло -> перлит природный — цеолитсодержащий туф (Якутия) перлит вспученный -> цеолит хотынецкий —> опока коркинская -* трепел фокинский.

Более детальное изучение пористости полученных материалов показывает, что при увеличении содержания гранул в силикатном материале растет его общая пористость, причём появляется и имеет высокие значения (до 40%) закрытые поры, и снижается открытая пористость. Это происходит на фоне роста общей пористости (рис. 3), которая особо благоприятно сказывается на снижении теплопроводности.

Относительная влажность воздуха, %

Рис. 2. Сорбционная влажность бездобавочных силикатных материалов (1) и с добавкой 40 мас.% АГЗ на основе цеолитсодержащего туфа (2), перлита природного (3), перлита вспученного (4) и трепела фокинского (5)

Наиболее ярко влияние активных гранулированных заполнителей проявляется при изучении их свойств теплопроводности (табл. 2). Она уменьшается в данном случае в 3-4 раза. Поэтому данные материалы относятся к группе

теплоизоляционно-конструкционных.

При автоклавировании гранулированного материала выделяются водорастворимые гидросиликаты натрия, размер которых зависит от силикатного модуля ядер гранулированного материала.

Содержание, объемн.% Рис. 3. Характеристики пористости силикатного материала в зависимости от содержания в нём АГЗ на основе трепела фокинского. Пористость: 1 - общая; 2 - открытая, 3 - закрытая

Рис. 4. Срезы силикатных образцов после автоклавированкя

Глубину проникновения в силикатную матрицу выделяющихся гидросиликатов определяли на специально изготовленных силикатных образцах (рис. 4). Здесь моделировались процессы, происходящие в гранулах различного состава, определялась их кинетика проникновения выделяющихся гидросиликатов в силикатную матрицу в процессе автоклавной обработки образцов.

Условия помола исходных материалов определяет кинетику растворения кремнезёма в ядрах полученного заполнителя при их автоклавной обработке. Удельная поверхность кварцевого песка составляла 300 м /кг. Степень нарушения кристаллической структуры зависит от условий помола исходных материалов, например, помол в шаровых мельницах имеет более спокойный характер растворения кремнийсодержащих частиц, а помол на виброистира-теле существенно ускоряет процесс растворения силикатной составляющей материала. К 4-5 часам автоклавирования, процесс растворения силикатов практически завершается (рис. 5), материалы с ненарушенной кристаллической структурой реагируют со щелочью чрезвычайно медленно.

Продолжительность автоклавирования, ч

Рис. 5. Кинетика растворения кремнезема в ядрах АГЗ при их автоклавной обработке. Ядра изготовлены на основе кварцевого песка, молотого на: 1 - планетарной мельнице, 2 - виброистирателе, 3 - шаровой мельнице; 4 - ядра изготовлены на основе перлита

620 S60 S00

~ 440

1

; зео

I

4? 320 I 260

200

140

80

20

4 10 16 22 28 34 40 46 52 58

20 П

Рис. 6. Сравнительная диаграмма рентгенограмм силикатных автоклавных материалов: 1 - без АГЗ, 2-е АГЗ. Обозначены отражения: Q - кварца, Р - портландита, С - кальцита.

Рентгенограммы силикатных автоклавных материалов, с одинаковым исходным составом вяжущего, полученных с применением АГЗ и без них, приведены на рис. 6.

Фазовый состав материала представлен кварцем, портландитом и кальцитом. Селективных отражений других кристаллических компонентов не зафиксировано. Характерной особенностью рентгенограммы образца материала с гранулами является присутствие интенсивной фоновой составляющей рентгеновского рассеяния в интервале углов дифракции 20=28-К32° (съемка производилась на излучении Cu-анода). Основываясь на предположении о том, что причиной появления заметной фоновой составляющей дифракционного спектра на этих углах является рентгеновское рассеяние на наноразмерных (полукристаллических) C-S-H образованиях, был проведен полнопрофильный количественный РФА с использованием программы DDM v.l.8 (derivative difference minimization). DDM-алгоритм, реализованный в этой программе основан на минимизации производных разностной кривой экспериментального и расчетного профиля рентгенограммы. Он позволяет не учитывать в расчетных процедурах форму линии фона, при этом разностная кривая, представляет фоновую составляющую рентгенограммы. Максимумы интенсивности на этой кривой в интервале углов дифракции 29=28-^32° соответствуют полукристаллическим гидросиликатам кальция, являющимися носителями прочностных свойств данного материала (рис. 7).

f<

Q

% 2

С

i

к

л

й

чЧч

11

Q

f I

" . д

V^ \

т,щ

2300 г 2000 г 1700 г

-700 ......................................., I , I . п

4 10 16 22 28 34 40 46 52 58

29 П

Рис. 7. ГУОМ-диаграмма расчета образца с АГЗ.

1 - экспериментальные данные, 2 - расчетный профиль, 3 - разностная (фоновая) кривая. Штрихами обозначены брегговские маркеры отражений кристаллических фаз. Точками на разностной кривой отмечены максимумы широких отражений С-Э-Н новообразований (ё=3.04А и а=2.8А, КЮЕ) №33-0306).

Количественный полнопрофильный РФА показал снижение концентрации кварца от 16.5 мас.% в образце без АГЗ, до 8.3 мас.% в образце с гранулами. На основании полученных результатов можно полагать, что введение АГЗ в силикатные автоклавные материалы повышают реакционную активность кварцевой составляющей и интенсифицируют процессы образования С-Б-Н фаз (рис. 7). Модификации различных форм кремнезема образуют ряд чередующихся блоков от рентгеноаморфного опала до кристаллических кристобалита и тридимита высокой реакционной активности.

Образцы силикатного материала, отобранные на разных этапах обработки, показывают, что процессы насыщения матрицы проходят в первые 2-3 часа, а процессы минералообразования заканчиваются в течение 5,5 часов выдержки в автоклаве за счёт присутствия жидкой фазы, обогащенной ионами кремнезёма. При этом можно сократить продолжительность гидротермальной обработки силикатных изделий в автоклавах на два часа.

Разработаны технологические схемы производства силикатного кирпича и мелкоштучных силикатных блоков с АГЗ (рис. 8). Силикатные бетоны, после заливки их в формы, помещаются в автоклав, разрезаются на блоки размером 0,2x0,3x0,6м. Отходы резки, пропитанные гидросиликитами, с удельной поверхностью 250-300 м2/кг, возвращаются в шихтовое отделение (бункера 25) и служат компонентом сырьевой смеси. Они играют роль крентов при твердении в автоклаве композита.

\31 \зр '\2Э \28

Рис 8. Технология производства мелкоштучных силикатных блоков с АГЗ

1 - пластинчатый питатель; 2 - дезинтегратор; 3 - элеватор; 4,6,10, 19, 21 - бункер; 5,8,16,26,28 - ленточные транспортеры; 7 - ленточный весовой дозатор; 9 - грохот; 11,20 - шаровая мельница; 12 - винтовой питатель; 13 - двухкамерный пневмонасос; 14 - трубопровод; 15 - тарельчатый питатель; 17 - бегуны; 18 - лопастной смеситель; 22 - бункер для жидкого стекла; 23 - тарельчатый гранулятор; 24, 27 - шнековый питатель; 25 - бункеры с питателями; 28 - ванна для твердения силикатного бетона;

29 - автоклав; 30 - резательная установка; 31 - склад готовой продукции.

Анализируя свойства полученных силикатных материалов, следует отметить их низкую теплопроводность и относительно высокие значения прочности при изгибе. Силикаты натрия, выделяющиеся при автоклавной обработке из АГЗ, пропитывают матрицу, связывают портландит, залечивают микродефекты и неорганизованные поры силикатного материала, вдвое повышают значения коэффициента конструктивного качества. Отсутствие свободного портландита благоприятно сказывается на повышении водостойкости полученных изделий, который превышает значение 0,8, по этому параметру наш материал составит достойную конкуренцию керамическому кирпичу.

Обширный фактический материал, полученный в результате выполнения данной работы, следует систематизировать, с целью прогнозирования теплопроводности силикатного материала с замкнутой пористостью. Ряд авторов предложили формулы, которые описывают теплопроводность системы в зависимости от её пористости. В частности, мы традиционно используем для прогнозирования теплопроводности силикатных бетонов в зависимости от их пористости формулу Оделевского. Для пористой матричной структуры она выглядит на графике следующим образом (кривая 1, рис 8), однако недостатком используемых моделей является ряд допущений. Пористые материалы в

I 07

ш 0,6

I 0,5 х

I 0,4

0

1 0,3 с

| 0,2 0,1

системах рассматриваются как система параллельных цилиндрических каналов, при этом все поры принимаются как открытые. Фактически, для полученных силикатных материалов с АГЗ кривая зависимости теплопроводности от пористости в полученных изделиях имеет более крутой характер (кривая 6, рис. 8).

0,9

0,2 0,4 0,6 0,8 Общая пористость, об.%

Рис. 9. Зависимость коэффициента теплопроводности от общей пористости материала по формулам: 1 - по Оделевскому В.И., 2 - по Кононенко В.И.,, 3 - по Коху И.С., 4 - по Матюхину Н.М. Фактические значения при введении в силикат: 5 -

керамзита; 6 - АГЗ.

Введение растворяющихся при автоклавной обработке гранул (АГЗ) в силикатный материал позволяет получать изделия с более развитой внешней поверхностью контакта с кладочными растворами. Образующиеся каверны на месте расположения гранул, при заполнении их раствором, существенно повышает прочность кладки в целом. Упрочнение кладочных растворов путем использования более прочного вяжущего (например, ТМЦ-50), добавок глинистых пород определенного генезиса и состава, полипропиленовой фибры для увеличения адгезии кладочных растворов к стеновому материалу, позволяет увеличить прочность кладки на срез в 25-30 раз. Экспериментально доказано, что при приложении внешней нагрузки данная кладка в этом случае разрушается не по поверхности контакта раствора со стеновым материалом, а по самому композиту (рис. 10). Повышенная монолитность каменной кладки существенно повышает сейсмическую стойкость сооружений (СНиП РК 2.03-30-2006 - «Строительство в сейсмических районах»).

Рис. 10. Характер разрушения силикатных материалов с АГЗ при использовании упрочненных кладочных растворов

Для внедрения результатов диссертационной работы при производстве силикатных автоклавных материалов разработан пакет нормативных документов.

Промышленные испытания по получению силикатного стенового материала с использованием разработанного АГЗ на основе коркинской опоки были проведены на комбинате строительных материалов ЗАО «Поревит», г. Ялуторовск (Тюменская обл.); выпущена опытная партия. Получен силикатный кирпич с плотностью 1160 кг/м3, коэффициентом теплопроводности 0,24 Вт/(м К), пределом прочности при сжатии 17,8 МПа.

Экономическая эффективность производства и применения разработанного материала обусловлена использованием доступных сырьевых материалов, возможностью снижения энергозатрат при производстве и получении материала с улучшенными технико-эксплуатационными характеристиками, уменьшением продолжительности изотермической выдержки при автоклавной обработке, т.е. повышении удельной производительности автоклавов, снижения толщины и веса стен в 1,4 раза без ухудшения их теплоизолирующих свойств. Повышенная адгезия к кладочным растворам позволяют расширить область применения полученных силикатови в сейсмостойком строительстве.

Введение АГЗ в состав различных силикатных материалов строительного назначения позволяет дополнительно понизить их теплопроводность и плотность, улучшить прочностные характеристики (табл. 3), усилить сцепление с

кладочными растворами, что усиливает сейсмоустойчивость возводимых сооружений.

таблица 3.

Влияние АГЗ на свойства силикатных материалов

Физико- механические характеристики Силикатный кирпич Силикатный бетон Газобетон Пено бетон

Содержание АГЗ 0% 35% 0% 35% 0% 35%; 0% 35%

Предел прочности при сжатии, МПа 28,4 29,2/22,6* 18,2 21,5 2,5 3,6 2,1 3,2

Предел прочности на изгиб, МПа 3,98 5,42/4,21* 2,1 4,7 2,9 4,4 1.8 2,4

--—-5-- Плотность, кг/м 1880 1550/885* 1650 1610 600 590 700 670

Теплопров одность, Вт/мК 0,78 0,31/0,27* 0,42 0,21 0,14 0,12 0,16 0,12

' кварцевый песок заменен на вспученный перлит

Строительное материаловедение, а также геоника, большое внимание уделяют созданию новых высокопрочных, умных материалов. У них должна быть упорядоченная структура, формируемые новообразования обладают высокой прочностью и низкой теплопроводностью, обладать способностью самозалечивать дефекты структуры и ликвидировать разупрочняющую пористость. Этими свойствами обладают полученные нами силикатные изделия на стадии их изготовления и автоклавной обработки.

Разработка АГЗ явилась предпосылкой для создания нового класса «интеллектуальных» силикатных автоклавных материалов конструкционно-теплоизоляционного назначения с существенно улучшенной сейсмостойкостью.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены принципы повышения эффективности производства прессованных автоклавных материалов, заключающиеся в оптимизации пористой структуры и микроструктуры цементирующего вещества и формировании рационального состава новообразований, что обеспечивает высокие физико-механические характеристики изделий. Активный гранулированный заполнитель (АГЗ), обогащая материал силикатной матрицы ионами кремния, интенсифицирует фазообразование в системе С-Б-Н, способствует снижению рентгеноаморфной фазы и направленному образованию высокопрочных низкоосновных гидросиликатов, минуя стадию образования двухкальциевого гидросиликата.

2. Разработаны пути повышения сейсмостойкости кладки из силикатного стенового материала за счет увеличения поверхности сцепления его с кладочными растворами и увеличения прочности самих растворов путем ис-

пользования ТМЦ, фибры и глинистых добавок определенного генезиса и состава.

3. Выявлен характер зависимости свойств силикатных материалов от количества и состава АГЗ. Соотношение аморфных форм кремнезема и гидроокиси натрия в исходных минеральных порошках, направляемых на грануляцию и, в дальнейшем служащих ядром АГЗ, определяет физико-механических получаемых автоклавных материалов. Это позволяет повысить прочность готовых изделий и их атмосферостойкость, т.к. определяет силикатный модуль выделяющихся силикатов натрия. Высокомодульные гидросиликаты имеют большую степень полимеризации, имеют более укрупненный размер и создают более плотную и водонепроницаемую оболочку образующихся пор; в большой степени снижают водопоглощение силикатного изделия в целом, повышают морозостойкость.

4. Установлена взаимосвязь между параметрами автоклавной обработки (продолжительностью, температурой и давлением), фазовым составом и технико-эксплуатационными характеристиками силикатных материалов, заключающаяся в том, что введение 15-40 мас.% обеспечивает формирование гетерофазного полиминерального цементирующего вещества различной морфологии. Использование активного заполнителя позволяет снизить время изотермической выдержки на 25 % и обеспечивает при этом получение материалов необходимой прочности и низкой теплопроводности. Новизна технических решений получения и использования АГЗ подтверждается пятью патентами РФ.

5. Предложены составы силикатных автоклавных прессованных материалов с использованием гранулированного заполнителя на основе аморфного кремнезема, позволяющие получать изделия с пределом прочности при сжатии свыше 17 МПа, морозостойкостью свыше 50 циклов и теплопроводностью менее 0,2 Вт/К-м, высокой адгезией к кладочным растворам.

6. На основании полученного экспериментального материала, построена зависимость величины теплопроводности силикатного материала, в том числе и с замкнутой пористостью, от величины пористости матричного материала и прогнозировать необходимую величину введения АГЗ, т.е. получать строительные силикатные изделия с заданными свойствами - теплопроводностью, плотностью, прочностью, водопоглощением, сорбционной влажностью и др.

7. Получены закономерности изменения свойств готовых изделий в зависимости от параметров автоклавной обработки, позволяющие оптимизировать физико-механические характеристики силикатных материалов с гранулированным заполнителем. Определены рациональные параметры гидротермального синтеза изделий в зависимости от технического состояния автоклавного оборудования, что позволяет существенно сократить энергоемкость производства силикатных материалов низкой теплопроводности и с прочностью, удовлетворяющей требованиям нормативных документов.

8. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ЗАО «Комбинат строительных материалов» заводе стеновых материалов «Поревит», Тюменской области. Выпущена опытно-промышленная партия силикатного кирпича.

9. Для промышленного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные документы:

- рекомендации по применению гранулированного заполнителя в качестве модифицирующей добавки для производства теплоизоляционных прессованных силикатных автоклавных материалов;

- стандарты организации СТО 02066339-006-2011, 02066339-007-2011, 02066339-008-2011, 0266339-009-2011, 0266339-010-2011 и 0266339-013-2011, 02066339-014-2010 «Силикатный кирпич с использованием АГЗ»; получены сертификаты соответствия по системе ГОСТ и рекомендации по их применению;

- технологический регламент на производство силикатного стенового материала с использованием активного гранулированного заполнителя.

Получен социальный эффект - экологическое оздоровление окружающей среды, разработаны безотходные технологии получения стеновых силикатов и повышения сейсмической надежности зданий и сооружений.

Системный подход при проведении комплексных теоретических и экспериментальных исследований позволил разработать новые теплоизоляционно-конструкционные силикатные материалы, обладающие высокой адгезией к кладочным растворам, что позволяет повысить сейсмоустойчивость кладки.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Воронцов В.М. Стеновые неокомпозиционные материалы на основе автоклавных силикатных бетонов [Текст] / В.М Воронцов, A.B. Мосьпан // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии. XVIII научные чтения: Сб. докладов Международной научно-практической конференции. - Белгород, 2007. - С. 37-41.

2. Мосьпан A.B. Новые конгломератные строительные силикатные композиты автоклавного твердения с регулируемыми целевыми характеристиками [Текст] / A.B. Мосьпан // Успехи в химии и химической технологии: Сб. научных трудов РХТУ им. Д.И. Менделеева. - М., 2008. Том XXII. - № 7 (87).-С. 83-86.

3. Мосьпан A.B. Конгломератные строительные материалы автоклавного твердения с улучшенными теплофизическими характеристиками [Текст] / A.B. Мосьпан // Теория и практика повышения эффективности строительных материалов: Сб. докладов III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пенза. ПГУАС. 2008. - С. 90-93.

4. Соловьёва JI.H. Современные строительные теплоэффективные материалы [Текст] / J1.H. Соловьёва, A.B. Максаков, A.B. Мосьпан // Создание

новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях: Сб. науч. докладов. Междунар. конф. - Якутск. 2009. - С. 85-87.

5. Строкова В.В. Конструкционные ячеистые стеновые материалы с пониженной теплопроводностью на основе активных гранулированных заполнителей [Текст] / В.В. Строкова, A.B. Мосьпан, В.М. Воронцов, A.B. Максаков // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2010. - № 1. - С. 42-46.

6. Строкова В.В. Стеновые автоклавные силикатные материалы пониженной теплопроводности с применением гранулированных заполнителей из кремнеземсодержащего сырья [Текст] / В.В. Строкова, И.В. Жерновский, A.B. Мосьпан, A.B. Максаков // Строительные материалы. - 2010. -№ 6. - С. 70-71.

7. Мосьпан A.B. Регулирование свойств бесцементных силикатных материалов автоклавного твердения при использовании гранулированных на-номодифицирующих поризаторов [Текст] / A.B. Мосьпан, В.М Воронцов // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов: Сб. докладов XIX Международной научно-практической конференции. - Белгород, 2010. 4.1. - С. 231-235.

8. Лесовик B.C. Конструкционные ячеистые силикатные материалы автоклавного твердения с пониженной теплопроводностью [Текст] / B.C. Лесовик, В.М. Воронцов, A.B. Мосьпан // Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее: Материалы областной научно-практической конференции. - Белгород, 2011. Ч.З. - С. 44-50.

9. Пат. № 2361838 РФ, МПК8 С 04 В 28/18. Гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе кварцевого песка, состав сырьевой смеси для изготовления силикатных стеновых изделий, способ получения силикатных стеновых изделий и силикатное стеновое изделие / Лесовик B.C., Мосьпан A.B., Строкова В.В., Воронцов В.М.; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. -№ 2007142320/03; заявл. 15.11.2007г.; опубл. 20.07.2009г., Бюл. № 20. - 10 с.

10. Пат. № 2361839 РФ, МПК8 С 04 В 28/18. Гранулированный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе кремнистых цеолитовых пород, состав сырьевой смеси для изготовления силикатных стеновых изделий, способ получения силикатных стеновых изделий и силикатное стеновое изделие / Лесовик B.C., Мосьпан A.B., Строкова В.В., Воронцов В.М., Лесовик Р.В.; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. -№ 2007142318/03; заявл. 15.11.2007г.; опубл. 20.07.2009г., Бюл. № 20. - 10 с.

11. Пат. № 2365555 РФ, МПК8 С 04 В 28/18. Гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе трепела, диатомита и опоки, состав сырьевой смеси для изготовления силикатных стеновых изделий, способ получения силикатных стеновых изделий и силикатное стеновое изделие / Лесовик B.C., Мосьпан A.B., Строкова В.В., Воронцов В.М., Лесовик Р.В., Ходыкин Е.И.; заявитель и патентообладатель

БГТУ им. В.Г. Шухова. -№ 2007142319/03; заявл. 15.11.2007г.; опубл. 27.08.2009г., Бюл. № 24. - 12 с.

12. Пат. № 2365556 РФ, МПК8 С 04 В 28/18. Гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе перлита, состав сырьевой смеси для изготовления силикатных стеновых изделий, способ получения силикатных стеновых изделий и силикатное стеновое изделие / Гридчин A.M., Строкова В.В., Лесовик Р.В., Мосьпан A.B., Воронцов В.М.; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. -№ 2007142316/03; заявл. 15.11.2007г.; опубл. 27.08.2009г., Бюл. № 24. - 7 с.

13. Пат. № 2433976 РФ, МПК8 С 04 В 28/18. Способ изготовления гранулированного заполнителя для силикатных изделий автоклавного твердения / Лесовик B.C., Мосьпан A.B., Строкова В.В., Лесовик Р.В., Воронцов В.М.; Заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. -№ 2010119770/03; заявл. 17.05.2019г.; опубл. 20.11.2011г., Бюл. № 32. - 7 с.

14. Лесовик B.C. Прессованные силикатные изделия на гранулированных заполнителях [Текст] / B.C. Лесовик, A.B. Мосьпан // Известия КГ АСУ. — № 3(21).-Казань. КГ АСУ. 2012.- С. 144-150.

15. Лесовик B.C. Силикатные изделия на гранулированных заполнителях для сейсмостойкого строительства [Текст] / B.C. Лесовик, A.B. Мосьпан, Ю.А. Беленцов // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2012. - № 4. - С. 62-65.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность кандидату технических наук, профессору Воронцову Виктору Михайловичу за консультации и активное участие в обсуждении результатов работы.

МОСЬПАН Александр Викторович

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННО-КОНСТРУКЦИОННЫЙ СИЛИКАТНЫЙ МАТЕРИАЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВНЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 26.04.12. Формат 60x84/16. Усл. печ л. Тираж 100 экз. Заказ 478

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

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТОДАХ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ С ПОНИЖЕННОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ

1.1. Состояние производства силикатных стеновых материалов автоклавного твердения пониженной теплопроводности.

1.2. Пути формирования пористых силикатных структур стеновых материалов автоклавного твердения.

1.3. Неорганические компоненты силикатных стеновых материалов.

1.4. Получение заполнителей для силикатных изделий.

1.5 Особенности взаимодействия силикатного матричного материала с заполнителями в условии их автоклавной обработки и влияние свойств контактной зоны на эксплуатационные характеристики полученных материалов.

1.6. Выводы.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Исходные материалы для получения силикатных стеновых материалов автоклавного твердения.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методы изучения фазового состава сырьевых и синтезированных материалов. Рентгенофазовый и дифференциально-термический анализы, электронная и оптическая микроскопия, ИК-спектрометрия.

2.2.2. Определение физико-механических характеристик сырьевых и синтезированных материалов. Прочностные характеристики гранул и силикатных материалов. Определение влажности, теплопроводности и пористости поризованных силикатов

2.2.3. Оценка активности взаимодействия плотной силикатных матриц с заполнителями.

2.3. Получение силикатных материалов.

2.4. Определение прочности сцепления силикатных материалов с кладочными растворами.

2.5. Выводы.

3. ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА И СВОЙСТВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ АКТИВНЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ.

3.1. Определение характеристик кремнеземсодержащих и щелоче-содержащих компонентов для изготовления ядер гранул.

3.2. Получение активного гранулированного поризующего заполнителя

3.3. Влияние рецептурно-технологических факторов на свойства прессованных силикатных материалов автоклавного твердения с активным гранулированным заполнителем.

3.3.1. Гранулированный композиционный заполнитель на основе высоко кремнистых осадочных пород.

3.3.2. Гранулированный композиционный заполнитель на основе кремнистых цеолитовых пород.

3.3.3. Гранулированный композиционный заполнитель на основе природного и вспученного перлита.

3.3.4. Гранулированный композиционный заполнитель на основе тарного стекла.

3.3.5. Гранулированный композиционный заполнитель на основе кварцевого песка.

3.4. Влияние компонентного состава на сорбционную влажность и водопоглощение материала с активным гранулированным заполнителем

3.5. Прочностные характеристики плотных силикатных материалов

3.6. Теплопроводность, плотность и пористость силикатных изделий

3.7. Выводы.

4. ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕСТВИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ С СИЛИКАТНОЙ МАТРИЦЕЙ ПРИ ВАРЬИРОВАНИИ РЕЖИМОВ АВТОКЛАВИРОВАНИЯ И ИЗМЕНЕНИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА.

4.1. Исследования фазового состава зон контакта силикатных композиций автоклавного твердения с активными заполнителями ^

4.2. Изучение материала АГЗ в процессе автоклавной обработки силикатов. ^ ]

4.3. Теплопроводность силикатных материалов строительного назначения с замкнутой пористостью. ^у

4.4. Подбор рациональных параметров автоклавной обработки силикатных материалов с АГЗ. ^

4.5. Повышение прочности кирпичных кладок из силикатных материалов.

4.6. Выводы.

5. ТЕХНОЛОГИЯ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХ АВТОКЛАВНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИС- . ПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВНОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ.

5.1. Технология производства прессованных силикатных автоклавных материалов и теплоизоляционных блоков с использованием АГЗ.

5.2. Технико-экономическое обоснование применения АГЗ в качестве компонента силикатных изделий.

5.3. Расчет экономии материальных затрат при использовании

АГЗ как компонента формовочной смеси.

5.4. Внедрение результатов исследований.

5.5. Выводы.

Актуальность. В связи с резким подорожанием энергоресурсов, ведутся интенсивные работы по совершенствованию теплоизолирующих способностей строительных материалов. Но, несмотря на многообразие торговых марок поставляемых на рынок строительных материалов, предпочтение должно быть отдано неорганическим материалам экологически безвредным, пожаробезопасным.

Поэтому важнейшей задачей следует считать создание новых эффективных стеновых материалов со стабильно высокими теплоизоляционными характеристиками, имеющих повышенную прочность сцепления с кладочными растворами, особенно это актуально для строительства в сейсмо-опасных регионах.

С этой точки зрения внимание привлекают широко используемые в строительстве силикатные материалы автоклавного твердения, однако они имеют невысокую прочность сцепления с кладочными растворами и в сейсмостойком строительстве не используются. По данным Европейской ассоциации производителей автоклавного силикатного бетона, годовой объем выпуска его в этих странах составляет 17 млн. м . В России выпускается более 6,2 млрд. штук условного силикатного кирпича в год. Относительно низкая энергоемкость получения силикатных строительных материалов автоклавного твердения, развитая структура производства по территории России, технологичность, возможность утилизации отходов при производстве делают их весьма привлекательным объектом модификации структуры с целью улучшения потребительских характеристик данных материалов и снижения теплопроводности. Создание, либо внесение в их структуру наиболее эффективных, с точки зрения теплоизоляции, замкнутых пор позволяет существенно уменьшить теплопроводность, повысить термосопротивление стен зданий, облегчить массу стеновых конструкций, улучшить адгезию к кладочным растворам.

Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана г\б НИР № 1.1.07 «Разработка фундаментальных основ получения композиционных вяжущих с использованием наносистем» на 2007-2011 гг.; при финансовой поддержке в форме гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МД-2906.2007.8 «Методологические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нанодисперсных модификаторов с учетом типоморфизма сырья»; в рамках программы «У.М.Н.И.К» при участии Федерального фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Цель работы. Разработка составов и технологии получения силикатных материалов автоклавного твердения с высокой адгезией к кладочным растворам и низкой теплопроводностью за счет использования безобжиговых гранулированных порообразующих компонентов на основе аморфного кремнезема.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение кинетики растворения при автоклавной обработке ядер гранулированного заполнителя в зависимости от их состава, соотношения компонентов и диаметра;

- исследование физико-механических и эксплуатационных свойств силикатных материалов автоклавного твердения в зависимости от состава и содержания активных заполнителей;

- исследование кинетики образования гидросиликатов кальция в присутствии водорастворимых силикатов щелочных металлов с целью сокращения времени автоклавирования и увеличения прочности сцеплением с кладочными растворами;

- разработка технологии производства стеновых блоков и кладочных растворов;

- подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований и рекомендаций по технологии получения силикатных стеновых материалов с замкнутой пористостью. Промышленная апробация.

Научная новизна. Предложены принципы повышения эффективности производства силикатных стеновых материалов за счет использования активных гранулированных заполнителей и крентов - отходов пиления массива на блоки, что позволяет не только управлять процессами структурообра-зования на макро-, микро-, и наноуровне, но и получить уникальные свойства материала, моделирующего природный процесс генезиса известняка-ракушечника. Результатом этого воздействия является синтез нано- и микроразмерных гидратных новообразований, толщиной несколько микрон, что позволяет существенно повысить влаго-, морозостойкость, снизить теплопроводность силикатного материала в целом.

Выявлен характер зависимости свойств силикатных материалов от количества и состава АГЗ. Соотношение аморфных форм кремнезема и гидроокиси натрия в исходных минеральных порошках, направляемых на грануляцию и, в дальнейшем служащих ядром АГЗ, определяет физико-механические свойства получаемых автоклавных материалов, и позволяет повысить прочность и атмосферостойкость готовых изделий за счет высокомодульных гидросиликатов натрия, которые имеют большую степень полимеризации, создают более плотную и водонепроницаемую оболочку образующихся пор; что приводит к снижению водопоглощения и повышают морозостойкость композитов.

Установлен характер взаимосвязи между параметрами автоклавной обработки (Р, 1;), фазовым составом и технико-эксплуатационными характеристиками силикатных материалов, заключающийся в том, что введение 20-45 мас.% АГЗ обеспечивает формирование гетерофазного полиминерального цементирующего вещества различной морфологии. Использование АГЗ позволяет снизить время изотермической выдержки на 25 % и обеспечивает при этом получение силикатных материалов пониженной теплопроводности и нормативной прочности.

Предложен механизм существенного увеличения адгезии стенового материала к кладочному раствору за счет использования композитов с высокоразвитой упрочненной поверхностью и комплексного цементно-песчаного раствора с минеральным пластификатором и фиброй, позволяющим увеличить предел прочности конструкции на срез в несколько раз.

Практическая значимость. Разработаны составы смесей и технологии для получения силикатных изделий с АГЗ, позволяющих снизить теплопроводность и, что очень актуально при строительстве в сейсмоопасных районах России, существенно повысить их сцепление с кладочными растворами.

Предложены технологические схемы получения теплоизоляционных и теплоизоляционно-конструкционных силикатных материалов с сокращенной продолжительностью автоклавирования.

Разработаны рекомендации по технологии получения силикатных стеновых материалов с замкнутой пористостью.

Сделан технико-экономический анализ эффективности применения активных гранулированных заполнителей, обеспечивающих повышение производительности автоклавного оборудования, уменьшить толщину и вес стен в 1,4 раза без ухудшения их теплоизолирующих свойств.

Получены закономерности изменения свойств готовых изделий в зависимости от параметров автоклавной обработки, позволяющие оптимизировать физико-механические характеристики силикатных материалов с АГЗ. Определены рациональные параметры гидротермального синтеза силикатных изделий пониженной теплопроводности в зависимости от технического состояния автоклавного оборудования, что позволяет существенно сократить энергоемкость производства силикатных материалов с прочностью, удовлетворяющей требованиям нормативных документов.

Практическую значимость результатов работы подтверждает диплом и серебряная медаль XIII Московского Международного Салона изобретений и инновационных технологий в номинации «Прогрессивные промышленные технологии и материалы» (г. Москва, 2010).

Внедрение результатов исследований. Полученные силикатные стеновые материалы автоклавного твердения с замкнутой пористостью предложены в качестве конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов.

Разработаны рекомендации по рациональным областям применения нового силикатного материала. Рекомендовано применение безобжигового гранулированного заполнителя с насыпной плотностью 600-700 кг/м3 и размером 4-10 мм при производстве силикатных материалов пониженной теплопроводности. Согласно СТО 02066339-006-2011, 02066339-007-2011, 02066339-008-2011, 0266339-009-2011 и 0266339-013-2011 получены сертификаты соответствия по системе ГОСТ и рекомендации по их применению. Технологическая схема получения силикатного стенового материала с использованием разработанного АГЗ на основе коркинской опоки была опробована в промышленных условиях на ЗАО «Поревит», комбинат строительных материалов, г. Ялуторовск (Тюменская обл.); выпущена опытная партия.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения используются при реализации программ опережающей профессиональной переподготовки инженерных кадров строительных предприятий; в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Строительство», инженеров по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных симпозиумах и конференциях, в том числе: Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» - XVIII научные чтения (Белгород, 2007); Международной конференции РХТУ им. Д.И. Менделеева «Успехи в химии и химической технологии», (Москва, 2008); III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2008); Международной конференции «Создание новых материалов для эксплуатации в экстремальных условиях» (Якутск, 2009);

Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов» - XIX научные чтения (Белгород, 2010); областной научно-практической конференции «Белгородская область: прошлое, настоящее и будущее» (Белгород, 2011).

На XIII Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий данная разработка удостоена диплома и серебряной медали.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах по списку ВАК РФ, получено 5 патентов РФ.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографии из 161 наименований и приложений. Работа изложена на 151 странице текста, куда входят 34 таблицы, 45 рисунков и фотографий.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены принципы повышения эффективности производства прессованных автоклавных материалов, заключающиеся в оптимизации пористой структуры и микроструктуры цементирующего вещества и формировании рационального состава новообразований, что обеспечивает высокие физико-механические характеристики изделий. Активный гранулированный заполнитель (АГЗ), обогащая материал силикатной матрицы ионами кремния, интенсифицирует фазообразование в системе С-8-Н, способствует снижению рентгеноаморфной фазы и направленному образованию высокопрочных низкоосновных гидросиликатов, минуя стадию образования двухкальциевого гидросиликата.

2. Разработаны пути повышения сейсмостойкости кладки из силикатного стенового материала за счет увеличения поверхности сцепления его с кладочными растворами и увеличения прочности самих растворов путем использования ТМЦ, фибры и глинистых добавок определенного генезиса и состава.

3. Выявлен характер зависимости свойств силикатных материалов от количества и состава АГЗ. Соотношение аморфных форм кремнезема и гидроокиси натрия в исходных минеральных порошках, направляемых на грануляцию и, в дальнейшем служащих ядром АГЗ, определяет физико-механических получаемых автоклавных материалов. Это позволяет повысить прочность готовых изделий и их атмосферостойкость, т.к. определяет силикатный модуль выделяющихся силикатов натрия. Высокомодульные гидросиликаты имеют большую степень полимеризации, имеют более укрупненный размер и создают более плотную и водонепроницаемую оболочку образующихся пор; в большой степени снижают водопоглощение силикатного изделия в целом, повышают морозостойкость.

4. Установлена взаимосвязь между параметрами автоклавной обработки (продолжительностью, температурой и давлением), фазовым составом и технико-эксплуатационными характеристиками силикатных материалов, заключающаяся в том, что введение 15-40 мас.% обеспечивает формирование гетерофазного полиминерального цементирующего вещества различной морфологии. Использование активного заполнителя позволяет снизить время изотермической выдержки на 25 % и обеспечивает при этом получение материалов необходимой прочности и низкой теплопроводности. Новизна технических решений получения и использования АГЗ подтверждается пятью патентами РФ.

5. Предложены составы силикатных автоклавных прессованных материалов с использованием гранулированного заполнителя на основе аморфного кремнезема, позволяющие получать изделия с пределом прочности при сжатии свыше 17 МПа, морозостойкостью свыше 50 циклов и теплопроводностью менее 0,2 Вт/Км, высокой адгезией к кладочным растворам.

6. На основании полученного экспериментального материала, построена зависимость величины теплопроводности силикатного материала, в том числе и с замкнутой пористостью, от величины пористости матричного материала и прогнозировать необходимую величину введения АГЗ, т.е. получать строительные силикатные изделия с заданными свойствами -теплопроводностью, плотностью, прочностью, водопоглощением, сорбционной влажностью и др.

7. Получены закономерности изменения свойств готовых изделий в зависимости от параметров автоклавной обработки, позволяющие оптимизировать физико-механические характеристики силикатных материалов с гранулированным заполнителем. Определены рациональные параметры гидротермального синтеза изделий в зависимости от технического состояния автоклавного оборудования, что позволяет существенно сократить энергоемкость производства силикатных материалов низкой теплопроводности и с прочностью, удовлетворяющей требованиям нормативных документов.

8. Апробация полученных результатов в промышленных условиях осуществлялась на предприятии ЗАО «Комбинат строительных материалов» заводе стеновых материалов «Поревит», Тюменской области. Выпущена опытно-промышленная партия силикатного кирпича.

9. Для промышленного внедрения результатов научно-исследовательской работы разработаны следующие нормативные документы:

- рекомендации по применению гранулированного заполнителя в качестве модифицирующей добавки для производства теплоизоляционных прессованных силикатных автоклавных материалов;

- стандарты организации СТО 02066339-006-2011, 02066339-007-2011, 02066339-008-2011, 0266339-009-2011, 0266339-010-2011 и 0266339-013-2011, 02066339-014-2010 «Силикатный кирпич с использованием АГЗ»; получены сертификаты соответствия по системе ГОСТ и рекомендации по их применению;

- технологический регламент на производство силикатного стенового материала с использованием активного гранулированного заполнителя.

Получен социальный эффект - экологическое оздоровление окружающей среды, разработаны безотходные технологии получения стеновых силикатов и повышения сейсмической надежности зданий и сооружений.

Системный подход при проведении комплексных теоретических и экспериментальных исследований позволил разработать новые теплоизоляционно-конструкционные силикатные материалы, обладающие высокой адгезией к кладочным растворам, что позволяет повысить сейсмоустойчивость кладки.

1. Боженое, П.И. Технология автоклавных материалов / П.И. Боженов. Л.: Стройиздат, 1978. - 368 с.

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

3. Ryu, J.S. An experimental study on the effect of recycled aggregate on concrete properties /J.S. Ryi // Mag. Cement end Concrete Research. 2002. - P. 92-116.

4. Reliability of Porous Materials: Two Stochastic Approaches. J. Mat. in Civ. Engrg. 2004, 16. - P. 419-426.

5. Zheng, J.J. Aggregate distribution in concrete with wall effect / J.J. Zheng // Cement and Concrete Research. 2003. - P. 112-144.

6. Лотов, В.А. Нанодисперсные системы в технологии строительных материалов и изделий / В.А. Лотов // Строит, материалы. 2006. - № 9. - С. 5-7.

7. Удачкин, Н.Б. Активные кремнеземсодержащие компоненты как интенсификаторы производства автоклавных материалов и изделий : автореф. дис. . докт. техн. наук : 05.23.05 ; защищена 10.05.87 ; утв. 16.10.87 / Удачкин Игорь Борисович; М., 1987. - 32 с.

8. Леонович, Е.Н. Свойства щелочно-силикатных теплоизоляционных материалов и особенности их получения / Е.Н. Леонович, Б.И. Щукин, А.Л. Беланович // Строительные материалы. 2011. - № 11. - С. 48-56.

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

10. Кузнецов, A.M. Технология вяжущих веществ и изделий из них/ под ред. П.П. Будников; A.M. Кузнецов. М.: Государственное издательство «Высшая школа». 1963. - 456 с. - ISBN

11. Кузнецова, Г.В. Оптимизация расчетов составов известково-песчаной смеси для формования силикатного кирпича / Г.В. Кузнецова // Строит, материалы. 2010. - № 9. - С. 20-23.

12. Баженов, П.И. Технология автоклавных материалов/П.И. Баженов. М.: Стройиздат, 1978. - 367с. - ISBN

13. Хвостенков, С.И. Актуальные проблемы производства и применения силикатного кирпича в России / С.И. Хвостенков // Строит, материалы. -2010. -№ 11. -С. 13-17.

14. Семенов, A.A. Анализ состояния российского рынка силикатного кирпича / A.A. Семенов // Строит, материалы. 2011. - № 9. - С. 4-5.

15. Общая технология силикатов/Под общ. Ред. Пащенко A.A. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1983. - 408 с. - ISBN

16. СНиП 2.03.02-86 Бетонные и железобетонные конструкции из плотного силикатного бетона. М.: Стройиздат, 1986. - 45 с.

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

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

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

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

21. Сахаров, Г.П. Поробетон и технология его производства в XXI веке / Г.П. Сахаров, В.П. Стрельбицкий // Строит, материалы, оборуд. и технологии XXI века. 2000. - № 6. - С. 10-11.

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

23. Украинский рынок стеновых материалов: 2005 2010 Электронный ресурс. - Киев, 2008.

24. Бортников, Е.В. Основные тенденции и перспективы развития промышленности строительных материалов / Е.В. Бортников // Строит, матер., оборуд. и технологии XXI века. 2000. - № 2. - С. 4-5.

25. Бабков, В.В. Состояние силикатного кирпича в наружных стенах жилых домов после длительной эксплуатации / З.В. Бабков, Н.С. Самофеев // Инженерные системы. 2011. - № 5. - С. 25-28.

26. Бабков, З.В. Состояние жилых домов в силикатном кирпиче и реализация программы санации объектов этой категории в республике Башкортостан / З.В. Бабков, Н.С. Самофеев, Д.В. Кузнецов // Строительные материалы.-2011.-№ 11.-С. 7-10.

27. Кудеярова, Н.П. К вопросу взаимодействия гидрата окиси кальция с кремнеземом/ Н.П. Кудеярова //Химия и технология вяжущих веществ, силикатных и неорганических материалов: Межвуз. сб. научн. трудов. -Ленинград. 1977. - С. 100-104.

28. Лугинина, КГ. Химическая технология неорганических вяжущих материалов: в 2 ч./И.Г. Лугинина. Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2004.-ч.1.-240 с.-ISBN

29. Кузнецова, Т.В. Физическая химия вяжущих материалов: Учебник для хим.-технол. Спец. Вузов/Т.В. Кузнецова, И.В. Кудряшев, В.В. Тимашев М.: Высшая школа, 1989. - 384 с. - ISBN

30. Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов/О.П. Мчедлов-Петросян. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1988. - 304 с. - ISBN

31. Горшков, B.C. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединения /B.C. Горшков, В.Г. Савельев, Н.Ф. Федоров. -М.: Высшая школа, 1988.-400 с.-ISBN

32. Белоусова, О.Н. Общий курс петрографии/ О.Н. Белоусова, В.В. Михина. М.: Недра. 1972. - 344 с. - ISBN

33. Ulrich, D.R. Sol-gel processing/D.R. Ulruch//Chemetech. 1988. -V.18, - № 4, - P. 242-249.

34. Ulrich, D.R. Prospects of sol-gel processes/D.R. Ulruch // J. Non-Crist. Solids. 1988.- V.100.-№ 3.-P. 174-193.

35. Habert-Pjalegraf, L.G. Alkoxides as molecular precursors for oxide-based inorganic materials/L.G. Habert-Pjalegraf // New J.Chem. 1987. - V. 11.-№10. - P.663-675.

36. Hench, L.L. West J.K. The sol-gel process/L.L. Hench // Chem Rev. -1990. V.90. -№1. - P. 33-72.

37. Obst, K.-H. Zur Erzeugung von aktivern Branntkalk./ K.-H. Obst, W. Munchberg, M. Bahder // Zement-Kalk-Gips International. 1978. - № 8, - P. 373-385.

38. Hogewoning, S. Dependence of hurd burn potential on limestone properties / S. Hogewoning, W. Albrecht, S. Sven-Olaf // Cemet-Lime-Gypsum, -№6.-2008.-P. 52-60.

39. Schober, G. Chemical transformation during the manufacturing of autoclaved aerated concrete (ACC): Cement, Lime, gypsum and quartz sand become cellular concrete//Schober G./ ZKG International. 2005. - №7. - P.63-70.

40. Hara, N. Thermal behaviour of 11 A tobermorite and its lattice parameters/N.Hara, N. Inoue// Cem. Concr. Res. 1980. - V.10. - P.53-60.

41. Merlio, S. Gyrolite: its crystal structure and crystal chemistry/ S. Merlio// Mineralogical Magazine. 1988. - V.52. - P.337-387.

42. Shimada, К. The kinetics of the polymerization of silic acid/K. Shimada, T. Tarutani // Bull. Chem. Soc. Japan. 1980. - V.53. - № 12. - P. 3488-3491.

43. Технология изделий из силикатных бетонов/под ред. A.B. Саталкин,- М.: Изд-во литературы по строительству, 1982. 335 с. - ISBN

44. Bogush, G.H. Studies of the kinetics of the precipitation of the uniform silica particules through the hydrolisys and condensation of silicon alcoxies/ G.H. Bogush, C.F. Zuroski // J. Colloud Sei. 1991. - V. 142,-№ 1.-P. 1-18.

45. Bogush, G.H. Uniform silica particles precipitationA An aggregative qrowth model/ G.H. Bogush, C.F. Zuroski // J. Colloud Sei. 1991. - V. 142, - № l.-P. 19-34.

46. Бутт, Ю.М. Исследование растворимости кварцевого песка в зависимости от способа его измельчения/Ю.М. Бутт, М.А. Воробьева, Н.П. Кудеярова//Химическая технология строительных материалов: сб.трудов. -М. 1973.-№4. -С. 79-87.

47. Weres, О. Kinetics of silica polymerization/ О. Weres, A. Yee, L. Tsao 11 J.Colloid Sei. 1981,-V. 84,-№2.-P. 379-402.

48. Yokoyama, T. Retrading and accelerating effects of alluminium on the growth of polysilic acid particles/ T. Yokoyama, Y. Takanashi, T. Tarutani // J. Colloid Dei. 1991. - V.141. -№ 2. - P. 559-402.

49. Shimada, K. Gel chromatographic study of the polymerization of silic acid in the presence of fluoride/ K. Shimada, T. Tarutani // Chromotography. -1982. V.249. - № 1. - P.l 11-119.

50. Schicht, E. Using a rotor impact mill for grinding burnt lime/E. Schicht//CKG International. 2005. - №11. - P.67-71.

51. Schich, E. Zum Einsatz von Rotorpramillmuhlen fur die Zerklienerung von schwach und maßig schleißenden Materialien/E. Schicht// Aufbereitungstechrik-45. 2004. - №5. - P.33-36.

52. Avakumov, E.G. Soft Mechanochemical Synthesis a Basis for New Chemical Technologies/ E.G.Avvakumov, M. Senna, N.W. Kosova. Hardbound: Kluwer Academic Publishers, 2001. - 216 p.

53. Сулименко JI. M. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе / JI.M. Сулименко, JT.A. Урханова // Техника и технология силикатов. 1995. - № 3. - С. 88-95.

54. Урханова, JT.A. Активированные известково-кремнеземистые вяжущие и изделия на их основе : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.17.11 ; защищена 14.02.96 ; утв. 26.06.96 / Урханова Лариса Алексеевна ; ВСГТУ. -M : Изд-во Ротэкс, 1996. 21 с.

55. Хвостенков, С.И. Развитие производства силикатного кирпича в России / С.И. Хвостенков // Строит, материалы. 2007. - № 10. - С. 4-8.

56. Ананьев, A.A. Долговечность лицевого кирпича и камня в наружных стенах зданий / A.A. Ананьев, В.В. Козлов, Г.Я. Дуденкова // Строит, материалы. 2007. - № 2. - С. 56-58.

57. Гаръкина, И.А. Применение математических методов в строительном материаловедении : монография / И.А. Гарькина, A.M. Данилов, А.П. Прошин, А.Н. Бормотов. Пенза: ПГАСА, 1999. - 204 с.

58. Гарькина, И.А. Математические методы в строительном материаловедении : монография / И.А. Гарькина, A.M. Данилов, А.П. Прошин, В.И. Соломатов, Ю.А. Соколова; под ред. акад. РААСН В.И. Соломатова. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2001. - 188 с.

59. Гарькина, И.А. Планирование эксперимента. Обработка опытных данных : монография / И.А. Гарькина, A.M. Данилов, А.П. Прошин, Ю.А. Соколова; под ред. проф. А.М.Данилова.- М.: Палеотип, 2005, 272 с.

60. Баженов, Ю.М. Системный подход к разработке и управлению качеством строительных материалов : монография / Ю.М. Баженов, A.M. Данилов, И.А. Гарькина Е.В. Королев, Ю.А. Соколова; под ред. академика РААСН Баженова Ю.М. М.: Палеотип, 2006. - 186 с.

61. Соломатов, В.И. Синтез оптимальных управлений в задачах материаловедения / В.И. Соломатов, А.П. Прошин, A.M. Данилов, И.А. Гарькина, А.Н. Бормотов. // Известия ВУЗов. Строительство. 2001. - №11. -С. 43-49.

62. Гарькина, И.А. Анализ процессов структурообразования композиционных материалов в области фазовых переходов / И.А. Гарькина, A.M. Данилов, А.П. Прошин, Е.В. Королев // Известия ВУЗов. Строительство. 2003. - № 9. - С. 54-59.

63. Гарькина, И.А. Строительные материалы как системы / И.А. Гарькина, A.M. Данилов, Е.В. Королев // Строительные материалы. 2006. -№ 7. - С.55-58

64. Гарькина, И.А. Формализация оценки структуры и свойств композиционных материалов специального назначения / И.А. Гарькина // Строительные материалы. 2007. -№ 1. - С.69-71.

65. Данилов, A.M. Методы теории управления при синтезе строительных материалов / A.M. Данилов, А.П. Прошин, И.А. Гарькина // Вестник ВРО РААСН. Н.Новгород, 2004. - Вып. 7. - С. 128-132.

66. Прошин, А.П. Обобщенная динамическая модель физико-механических характеристик композиционных материалов / А.П. Прошин, A.M. Данилов, И.А. Гарькина // Вестник Мордовского университета. -Саранск, 2000,-№3-4. -С. 131-135.

67. Баженов, Ю.М. Системный подход к разработке и управлению качеством материалов специального назначения / Ю.М. Баженов, A.M. Данилов, Е.В. Королев, И.А. Гарькина // Региональная архитектура и строительство. Пенза: ПГУАС. - 2006. - № 1. - С. 45-54.

68. Воробьев, Х.С. Технология и свойства пористого силикатного кирпича на основе зол теплоэлектростанций / Х.С. Воробьев, С.И. Хвостенков // Строит, материалы. 2000. - № 7. - С. 13-14.

69. Макаренко, C.B. Золосиликатный кирпич перспективный материал в жилищном строительстве / C.B. Макаренко, Н.П. Коновалов // Строит, материалы. - 2008. - № 11. - С. 50-51.

70. Комохов, П.Г. Структурная механика и теплофизика легкого бетона / П.Г. Комохов, B.C. Грызлов // АН РФ. 1992. - 320 с.

71. Комохов, П.Г. Золь-гель как концепция нанотехнологии цементного композита / П.Г. Комохов // Строительные материалы. -2006. -№8. -С. 14-15.

72. Хвостенков, С.И. Интенсификация производства автоклавных материалов путем механохимической активации сырьевых смесей / С.И. Хвостенков // Строит, материалы. 2007. - № 12. - С. 8-11.

73. Гончикоеа, Е.В. Натрийсиликатные вяжущие и материалы на их основе / Е.В. Гончикова, Н.В. Архинчеева, Е.В. Дорожиев // Строит, материалы. 2010. - № 11. - С. 42-43.

74. Антипина, С.А. Фазовый состав и свойства известково-кремнеземистых вяжущих / С.А. Антипина, В.И. Верещагин // Строит, материалы. 2008. - № 11. - С. 48-49.

75. Толпа, Б.В. Перспективы производства силикатного кирпича с улучшенными теплофизическими свойствами на основе кремнистых пород / Б.В. Талпа, В.Д. Котляр, Я.В. Черевкова // Строит, материалы. 2008. - № 11. -С. 57-58.

76. Шелер, Р. Типоразмеры силикатного кирпича и блоков. Основные требования. Применение кирпича в России в настоящее время / Р. Шелер, П.П. Пирогов // Строит, материалы. 2010. - № 9. - С. 44-46.

77. Юрий Викторович; БГТУ им. В.Г. Шухова. : Изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, Белгород, 2007. 17 с.

78. Мчедлов-Петросян, О.П. Химия неорганических строительных материалов / О.П. Мчедлов-Петросян. М.: Стройиздат, 1988. - 304 с.

79. Мату лис, Б.Ю. Автоклавные силикатные материалы на малокварцевом песке / Б.Ю. Матулис, И.М. Валюс // Исследование строительных материалов: строительные материалы из отходов производства. Вильнюс, 1984. С. 19-25.

80. Cano, F. de J. Barrita Effects of curing temperature on moisture distribution, during and water absorbtion in self-compacting concrete // Cement and Concrete Research. 2003. - № 4. - P. 76-89.

81. Yaozhon, X.L. Hydrothermal Study in the System Na20-Ca0-Si02-H20 at 300°C / X.L. Yaozhon // Cement and Concrete Research. 1994. - № 5. -P. 741-748.

82. Куатбаев, К.К Влияние добавки щелочей на кинетику взаимодействия извести и кварца в гидротермальных условиях / К.К. Куатбаев, JT.A. Бастрыкина / Сб. тр. ВНИИстром. М. 1974. - № 30 (58). - С. 132-139.

83. Куатбаев, К.К. Изменение фазового состава силикатных материалов гидротермального синтеза в зависимости от количества добавок щелочей / К.К. Куатбаев, JI.A. Бастрыкина // Химия и химическая технология. Алма-Ата, 1987. - Вып. 18. - С. 23-30.

84. Иващенко, Ю.Г. Энергоэффективный строительный материал на основе опоковидного силицита / Ю.Г. Иващенко, A.B. Страхов, H.A. Иващенко // Энергосбережение в Саратовской области. 2009. - №3 (37). -С. 17-18.

85. Шабанова, H.A. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема / H.A. Шабанова, П.Д. Саркисов //-М.: Академкнига, 2004. -208с.

86. Айлер, Р. Химия кремнезема: пер. с англ. М.: Мир, 1982. - Ч. 1. -416 е.;-Ч. 2.-712 с.

87. Брыков, A.C. Силикатные и кремнеземсодержащие растворы и их применение // Техника и технология силикатов. Международный журнал по вяжущим, керамике, стеклу и эмалям. 2010. - Т. 17. - № 3. - С. 2-19.

88. Bergna, Н.Е. The colloid chemistry of silica. Am. Chem. Soc., 1994.718 p.

89. Козик, A.B. Целенаправленный синтез композиционных материалов на основе щелочных силикатов / A.B. Козик // Научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Тезисы докладов. Томск, 1999. - С. 19-20.

90. Верещагин, В. И. Пористые композиционные материалы на основе жидкого стекла и природных силикатов / В.И. Верещагин, Л.П. Борило, A.B. Козик // Стекло и керамика. 2002. - № 9. - С. 26-28.

91. Иванов, H.K. Вяжущие свойства композиций на основе щелочных силикатов / Н.К. Иванов, Н.Н Зыкова // Изв. вузов. Строительство. 2003. -№ 11.-С. 36-40.

92. Лисичкин, Г.В. Химия привитых поверхностных соединений / Г.В. Лисичкин, А.Ю. Фадеев, A.A. Середан. М.: Физматлит, 2003. - 589 с.

93. Шабанова, H.A. Химия и технология нанодисперсных оксидов: Учебное пособие / H.A. Шабанова, В.В. Попов, П.Д. Саркисов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 309 с. - ISBN

94. Сапелин, H.A. Влияние структуры пустот на прочность теплоизоляционных силикатных материалов / H.A. Сапелин, А.Н. Сапелин // Строительные материалы. 2011. - № 5. - С. 44-48.

95. Чернов, А.Н. Вариатропность / А.Н. Чернов. М.: Стройиздат, 1992.-95 с.

96. Пат. 2142440 Российская Федерация, МПК7 С 04 В 28/18. Способ приготовления смеси для силикатных изделий / Эльконюк A.A., Валиев Г.Х.; заявитель и патентообладатель Эльконюк A.A. № 98102195/03; заявл. 02.03.98; опубл. 10.12.99, Бюл. № 36. - 4 с.

97. A.c. 742408 СССР, МКИ 3 С 04 В 28/18. Способ приготовления смеси для силикатных изделий / Воробьев Х.С., Соколовский В.А.; заявитель и патентообладатель ВНИИСТРОМ им. П.П. Будникова. № 98102195/03; заявл. 20.10.77; опубл. 25.07.80, Бюл. № 23. -4 с.

98. A.c. 992480 СССР, МКИ 3 С 04 В 31/10. Способ получения зольного гравия / Баженов Ю.М., Гладких И.Ю.; заявитель ипатентообладатель МИСИ им. В.В. Куйбышева № 3338193/33; заявл. 21.09.83; опубл. 30.01.83, Бюл. №4.-6 с.

99. Чернышев, Е.М. Разрушение конгломератных строительных материалов: концепции, механизмы, принципы и закономерности управления / Е.М. Чернышев, А.И. Макеев // Строительные материалы. 2007. - № 9. - С. 63-65.

100. Чернышев, Е.М. Неоднородность строения как фундаментальная материаловедческая характеристика строительных композитов / Е.М. Чернышев, Е.И. Дьяченко, А.И. Макеев // Вестник отделения строительных наук РААСН. 1999. - Вып. 2. - С. 390-402.

101. Matsuchita, Е. Calcium silicate structure and carbonation skrinkage of tobermorite-based material / E. Matsuchita, Y. Aono, S. Shlbata // Cement and Concrete Research 2004. - № 34.-P. 1251-1257.

102. Isu, N. Influence of quartz size on the chemical and mechanical properties of autoclaved aerated concrete tobermorite formation / N. Isu, H.1.hida, Т. Mitsuda // Cement and Concrete Research. Volume 25. - Issue 2. -1995.-P. 243-248.

103. Чернышев, Е.М. Общие положения интегрированного механофизико-химического подхода к процессу деформирования и разрушения строительных композитов / Е.М. Чернышев, А.И. Макеев // Вестник БГТУ. 2005. - № 9. - С. 256-258.

104. Верещагин, В.И. Физико-химическое изучение пористых композиционных материалов на основе Si02 / В.И. Верещагин, Л.П. Борило, A.B. Козик // Химия и химическая технология. 2003. - Т. 46, - Вып. 8. - С. 138-140.

105. Кетов, П.А. Тенденции развития технологии пеностекла / П.А. Кетов, С.И. Пузанов, Д.В. Саулин // Строительные материалы. 2007. - № 9. -С. 28-31.

106. Крашенинникова, Н.С. Использование нетрадиционных сырьевых материалов с учетом их окислительно-восстановительных характеристик /

107. Н.С. Крашенинникова, О.В. Казьмина, И.В. Фролова, В.И. Верещагин // Стекло и керамика. 2003. - № 8. - С. 20-22.

108. Казьмина, О.В. Перспективы использования тонко дисперсных кварцевых песков в производстве пеностеклокристаллических материалов / О.В. Казьмина, В.И. Верещагин, А.Н. Абияка // Стекло и керамика. 2008. -№9.-С. 28-30.

109. Казьмина, О.В. Основы технологии пеностеклокристаллических материалов из кремнеземистого сырья при температурах 800 900°С / О.В. Казьмина // Техника и технология силикатов. - 2010. - № 2. - С. 17-21.

110. Казьмина, О.В. Влияние компонентного состава и окислительно-восстановительных характеристик шихт на процессы вспенивания пиропластичных силикатных масс / О.В. Казьмина // Стекло и керамика. -2010.-№ 4.-С. 13-17.

111. Петров, В.П. Вопросы энергетики, экологии и экономики производства пористых заполнителей / В.П. Петров // Строит, материалы. -2010. № 8. - С. 11-13.

112. Леонтьев, Е.Н. Решить проблему производства прогрессивных бесцементных строительных материалов можно / Е.Н. Леонтьев // Строит, материалы. 2008. - № 11. - С. 90-93.

113. Rietveld, H.M. Line profiles of neutron powder-diffraction peaks for structure refinement / H.M. Rietveld // Acta Crystallograpica. 1967. - 22. - P. 151-152.

114. Rietveld, H.M. Profile Refinement for Nuclear and Mognetic Structure / H.M. Rietveld // Journal of Applied Crystallgraphy. 1969. - 2. - P. 67-70.

115. Bail, A.L. Advaces in microstructure analysis by the Rietveld metod // Sixth international school and Workshop of crystallography. Strctural characterization: Amorphous and nocruietveldstalline Materials. 2000. - P. 205209.

116. СНиП 23-01-99 Строительная климатология / Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000,- 58с.

117. СНиП II-3-79 Строительная теплотехника / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 1998,- 29с.

118. A.B., Воронцов B.M.; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. -№> 2007142316/03; заявл. 15.11.2007г.; опубл. 27.08.2009г., Бюл. № 24. 7 с.

119. Пат. № 2242437 РФ, МПК8 С 04 В 28/18. Шихта для изготовления ячеистого стекла / Балясников В.И., Мосьпан В.И., Шутов А.И.; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. -№ 2002107835/03; заявл. 05.08.2002г.; опубл. 20.12.2004г., Бюл. №8.-4 с.

120. Корнеев, В.И. Жидкое и растворимое стекло / В.И. Корнеев, В.В. Данилов. СПб.: Стройиздат, 1996. - 216 с.

121. Одолевский, В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. Матричные двухфазные системы с невытянутыми включениями /

122. B.И. Одолевский // Журнал технической физики. 1951. - т. XXI. - Вып. 6.1. C. 667-685.

123. Кононенко, В.И. Исследование теплопроводности пористого металлокерамического железа / В.И. Кононенко, В.М. Барановский // Порошковая металлургия. 1968. - № 3. - С. 19-22.

124. Koh, КС. Heat and Mass Transfer / Y.C. Koh, A. Fortini // 1973. - V. 16.-P.213.

125. Кащеев, И.Д. Производство огнеупоров / И.Д. Кащеев // М.: Металлургия, - 1993. - 265с.

126. Кривулина, Э.Ф. Термоупругое состояние плит и цилиндров, выполненных из сплошных и пористых материалов: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 01.02.04. Саратов, 2006. 19 с.

127. Матюхин, Н.М. Изучение температурного расширения гетерогенных лиофобных тел / Н.М. Матюхин, А.Г. Портяной, В.Г. Мальцев // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Вып. 4. Калуга: Эйдос, - 2003. - С. 100-107.

128. Solovyov, L.A. Full-profile refinement by derivative difference minimization. / L.A. Solovyov // Journal of Applied Crystallography. 2004. - 37. - Pp.743-749.

129. Жерновский, И.В. Некоторые возможности применения полнопрофильного РФА в задачах строительного материаловедения. / И.В.

130. Жерновский, В.В. Строкова, Е.В. Мирошников и др. // Строительные материалы. 2010. - №3. - С. 102-105.

131. Гридчин, A.M. Строительные материалы для эксплуатации в экстремальных условиях / A.M. Гридчин, Ю.М. Баженов, B.C. Лесовик и др.// Белгород. Изд-во БГТУ им. Шухова, - 2008. - 595с.163 .Лесовик, B.C. Геоника / B.C. Лесовик // Новосибирск - 1994. 210с.

132. Лесовик, B.C. Геоника. Предмет и задачи / B.C. Лесовик // -Белгород. Изд-во БГТУ им. Шухова В.Г. 2012. - 213с.

133. СНиП РК 2.03-30-2006 Строительство в сейсмических районах.

134. Беленцов Ю.А. Комохов П.Г. Структурная механика кирпичной кладки. Совершенствование методов армирования кирпичной кладки // Строительные материалы. № 10. - 2004. - С. 46^48.

135. Беленцов Ю.А. Пути повышения эффективности несущих кирпичных конструкций // Вестник Российской инженерной академии. Труды секции «Строительство». № 6. - 2005. - С. 196-199.

136. Беленцов Ю.А. Повышение качества кладочных растворов. // Строительство и городское хозяйство. № 9. - 2005. - С. 44^45.

137. Комохов П.Г, Беленцов Ю.А. Структурная механика кирпичнойкладки. СПб: СПбГАСУ, 2006. 82 с.

138. Комохов П.Г., Комов В.М., Беленцов Ю.А. Деформации структурных элементов кирпичной кладки: Тр. общего собрания РААСН. Проект и реализация гаранты безопасности жизнедеятельности. - М-СПб:, 2006. - С. 193-196.

139. Баженов, Ю.М. Энерго- и ресурсосберегающие материалы и технологии дляремонта и восстановления зданий и сооружений / Ю.М.Баженов, Д.К-С. Батаев, С-А.Ю.Муртазаев. Издательство «Комтех-Принт».-М: 2006 г., 235с.