автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Водостойкие гипсовые композиционные материалы с применением техногенного сырья

На правах рукописи

1н~

ЧЕРНЫШЕВА НАТАЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА

ВОДОСТОЙКИЕ ГИПСОВЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

05.23.05 -Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Белгород 2014

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

Научный консультант - член-корреспондент РААСН,

доктор технических наук, профессор Лесовик Валерий Станиславович

Официальные оппоненты

Ведущая организация

- Белов Владимир Владимирович

советник РААСН, доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет», заведующий кафедрой производства строительных изделий и конструкций

- Гяркави Михаил Саулович

доктор технических наук, профессор, ЗАО "Урал-Омега" (г. Магнитогорск), заместитель главного инженера по науке и инновациям

- Бурьянов Александр Федорович

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», профессор кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов

- ФГБОУ ВПО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита диссертации состоится «_29_» января 2015 года в 14-30 ч на заседании диссертационного Совета Д.212.014.01 в ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» по адресу: 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, главный корпус, ауд. 242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» www.gos_att.bstu.ru.

Автореферат разослан «14» ноября 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Актуальность работы. Стратегия развития промышленности строительных материалов РФ на период до 2020 направлена на расширение номенклатуры строительных материалов повышенного качества, эксплуатационной надежности и эффективных технологий их производства, которые обеспечивают значительное снижение массы возводимых зданий и сооружений, с преимущественным использованием мсстнмх материалов. В связи с этим требуется применение новых видов доступных природно-сбалансированных сырьевых ресурсов, с учетом их генезиса и устойчивости системы «человек - материал - среда обитания». К таким материалам можно отнести бетоны нового поколения - композиты, отличительной особенностью которых является учет физико-химических возможностей каждого компонента бетонных и строительных смесей, предыстории подготовки их взаимодействия друг с другом, осознанный выбор методов их активации и модифицирования механическими, физическими, химическими и комбинированными внешними воздействиями.

Этим требованиям в полной мере отвечают водостойкие гипсовые композиционные материалы, производство которых на сегодняшний день требует расширения диапазона их использования и обновления технологических решений на основе последних научных достижении.

Научно-техническая база технологических процессов получения и применения существующих гипсовых композиционных материалов в полной мере не может удовлетворять возросшим требованиям рынка ни по количеству выпускаемой продукции, ни по обеспечению экономии минеральных и энергетических ресурсов, что связано с отсутствием теоретической базы снижения энергозатрат производства композитов с учетом происхождения составляющего их природного и техногенного сырья. Для решения данной проблемы необходима разработка теоретических положений повышения эффективности производства строительных материалов на основе водостойких композиционных гипсовых вяжущих (КГВ) с учетом генетических особенностей сырья.

Работа выполнялась в рамках задания Федерального агентства по образованию на проведение научных исследований по тематическому плану научно-исследовательских работ МД-2906.2007.8 «Методические принципы проектирования композиционных вяжущих при использовании нано-дисперсных модификаторов с учетом типоморфизма сырья» (2007-2008), в соответствии с проектом «Разработка и оптимизация энерго-, ресурсосберегающих технологий производства и применения эффективных строительных материалов, изделий и конструкций», 102007082232 «Разработка фундаментальных основ получения высококачественных бетонов нового поколения с учетом генетических особенностей нано- дисперсных модификаторов» (2010-2012), Программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова на 2012-2016 г.г.

Цель работы - повышение эффективности производства водостойких композиционных гипсовых вяжущих и широкой номенклатуры строительных материалов на их основе с учетом генезиса сырья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка теоретических и методологических основ повышения эффективности производства и применения водостойких гипсовых композиционных материалов;

-исследование свойств КГВ и материалов на их основе для стеновых, дорожно-стронтельных материалов и сухих отделочных смесей;

- разработка энергосберегающих технологий производства водостойких гипсовых композиционных материалов для стеновых, дорожно-строительных материалов и сухих отделочных смесей;

-подготовка нормативных документов для реализации теоретических и экспериментальных исследований в промышленное производство и учебный процесс;

-промышленная реализация результатов исследований и оценка их технико-экономической эффективности.

Научная новизна. Разработаны теоретические основы повышения эффективности производства водостойких гипсовых композиционных материалов, заключающиеся в получении КГВ на основе полуводного гипса, портландцемента, новых для строительного материаловедения видов минеральных добавок (полигенетического кремнеземсодержащего компонента зеленосланцевой степени метаморфизма, бетонного лома и др.) и органических добавок. Установлен характер синергетического влияния кремнезем-содержащих компонентов из природного и техногенного сырья с учетом их генезиса на процессы структурообразования системы «гипс - цемент -минеральная добавка - СП - вода» при твердении водостойкого КГВ, заключающийся в формировании более плотной и мелкозернистой структуры композита за счет синтеза в матрице двуводного сульфата кальция низкоосновных гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, что ведет к повышению прочности, водостойкости и долговечности затвердевшей матрицы.

Предложена модель структурообразования КГВ. На первой стадии быстрый набор прочности системы осуществляется за счет синтеза крупных кристаллов двуводного гипса, одновременно выполняющих функцию регулируемого раннего схватывания. В дальнейшем, в ранее созданной структуре, в результате гидратации клинкерных минералов происходит формирования нового типа определенным образом организованной структуры за счет кристаллизационного роста нано- и микро- размерных низкоосновных гидросиликатов кальция, уплотняющих структуру, зависящих от генетических особенностей кремнезема в составе минеральных добавок и обеспечивающих повышение прочности и водостойкости затвердевшего пшсоцементного камня. Последующая кристаллизация ранее сформированных объектов, способствует' самоуплотнению системы различных морфогенетических типов нано- и микро-

размерных кристаллических образований, форма которых задается еще на до-кристаллизационной (второй) стадии. На третьем этапе формируются новообразования второй генерации гидросиликатов кальция за счет взаимодействия выделяющегося портландита при гидратации влита с активными рентгеноаморфными частицами минеральных добавок, с их последующей самоорганизацией, что обеспечивает конечную прочность и водостойкость материала. Подобный механизм гидратации КГВ минимизирует внутренние напряжения и объемные деформации, в связи с чем уменьшается количество микротрещин, что приводит к повышению эффективности синтезируемого КГВ по сравнению с традиционно применяемым гипсовым вяжущим.

Научно обоснованы и разработаны принципы проектирования эффективных водостойких композитов на разработанных КГВ и технологические способы их получения для стеновых, дорожно-строительных материалов и сухих отделочных смесей, а также составы и способы получения композитов на гипсовом вяжущем, полученном безобжиговым энергосберегающим способом, основанном на протекании реакции дегидратации двуводного гипса (из фосфогипса) под воздействием химического водоотнимающего средства - серной кислоты.

Установлен характер влияния состава, структуры и условий эксплуатации композитов на их свойства, заключающиеся в оптимизации размеров и морфологии частиц КГВ, создании высокоплотной упаковки заполнителя, что приводит к оптимизации микроструктуры гипсоцементного камня и контактной зоны с заполнителем и, как следствие, существенно повышает предел прочности при сжатии композита.

С целью прогнозирования свойств композитов при проектировании их оптимальных составов разработаны математические модели, связывающие качественные показатели материала (сроки схватывания, подвижность, прочность при сжатии) с составом бетонной смеси. Выявлены закономерности и созданы модели, позволяющие проектировать бетон на КГВ различных видов (тяжелый, легкий, для дорожно-строительных материалов) с заданными свойствами при минимальных затратах на производство.

Практическая значимость. Разработана классификация сырьевых материалов для производства КГВ с учетом генезиса сырья, способствующая прогнозированию свойств материалов на уровне выбора исходных компонентов, а также при их синтезе.

Предложена рациональная область использования природных и техногенных сырьевых кремнеземсодержащих компонентов разных генетических типов в качестве активных минеральных добавок при производстве КГВ, оптимизированы их составы, что позволяет одновременно решать вопросы экологии и расширения базы сырьевых ресурсов для производства водостойких гипсовых композиционных материалов.

Подготовлена нормативная документация, проведены промышленные испытания и внедрение.

Разработаны и методически обоснованы рекомендации по оптимизации составов КГВ с микродисперсными минеральными добавками из техногенного сырья, с армирующими волокнами и комплексными химическими добавками (КХД) для стеновых и дорожно-строительных материалов повышенной водостойкости и долговечности классов по прочности на сжатие В5-В30, средней плотностью 01000-2100 кг/м\ морозостойкостью Г20-Р50, Кр = 0,650,8 и определены рациональные области их применения.

Для снижения энергоемкости производства композитов из мелкозернистого бетона на КГВ предложены: модификация кварцевого песка радиационно-термической активацией пучком ускоренных электронов, а также низкоэнергетическая активация мелкозернистой бетонной смеси на основе отходов ММС внешним магнитным полем, которые позволяют повысить предел прочности при сжатии на 30-40%.

С учетом специфики кремнеземсодержащих минеральных добавок из природного и техногенного сырья различных генетических типов - полимине-ральности, полигенетичности, морфологии зерен н их поверхности, разработаны технологии производства водостойких КГВ, стеновых и дорожно-строительных материалов на их основе, с улучшенными техническими характеристиками.

Предложена технология получения гипсового вяжущего безобжиговым энергосберегающим способом, основанном на протекании реакции дегидратации двуводного гипса из фосфогипса, под воздействием химического водоотнимающего средства - серной кислоты.

Получены составы сухих штукатурных, побелочных и шпаклевочных смесей на основе гипсового вяжущего (конечного продукта переработки фосфогипса) с высокими строительно-техническими характеристиками, удовлетворяющими требованиям нормативной документации.

Практические результаты работы защищены авторскими свидетельствами на изобретение, ноу-хау и внедрены в учебный процесс.

Внедрение результатов исследований. Промышленная апробация полученных результатов осуществлялась: на Новомосковском гипсовом комбинате Тульской области; при устройстве укрепленных оснований экспериментальных участков автомобильных дорог в х. Игнатово Алексеевского р-на, г. Строитель, п. Веселая Лопань и с. Никольское Белгородской области; на ООО «ЭЛИТСТРОЙ» в поселке Мичурина Октябрьского района Чеченской республики; на ОАО «Завод ЖБК-1» и ООО «Экостройматериалы» в Белгородской области; на ООО «ОКОР» (г. Вологда) и предприятиях Туниса (г. Сус и г. Монастир); в компании «ЭЛЬТИХАД» (г. Вифлеем, Палестина).

Результаты проведенных исследований позволили апробировать и внедрить в производство технологии:

- композиционных гипсовых вяжущих с кремнеземсодержащими минеральными добавками разных генетических типов;

- мелкоштучных стеновых материалов из мелкозернистого бетона на основе КГВ с применением в качестве заполнителя местных песков, отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (отходов ММС), золошлаковмх отходов ТЭЦ;

- стеновых материалов из легкого и тяжелого бетона, изготавливаемых без тепловой обработки;

- сухих строительных смесей для штукатурных и отделочных работ;

- быстротвердеющих органоминеральных смесей на основе фрезерованного асфальта и КГВ с минеральной добавкой отходов ММС железистых кварцитов для устройства дорожного основания и ремонта автомобильных дорог.

Разработаны нормативные и технические документы:

- технические условия ТУ 65.05-217-85 «Вяжущее гнпсоцементно-пуц-цолановое с шамотной пылью»; ТУ 5743-001-02066339-2005 «Быстро-твердеющее композиционное вяжущее с использованием отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов Лебединского горнообогатительного комбината в качестве кремнеземсодержащего компонента»; ТУ 5745-003-50989648-2006 «Сухие смеси штукатурные на основе фосфогипса»; ТУ 5745-005-50989649-2006 «Сухие смеси шпаклевочные на основе гипсового вяжущего из фосфогипса»;

-стандарты организации: СТО 02066339-008-2010 «Композиционное гипсовое вяжущее с использованием отходов мокрой магнитной сепарации (ММС) железистых кварцитов Лебединского горно-обогатительного комбината (ЛГОК) в качестве кремнеземсодержащего компонента»; СТО 02066340-017-2013 «Композиционное гипсовое вяжущее с использованием золошлаковых отходов»;

-технологические регламенты и рекомендации по изготовлению стеновых и дорожно-строительных материалов из легкого и тяжелого бетонов на КГВ.

Теоретические положения диссертационной работы, результаты экспериментальных исследований и практического внедрения в промышленных условиях реализованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 08.03.01 - «Строительство» профиля подготовки «Производство строительных материалов, изделий и консгрукций», а также магистров по направлению 08.04.01 - «Строительство» профиля подготовки «Технология строительных материалов, изделий и конструкций», что отражено в 4 монографиях и учебных программах дисциплин «Основы научных исследований», «Методы исследования строительных материалов», «Строительные материалы и изделия», а также при выполнении НИР и выпускных квалификационных работ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены: на 24 Международных конференциях и симпозиумах, 2 академических чтениях РААСН, Всероссийских и региональных конференциях, в том числе: Всесоюзной конференции (IX научные чтения) «Ускорение научно-технического прогресса в промышленности строительных материалов и

стройиндустрии» (Белгород, 1987); Межреспубликанском семинаре «Новые строительные композиты из природных и техногенных продуктов» (Калининград-Юрмала, 1991); Научно-технической конференции (Пенза, 1992); 1-й Международной ноучно-практнческой конференции «Проблемы строительного производства и управления недвижимостью» (Кемерово, 2010), а также на международных научно-технических и практических конференциях в Брянске (1985, 2013), Тамбове (2013), на ежегодных научно-технических конференциях в БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2002-2013), Международном научном симпозиуме «Инновации в области применения гипса в строительстве» (Москва, 2012), IV Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» (Пермь, 2012), 1-й Веймарской гипсовой конференции (Веймар,

2011), Международной научной конференции «Геоника: Проблемы строительного материаловедения; энергосбережение; экология» (Белгород

2012), 2-й Веймарской гипсовой конференции «Гипс (не) только в строительстве» (Веймар, 2014); Седьмой Международной конференции "Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий" (Нижний Новгород, 10-12 сентября, 2014).

Публикации. Результаты исследований, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 49 работах, в том числе в 18 научных статьях в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, отражены в 4 монографиях и учебных пособиях, защищены авторскими свидетельствами и ноу-хау. На защиту выносятся:

—методологические принципы проектирования КГВ повышенной водостойкости и композитов на их основе требуемого качества за счет регулирования процессов структуро- и фазообразования композитов с учетом генетических особенностей природного и техногенного гипсового и кварцеодержащего сырья;

-разработанные составы и технология производства КГВ повышенной водостойкости с минеральными добавками разных генетических типов, учитывая особенности структурообразования композитов на КГВ с комплексными химическими добавками;

-рецептурные и технологические приемы изготовления стеновых и дорожно-строительных материалов из легкого и тяжелого бетонов путем использования КГВ с активными минеральными добавками из природного и техногенного сырья разного генезиса;

-экспериментально-теоретические исследования физико-механических и деформативных свойств композитов на КГВ;

-результаты производственных испытаний и внедрения. Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из восьми глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 434 страницах машинописного текста, включающего ПО таблиц, 140

рисунков и фотографий, списка литературы из 345 наименований, 30 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одной из важнейших проблем современности является создание комфортных условий для существования человека на планете Земля, снижение энергоемкости производства композитов, расширение номенклатуры строительных материалов и эффективных технологий их производства с учетом генезиса сырья и устойчивости системы «человек - материал - среда обитания». Современные тенденции развития строительного материаловедения связаны с переходом к созданию многокомпонентных, многослойных, многоуровневых композиционных материалов с заданным набором свойств, их структурной и функциональной организацией. Это обеспечивает их поведение, адаптированное к переменным факторам окружающей среды на протяжении всего срока эксплуатации, но и, как минимум, сохранность или повышение качества среды обитания. Имеющиеся научно-технические разработки в области гипсовых вяжущих, материалов и изделий за последние 50 лет, а также благоприятные экологические и технико-экономические аспекты производства и применения материалов и изделий на их основе указывают на то, что имеются все предпосылки для широкого применения их как в традиционных, так и в новых направлениях современного строительства и реконструкции. В связи с этим требуется разработка эффективных быстротвердеющих строительных композитов, получаемых с применением новых видов доступных сырьевых материалов, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками. Этим требованиям в полной мере отвечают водостойкие и морозостойкие гипсовые композиты, применение которых позволит не только снизить дефицит стеновых материалов, но во многих случаях заменить энергоёмкие цементные бетоны и значительно сократить сроки возведения зданнй и сооружений.

Решенню проблемы управления процессами гидратации и структурообразовання гипсовых композиционных материалов посвящены многие научно-исследовательские разработки ученых РФ и зарубежных стран. Применение этих материалов в строительстве значительно снижает негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционно применяемым портландцементом (таблица 1).

Таблица 1

Экологический аспект производства минеральных вяжущих

Вид вяжущего Объем производства в мире млн.т Энергоемкость кг.у.т. Экология

пр-во 1т.кг у.т. всего млн.ту.т. С02 пыль

г/т всего млн.т кг/т всего млн.т

Портландцемент 3700 150 555 50 2159 21 53,34

Известь 340 204 69,36 28 151 5 1.43

Гипс 152 47 7,144 - -

Итого: - 444,6 - 2310 - 54,77

В мировой практике темпы выпуска строительных материалов на основе водостойких КГВ стремительно растут. Широкое использование гипсовых материалов в России особенно актуально, так как половина мировых запасов разведанных месторождений гипса находится на ее территории. Неограниченные запасы гипсосодержащего и кремнеземсодержащего техногенного сырья в РФ способствуют повышению рентабельности композитов на основе КГВ.

Эффективным методом повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов на гипсовых вяжущих является решение проблемы их совмещения с портландцементом и кремнеземсодержащими добавками определенного генезиса в единую композицию и управление формированием устойчивых структур при их совместном твердении. Без решения этого важного вопроса невозможно создание долговечных материалов на их основе.

Механизм твердения и деструкции смешанных гипсоцементных композиций на протяжении последних десятилетий изучался многими специалистами в области строительного материаловедения, но информация по этому вопросу очень противоречива, нередко трудно сопоставима, не систематизирована, отсутствуют критерии проектирования составов таких вяжущих, что затрудняет их производство. Не достаточно изучена возможность использования новых видов кремнеземсодержащих минеральных добавок и не исследовано влияние генезиса и свойств кварцеодержащего сырья в их составе на процессы структурообразования КГВ. Создание многокомпонентных систем модификацией вяжущего с учетом генетических особенностей кварцеодер-жащих компонентов из природного и техногенного сырья в сочетании с другими добавками, изучение структуры и способов ее регулирования, позволят получить высококачественные строительные композиты, обладающие

повышенной водостойкостью и долговечностью.

Для исследований характера влияния различных кремнеземсодержащих минеральных добавок применялось природное и техногенное сырье разного химического состава, разных месторождений, распространенных на территории РФ, стран СНГ и Ближнего Востока с учетом влияния их генезиса на процессы структурообразования системы «гипс - цемент - минеральная добавка - СП - вода». Источником минеральных добавок служат различные горные породы (рисунок 1).

в составе К1 В

Метаморфического происхождения:

отчолы ММ( , кварнитопссчпник

Осадочного происхождении: Кпарпеяме лески, диатомит, трепел,

Вулканического происхождения: Туф, перлит, вермикулит

шрогенного и механогепного происхождения:

Золошлаконые отходы, шамошая пыль, керамшюнаи пыль, "сгонный лом

Рисунок 1 - Виды минеральных добавок

Предложена классификация разных видов сырья с учетом его генетических особенностей для получения КГБ, что способствует прогнозированию свойств материалов на уровне выбора исходных компонентов и их роли при синтезе, позволяет дать прогноз по их перспективным видам и ранжировать по степени эффективности использования (рисунок 2).

-| КОМПОЗИЦИОННОЕ ГИПСОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ

Рисунок 2 - Классификация сырья для производства КГВ

Свойства и структуру исходных сырьевых материалов, КГВ и различных видов бетонов на их основе изучали с применением как высокоточных инструментальных методов исследований, так и стандартных методик.

При выборе минеральных добавок в качестве объектов исследования исходили из следующих положений: для природных минеральных добавок -наличие и распространенность на территории РФ и за рубежом, для техногенных - многотоннажность и постоянство химического состава, для химических модификаторов - невысокая стоимость.

Для производства водостойких композитов на КГВ целесообразен поиск сырья, которое заранее претерпело естественную технологическую активизацию пород за счет глубинных геологических или техногенных процессов. Комплексное использование такого сырья в строй индустрии затруднено, т.к. различные его виды существенно отличаются по минеральному составу, структуре, текстуре и генезису природного вещества, т.е. термодинамическим условиям его образования в различных слоях Земной

коры, условиям плавления и кристаллизации магм, последующим условиям и степени метаморфизма и осадкообразования; либо от техногенеза, т.е. условий и степени техногенных преобразований. КГВ на их основе различаются по прочности, зависящей от гидравлической активности минеральных добавок и вида гипсового вяжущего.

Предложены и исследованы новые для строительного материаловедения виды минеральных добавок, существенно отличающиеся от традиционно применяемого кварцевого сырья - отходы мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (отходы ММС) и бетонный лом разрушенных зданий и сооружений. Запасы подобного техногенного сырья в РФ и в мире исчисляются десятками миллиардов тонн. Это уникальное для управления процессами структурообразования КГВ сырье.

Отходы ММС отличаются полиминеральным составом, их основной породообразующий минерал (кварц) представлен тремя генетическими типами, включая реакционно-способные разновидности. Модуль крупности отходов значительно меньше 1, около 80-85% частичек размером меньше 0,074 мм, средне взвешенный диаметр 0,08-0,13 мм (рисунок 3).

Состоят отходы ММС в

Рисунок 3 -Микрофотоснимок отходов ММС, РЭМ

ГЕНЕЗИС "**""""

Седамеигогснез Диагенез Катагенез Метагенез

Рсшошьиый чпачорфшч Диначочначорфиш Высокотемпературный

I контактный! метаморфизм

ТЕХН0ГЕНЕЗ

Г

Взрыв

Дробление Помол Магшпная сепарация Седиментация

Складирование в хвостохранилище

Рисунок 4 - Эволюция кварца отходов ММС железистых кварцитов

основном из остроугольных изометрических агрегатов и отдельных частиц кварца, значительно в меньших количествах присутствует магнетит, гематит, силикаты и карбонаты, имеющие большое количество структурных дефектов, что позволяет ускорить и улучшить их взаимодействие с клинкерными минералами при формировании новообразований и приводит к созданию более плотного и прочного гипсоцементного камня. За счет глубинных геологических процессов это сырье прошло путь от седиментогенеза до катагенеза и метагенеза, претерпело динамо-метаморфизм и частично высокотемпературный контактный метаморфизм, т.е является генетически активированным (рисунок 4).

В связи с этим, минеральная добавка из отходов ММС с присущей ей свободной внутренней энергией, накопленной в результате геологических и техногенных воздействий, будет иметь полифункциональное значение для процессов структурообразования затвердевшего КГВ, что приведет к существенному повышению его качества.

Анализ распределения частиц по размерам, проведенный методом лазерной гранулометрии, показал, что зерновой состав минеральных добавок различных генетических типов по тонкости помола отличается. Это происходит из-за своеобразной гранулометрии тонкомолотых отходов ММС (с наличием частиц всех размеров и нескольких ярко выраженных пиков), существенно отличающейся от гранулометрии кварцевого песка за счет полигенетичности состава породообразующего минерала - кварца (рисунок 5).

Зерновой состав КГВ с отходами ММС характеризуется в 3...4 раза более высоким, по сравнению с портландцементом, содержанием мелких фракций, привносимых гипсом и тонкомолотыми кремнеземсодержащими добавками, что способствует наиболее плотной упаковке зерен КГВ. Прерывистая гранулометрия оптимизирует условия синтеза кристаллогидратов.

Рисунок 5 - Распределение частиц КГВ и его компонентов по размерам а - отходов ММС; б- кварцевого песка; в - кварцитопесчаника; г - Гипс, ПЦ и КГВ

Полигенетичность состава кварца в отходах ММС оказывает особое значение на скорость помола, которая в 2-3 раза выше по сравнению с кварцевым песком (рисунок 6) и на оптимальную тонкость помола (500...600 м2/г), при которой достигается максимальная прочность затвердевшего КГВ. Это обусловлено образованием частиц микроразмерного уровня, которые играют роль зародышей кристаллизации новых фаз и, в силу специфической морфологии новообразований (уменьшения размера кристаллогидратов, уменьшения общей пористости, изменения соотношения мелких и крупных пор за счет уменьшения крупных), обеспечивают повышенные прочностные и деформативные свойства, а также долговечность бетонов на КГВ. Дальнейшее увеличение тонкости помола (до 900 м2/кг) ведет к снижению эксплуатационных характеристик, что объясняется увеличением водопотребности КГВ, флокуляции частиц при затворении водой. Высокая полная удельная поверхность минеральных добавок свидетельствует об их высокой дисперсности и, следовательно, повышенной реакционной способности (таблица 2).

Таблица 2

Показатели свойств тонкомолотых минеральных добавок

Наименование показателей Тонкомолотые минеральные добавки

ММС КВП Кв. песок Трепел Диатомит Зола Шлак

Удельн. поверхн. по ПСХ-2,м2/кг 600 600 600 600 600 690 470

Удельн. поверхн. на приборе Сорби-М , м"/кг 2960 2520 3260 2520 2303 0,072 0,002

Объем пор с Я<19,4 нм, (м3/кг) 14 12 15 10 67 18 3

Долговечность гипсоцементно-кремнеземистых систем зависит не только от природы, степени измельчения и зернового состава минеральных добавок, но и особенно от правильного соотношения составляющих компонентов КГВ. Выполненные исследования активности минеральных добавок различного генезиса показали, что они в измельченном виде способны при обычных температурах связывать гидроксид кальция, выделенный при гидратации алита, с образованием нерастворимых соединений, т.е. обладают гидравлической активностью. Опытным путем установлены отношения между минеральной добавкой и портландцементом (МД/Ц), обеспечивающие оптимальные условия твердения КГВ при снижении концентрации оксида кальция в растворе (в соответствии с ТУ 21-31-62-89 Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее) (таблица 3).

0 1 2 3 4 5

Время помола, ч

н Кварцитопесчаник ММС и Песок

Рисунок 6 - Кинетика измельчения минеральных добавок

Более информативной методикой определения эффективности минеральных добавок в составе композиционных гипсовых вяжущих следует считать определение физико-механических показателей вяжущих (таблица 4) совместно с минеральными добавками, которая моделирует условия ее контакта с матрицей и процессы между ними.

Таблица 4

Влияние удельной поверхности МД на свойства КГВ (В/В1Ж=0,5)

Вид минеральной добавки Удельн поверх. МД, м2/кг Подвиж ность, м Сроки схватывания, МИ11-С Прочность ип сжатие, МПа, в сроки Коэфф. размяг., Кр

начало конец 2 ч. 7 сут. 28 сут. сухие

Отходы ММС 300 0,190 9-30 12-30 5,1 12,2 15,2 20,5 0,72

450 0,180 9-00 12-00 5,3 12,6 15.6 21,6 0,74

600 0,175 9-00 12-00 5.5 12,8 16.8 22,0 0,78

Кварцевын песок 300 0,155 4-50 8-26 4,2 8,9 9.3 18,5 0,71

450 0,150 4-47 9-30 5,7 10.8 12,4 19,6 0,73

600 0,144 4-47 10-33 7,3 13.1 14,0 20,1 0,75

Кварцитопесчанннк* 600 0,180 8-30 11-30 3,7 10,1 15,6 21,3 0,75

БетонныП лом** 600 0,120 8-00 9-30 4.2 17,4 28,3 31,0 0,62

Шамотная пыль 600 0,160 7-00 9-00 4.5 6.5 10.4 17.3 0,62

Опока 600 0,110 3-00 5-00 7,0 8,2 10,8 17,6 0,43

Перлит 600 0,115 4-00 5-30 7,5 9,0 12,1 18,1 0,44

Состав КГВ (% по массе): Г:Ц:Д=70:15:15; * Г:Ц:Д=64:12:24;»*Г:Ц:Д=60:20:20

Особый интерес из всех исследуемых минеральных добавок представляют отходы ММС так как КГВ на их основе обладают высокими показателями предела прочности на сжатие (Ксш=22 МПа) и повышенной водостойкостью (таблица 5). При этом, с увеличением удельной поверхности отходов ММС, активность КГВ изменяется не значительно (по сравнению с кварцевым песком), так как сама минеральная добавка является достаточно активной.

Именно поэтому применение отходов ММС, полученных при обогащении метаморфогенных горных пород зеленосланцевой фации метаморфизма в качестве активной минеральной добавки при производстве КГВ особенно эффективно по сравнению с кварцевым песком осадочных пород.

Рекомендуемые соотношения ПЦ/МД в составе КГВ(по ТУ 21-31-62-89)

№ Вид МД ПЦ: МД

I Отходы ММС 1:1-1:1,5

2 Кварцптопесчаник 1:2

3 Кварцевый лесок 1:1

4 Шамотная пыль 1:0,8

5 Зола-унос 1:1,5

6 Шлак 1:0,5

7 Туф 1:0,5

8 Бетонный лом 1:1

Показатели свойств затвердевшего гипсового вяжущего н КГВ

№ Условия твердения Состав, % масс. Прочность па сжатие, МПа через сутки Коэффициент размягчения, через сутки

Г Ц МД 28 90 |180 360 2 года 28 90 180 360 !2 года

Гипсовое вяжущее

1 На воздухе В воде 100 - - 18,3 16,0 18.3 14.4 18,5 13,9 17,8 12.8 16,4 11.9 0,34 |о,ЭЗ 1 0.33 0,32 0.31

КГВ с шамотной пылью

2 На воздухе В воде 70 1 20 | 10 18,0 14,5 18,0 14,8 18,2 15,0 18,4 15,2 18,9 15,4 0.60 0,62 0,62 0,63 0,64

КГВ с отходами ММС

3 На воздухе В воде 75 15 15 17.0 13.1 17,4 13,4 17,6 14.1 17,6 | 17.8 ]о,78 ¡0,79 14,2 | 14,3 I " | " 0.80 0,80 0,81

КГВ с кварцевым песком

4 На воздухе В воде Г 70 115 15 13,0 9,8 13,4 113,8 10,2 110,6 13,9 10,6 13.9 0,75 0,76 0,77 0.78 1 0.78

КГВ с бетонным домом

5 На воздухе В воде 60 | 20 20 28,0 21.2 28,1 28Л 21,3 ] 21,3 28.4 | 28,4 ! 0.6 21.5 21,7 ! - 1 1 0.6 0.61 0.61 | 0.62 " 1 "

Подтверждением стабильности сформировавшихся структур затвердевшего КГВ с отходами ММС являются результаты ДТА, РФА и электронной микроскопии (рисунок 7,8). Минеральные добавки в составе КГВ активно участвуют в процессе гидратации. Основными цементирующими веществами исследованных проб КГВ с отходами ММС (как наиболее эффективной минеральной добавке)являются: двуводный сульфат кальция (</=7,62;4,28; 3,81...А), карбонат кальция (</=2,502; 2,088; 1,89 ..А), кварц (</=3,34; 1,54... А), частично закристаллизованный тоберморитоподобный гидросиликат кальция (</=11,3; 5,00; 3,07; 2,87; 2,79; 2,41; 1.99; 1.84;1,81...А), следы портландита (</=2,73; 1,95; 1,93; 1,78...А). Линии эттрингита на рентгенограммах обнаружены у образцов 7-суточного возраста без комплексной химической добавки («1=5.6; 4.92...А), в возрасте одного года на рентгенограмме имеются лишь следы эттрингита.

В соответствии с изложенными теоретическими положениями предложена модель структурообразования композита.

На первой стадии быстрый набор прочности системы осуществляется за счет синтеза крупных кристаллов двуводного гипса, одновременно выполняющих функцию регулируемого раннего схватывания (рисунок 8-а).

1 состав- с КХД (7 суток);

2 состав- без добавки (7 суток);

3 состав- с КХД (1 год)

4 -двуводный сульфат кальция (с1=7,62; 4,28; 3,8.. .А ); Эндотермические эффекты:

Ш -карбонаткальция (й= 2,502; 2,088; 1,89 ...А); 160-220°С-двуводный гипс

11л , ** ь Са504*2Н:0;

-кварц (а= 3,34; 1,54... А ),; .¿„о~

• р 560 С-портландят;

-гидросиликат кальция (<1=11,3; 5,00; 3,07; 2.87; 890-910°С диссоциация карбоната

2,79; 2..41...А); кальция, СаСО,;

■ -портлаидит (а=2,73; 1,95; 1,93; 1,78...А), Экзотермические эффекты: -эттрингит (а= 5,6; 4,92; 4..73).

500°С-окислеиие Ре*' в Ре*3; 780-820°С-разложение С5Н(В)

Рисунок 7 - Фазовый состав затвердевшего КГВ (с отходами ММС)

В дальнейшем, в ранее созданной структуре, в результате гидратации клинкерных минералов происходит формирования нового типа определенным образом организованной структуры за счет кристаллизационного роста нано-и микро- размерных низкоосновных гидросиликатов кальция, уплотняющих структуру, зависящих от генетических особенностей кремнезема в составе минеральных добавок и обеспечивающих повышение прочности и водостойкости затвердевшего гипсоцементного камня (рисунок 8-6).

Рисунок 8 - Микроструктура затвердевшего КГВ: а - через 2 час; б - через 7 сут; в - через 28 сут

В общей гелеобразной массе формируются нитевидные образования разной морфологии и размеров (длиной от 1 до 20 мкм; шириной менее 0,01 мкм - от

20 до 60 нм). Последующая кристаллизация ранее сформированных объектов, способствует самоуплотнению системы различных морфогенетических типов нано- и микро- размерных кристаллических образований, форма которых задается еще на до кристаллизационной (второй) стадии.

На третьем этапе формируются новообразования второй генерации гидросиликатов кальция за счет взаимодействия выделяющегося портландита при гидратации алита с иногда активными рентгеноаморфными частицами минеральных добавок, с их последующей самоорганизацией, что обеспечивает конечную прочность и водостойкость материала (рисунок 8-в).

Подобный механизм гидратации КГВ минимизирует внутренние напряжения и объемные деформации, в связи с чем уменьшается количество микротрещин, что приводит к повышению эффективности синтезируемого КГВ по сравнению с традиционно применяемым гипсовым вяжущим. Поры практически полностью зарастают мелкими кристаллами гидросиликатов кальция (рисунок 9), выполняющих армирующую функцию и создающих уплотненную объединенную сетчатую структуру вокруг кристаллов гипса в виде проникающих одна в другую сеток, что приводит к увеличению количества гелевой пористости, к существенному приросту прочности и водостойкости композитов.

Рисунок 9 -Сетчатая микроструктура низкоосновных гидросиликатов кальция на кристаллах гипса: а - КГВ с кварцевым песком; б - КГВ с бетонным ломом; в - КГВ с цеолитным туфом

Установлен средний размер частиц дисперсной структуры (35нм), вычисленный с помощью метода малоугловой рентгенографии (рисунок 10).

Все фазовые переходы сульфата кальция происходят в области максимальной концентрации положительно заряженных сорбционных центров.

Поэтому при проектировании КГВ необходимо подбирать такие минеральные добавки, которые имели бы на своей поверхности избыток отрицательно заряженных центров.

Дальнейшее повышение качества композитов на основе КГВ возможно за счет применения химических добавок, введение которых обеспечивает возможность регулирования и управления их структурообразованием в пластичном состоянии и в процессе формирования структурной прочности.

Рассмотрены вопросы сравнительной эффективности действия некоторых модификаторов различной химической природы: СБ-3 на основе отходов производства резорцина; MELMENT- на основе меламина; С-3, Полипласт СП-1 - на основе нафталина; СДО - лигнин, смола древесная омыленная (отход деревообрабатывающих комбинатов); ЛСТ - лигносульфонат; Uniplast Р211 и Uniplast SP95 (широко применяемые в Палестине) - на основе отходов производства сахарного тростника. Определено влияние лимонной кислоты и содержащих ее жидких отходов производства — цитратного фильтрата ЩФ), отхода производства капролактама (ЩСПК) на сроки схватывания вяжущего, а также изучено влияние ускорителя твердения - СЖ (сульфата железа) на свойства гипсоцементных систем.

Большинство исследуемых химических добавок (суперпластификаторов С-3, Полипласт СП-1, MELMENT FIO, СБ-3) значительно увеличивают подвижность смеси с 0,120 до 0,225 м и приводят к снижению количества воды затворения на 9-25 %, до 6 % для добавки ЩСПК, на 7-24 % для добавки СДО. Добавка СБ-3 (0,1-0,5 % от массы вяжущего) позволяет регулировать в широких пределах сроки схватывания вяжущего (от 9,0 до 25 мин) с незначительным снижением прочности во все сроки твердения. Применение органического водопонижающего реагента Uniplast Р211 (0,1-0,3 %) позволяет снизить в 2 раза В/Вяж отношение, что способствует увеличению в 2 раза прочности затвердевшего КГВ, повышению в 1,5 раза водостойкости, а также замедлению начала схватывания вяжущего в 8 раз (от 8- 00 до 65 мин).

Эффективными замедлителями сроков схватывания КГВ являются добавки ЩСПК (0,1-0,2 %), ЦФ (0,3-1,5 %) и лимонная кислота (0,03-0,07 %), позволяющие регулировать их в широких пределах (от 15 мин до 40 мин). Но значительное замедление сроков схватывания приводит к снижению прочности образцов во все сроки твердения. Добавки СДБ, СДО в количестве 0,1-0,3 % приводят к меньшему эффекту замедления сроков схватывания, при этом прочность снижается на 10-15 %. СЖ (сульфат железа) в количестве 0,25-0,5 % от массы вяжущего резко сокращает сроки схватывания вяжущего. Результаты исследования некоторых из них на КГВ с отходами ММС представлены в таблице 6.

фЛ> | лоб* и кн ЯсКХД

/

1 ■ <

20 40 fe I, мм

Рисунок 10 - Средний размер гелевых пор

Влняние химических добавок на свойства КГВ (с отходами ММС), (В/Вяж=0,46)

Вид добавки Содерж. Расп- Сроки Прочность при сжатии, МПа,

добавки. лыв. схватывания, мип.,сск. через

масс. % м начало конец 2ч 7 сут 28 сут

Без добавки — 0.120 0,180 7-40 8-30 9-40 11-30 4д6 3,2 14.8 13,2 20,0 13,6

на основе нафталина

0,1 0,160 8-30 11-30 5,5 22,0 23,3

С-3 0,3 0.180 8-30 11-00 5,1 21.5 22,0

0,5 0,220 8-20 11-00 4.9 19,0 20.5

Полипласт СП-1 0.1 0,160 7-45 10-45 5,0 14,5 15,7

0,3 0,185 7-30 10-30 4,4 13.9 14,7

0,5 0,220 7-15 10-15 4.2 13,4 13,9

на основе меламина

МЕ1МЕЫТ ПО 0.1 0,165 8-15 11-50 5,8 14.4 14,7

0,3 0,195 7-45 9-57 4.7 13.6 13,9

0.5 0,225 7-30 10-35 3.9 13,1 13,6

на основе отходов производства резорцина

0,1 0.145 9-30 12-00 5.4 21.0 21,7

СБ-) 0,3 0,200 18-00 22-20 3,8 19,2 20.0

0,5 0,220 25-00 28-30 2,9 17.5 18,0

с лимонной кислотой и отходами ее производства (ЦФ)

Лшюнная 0,03 0,160 19-15 25-20 4,8 9,3 10.1

0,05 0.162 24-20 29-00 5,1 9.9 11.2

0,07 0,162 29-30 34-30 5,6 10,4 11.9

Цитратчыи фильтрат (ЦФ) 0,3 0,120 10-30 15-30 5.5 17,0 17.2

0,6 0,120 15-30 20-00 4.5 16,0 16,9

0,9 0,120 20-00 25-00 4.2 14.2 14,5

1,5 0,120 29-00 36-00 3,8 11.5 13,2

комплексные химические добавки

С-3-(0,5%)+ЦФ(1,5%) 0,180 45- 00 58-00 4,0 11,6 13,5

<:Б-3 (0,5%+ЦФ( 1.5%) 0,180 53-00 72-00 4,3 9,0 12,3

Лимон, к-та —(0.05%) + Полипласт СП-1(0,3%) 0,265 30-00 35-15 4,3 13.2 13,8

Пимон. к-та (0.05%) \1FJlbMEHTF 10 (0,3%) 0,250 30-00 35-30 4,2 9,5 11.5

Актуальным является использование комплексных химических добавок (КХД), состоящих из двух и более компонентов, которые «спроектированы» таким образом, чтобы их составляющие взаимно усиливали полезный эффект, обеспечиваемый каждой из них в отдельности и обладающие полифункционалыюстью действия. Разработаны КХД, включающие в себя суперпластификаторы и замедлители сроков схватывания КГВ: С-З+ЩСПК; ЩСПК+ЛСТ+ СЖ; С-З+ЦФ; СБ-З+ЦФ; лимонная кислота + МЕШЕИТР10\ Полипласт СП-1+ЦФ, Полипласт СП-1 + лимонная кислота; Unipla.it Р211+итр1аз1 БР95, которые позволяют в более широких пределах регулировать сроки схватывания (от 44 до 72 мин) и увеличить скорость

твердения КГВ от 2 до 4 раз, в связи с чем предполагается широкое применение их в строительстве.

Выявлено, что наличие КХД не приводит к изменениям химического состава новообразований, а лишь способствует уменьшению количества и размеров крупнокристаллических блоков в микроструктуре затвердевшего КГВ с одновременным увеличением удельного количества новообразований на 23 % (таблица 7), более совершенных по форме кристаллов, что приводит к повышению прочности и плотности. Уменьшается общая пористость затвердевшего КГВ на 10-12 %, что положительно сказывается на капиллярном водопоглощении (снижается на 15-20 %) и прочности материала (увеличивается на 20-25 %).

Таблица 7

Показатели открытой пористости

Вид Расп- в/в,« Средняя Порис- Значения удельной

образцов лыв, плотность,кг/м3 тость, поверхности новообразований, м2/г

м сухие водонасы-щенные % абсолютные относительные

Без добавки 0,120 0,46 1534 1898 27,6 - -

- 0,180 0,52 1431 1768 28,2 11,6 100

С-З+ЦФ 0,120 0,4 1601 1924 23,8 - -

- 0,180 0,45 1446 1799 24,6 14,5 123

Рисунок 11 - Микроструктура затвердевшего КГВ: а)- без добавки; б) - с КХД

При введении КХД снижается объем микропор, что обусловлено мелкодис-

персными новообразованиями, в том числе гидросиликатами кальция, размещающимися в поровом пространстве гипсового сростка (рисунок 11), растет содержание гелевых пор, что свидетельствует о присутствии в структуре композита высокодисперсных новообразований (рисунок 12), предопределяющих улучшение их физико-механических свойств.

Таким образом, КХД позволяют решать несколько задач: техническую - увеличение подвижности, жизнеспособности, прочности;

■ 7 суток без добавки ч 7 суток с С-З+ЦФ

■ 2 года без добавки <2 года с С-З+ЦФ

11111

100

1000

10000 1№А

Рисунок 12 - Интегральная пористость КГВ

уменьшение деформаций усадки; экономическую - снижение стоимости добавки; экологическую проблему - ЦФ утилизируется в отстойниках.

С использованием математического аппарата получены модели влияния рецептурно-технологических факторов на свойства затвердевших смесей на КГВ для укрепления дорожных оснований: X/ - содержание гидравлического компонента (цемент + ММС) в количестве ог 20 до 50 % массы КГВ; Х2 -отношение количества отходов ММС к содержанию цемента в гидравлическом компоненте (ММС/Ц) в пределах от 0,5 до 4; X) — содержание суперпластификатора СБ-3 в диапазоне от 0,3 до 1 % от массы КГВ; Х4_ удельная поверхность отходов ММС в пределах от 300 до 600 м2/г (рисунок 13).

о)

М! ...

ах. ммс»и-за* Добавка СБ-3«0,3 %

У"

,<) от*. ммс+ц«з»\ Дсваака СБ-з»о,3 %

От*. ММСД4"!.!} уд. поверки.*4ао м*/г

отх. ммс/ц»гл Уд лов»р*н.»вос м2/г

ыа -

(

ЭЙ

у=9,26-3,64х,-0,09*2-

7,18*3+1,34*,-

0,63Х|1+3,28\22-

0,10*,2+5,39*4!

+ 1,19*1*2-

0,29*|*,+1,43*,*4-

1,38x2X3+1,61*2*4-

1,95*1*4;

У=1,64-0,71 * |+0,06*2-

i,6lxз+0,42x4+0,01x,2+

0,54*11+0,31х.,1+0,83*41

+0,26*|*2+0,1Я*|*з

+0,25*,*4-0,29Х2Х3+

0,24Х2*4-0,46ХЗ14;

у-=0,66-0,69*1+0,33*2-0,81*3+0,34*4+0,44*,г+ 0,07*22+0,30хз2+0,12*41 -0,37.*,*2+0,42*,*з-0,34X1X4-

0,51X2X3+0.49*2X4-0,50X3X4;

А)

Отх. ММС/Ц-2.2В , Уд по»рхи .МОО м*/г

е)

добаака СБ-3" 0.34 Уд повархн." 500

^=20,73+2,89*,-

0,50*2+7,23x3-2,057*4-

1,76х,г+4,74*22-2,76хз1-

0,26*4г-0,250*,*2-

0.75*,Хз+0,38*2*з+0,38*

2*4+2,13*3*4;

добавка СБ'Э'О.Э % Уд помарки. * воо и т

^=15,29+9,29х,-2,45х2+11,06*з-2,11 *4+2,68*11+7,18*22-1,32*з2-0,82X42-3,19X1X2+ 5.93*,*,-0,81Х1Х4-1,18Х2Х3-1 ,44Х,*4-1,07*3X4;

$>=2,09-0,68*,+0,28*2-0,45*,+038*4-

29* ,2+0,35х22+0,21 *з2+0,5 1 х4г+ 0,19х,*2-0,08х,хз. 0,16Х|Х4+0,1 1X2*3+0,01*2X4-0,04*3*4;

^=6,05-0.53*, -3,38*2-0,94*,+0,17*4-1,71х,2-0,41*22+0,99хз2-0,31*42-0,13Х|*г-0,76*|*з-0,04*1*4+0,66*2X3-0,61*г*4+0,25х 3X4.

Рисунок 13 - Номограммы и уравнения регрессии иллюстрирующие влияние факторов варьирования на: а) - условно-дннамическни предел текучести; б) - условно- статический

предел текучести; я) - эффективная вязкость при напряжении сдвига 25 Па; г) - подвижность; д) - время начала схватывания; е) - прочность при сжатии через 2 часа; ж) - прочность при сжатии через 28 суток.

Установлена оптимальная проникающая способность в межзерновое пространство, соответствующая минимальной эффективной вязкости смеси при напряжении сдвига менее 25 Па. При введении КХД (рисунок 14) величина предельного напряжения сдвига снижается в 9,5 раз по сравнению с без добавочными составами (с 67 до 7 Па), вязкость не разрушенной структуры снижается в 4,5 раза (с 0,75 до 0,16 Па с), что обусловлено замедлением роста кристаллов новообразований избытком структурных элементов, способствующих возникновению множества новых кристаллов и, в целом, созданию более равномерной и мелкозернистой матрицы.

Выполненные исследования позволили сформулировать принципы повышения эффективности производства водостойких КГВ, заключающиеся в использовании новых для строительного материаловедения видов сырьевых ресурсов, которые имеют ряд структурных дефектов и обладают повышенной реакционной способностью, что приводит к синтезу в матрице двуводного сульфата кальция низкоосновных псдросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, с их последующей самоорганизацией, и обеспечивают конечную прочность и водостойкость материала.

Установлена возможность повышения предела прочности при изгибе и коэффициента трещиностойкости разрабатываемых КГВ за счет применения мпкроармирования базальтовыми и полиамидными волокнами. Являясь своеобразной подложкой, на которой формируется плотный и прочный контактный слой затвердевшего вяжущего, при достаточном насыщении смеси волокнами (до 3 %), они оказывают существенное влияние на свойства затвердевшего КГВ (таблица 8).

Таблица 8

Влияние вида и количества волокна на физико-мехаинческие свойства КГВ

( с отходами ММС)

Добавка волокна, Яиз.МПа Исж, МПа Коэф Коэф.

% Плотность, через через трещин. разм,

Полиа- Базаль- р, кг/м3 7 28 2ч 7 28 сухие Ктр. Кр. %

мидное товое сут сут сут сут МПа

- - 1170 6,2 7,8 4,9 15,6 18,0 20,0 0,43 0,74

1 - 1270 6,3 8,3 5,3 17,3 ¡9,1 20,4 0,44 0,76

3 - 1370 6,9 8,8 5.4 19.2 19,8 23,8 0,44 0,78

5 - 1550 6,4 8,2 5,0 15,7 18,3 20.2 0,45 0,78

- 1 1340 6,5 8,6 5,6 17,8 19,5 21,5 0,44 0,80

- 3 1410 7,1 8,9 6,7 19,8 20,0 24,0 0,45 0,81 j

Напряженке сдвига. Па

Рисунок 14- Влияние добавок на реологические характеристики паст

Введение полиамидного волокна позволяет увеличить предел прочности при изгибе в возрасте 7 суток на 16-18 %, в возрасте 28 суток на 12-14 %; коэффициент трещиностойкости - на 12-25 %, коэффициент размягчения - на 12-40 %. При введении базальтовых волокон наблюдается увеличение предела прочности при изгибе в возрасте 7 суток на 22-25 %, в возрасте 28 суток на 1214 %, коэффициента трещиностойкости на 15-25 %, коэффициента размягчения - на 19-50 %. Микроармирующие волокна не влияют на сроки схватывания, но уменьшают подвижность смеси (часть воды затворения они берут на себя). В связи с этим рекомендуется, вводить волокна в смесь в увлажненном состоянии при непрерывном перемешивании.

С учетом полученных результатов эффективность использования разработанных КГВ с минеральными добавками разного генезиса была доказана при получении широкого спектра строительных материалов (рисунок 15).

Сухие строительные смеси

рЯЗЛИЧНО! о функционального назначення побелочные, штукатурные, шпаклевочные, для устройства поля

Стеновые и перегородочные изделия: камни бетонные стеновые, блоки строительные замковые, блоки и панели наружных стен , панели гипсобетонные для стен и перегородок

Эффективные области использования композиционных

гипсовых материалов

Отделочные, декоративные и акустические изделия:

облицовочные и декоративные плиты,

изделия малых архитектурных форм, предметы садово-парковой архитектуры и др.

Конструкционные игтелия:

сянитярно-технические кабины, блоки и панели внутренних стен из тяжелых и легких бетонов и др.

Дорожно-строительные мягериялы (для устройства и ремонта дорожных основяний автомобильных дорог Ш-1У кяте горни):

Рисунок 15 - Эффективные области использования гипсовых композиционных

материалов

Апробация результатов теоретических и экспериментальных исследований осуществлялась на примере получения стеновых материалов из тяжелого и легкого бетона, дорожно-строительных материалов, сухих строительных смесей на основе природного и техногенного сырья (отходов ММС, шлаковых отходов, местных кварцевых песков, бетонного лома и др.).

Разработаны технологии получения из МЗБ повышенной водостойкости классов В5-В35 на основе КГВ в соотношениях по массе 1:1, 1:2, 1:3 (КГВ : заполнитель) с Кр=0,66-0,8 мелкоштучных стеновых материалов (стеновых камней и блоков) из жестких и подвижных бетонных смесей, а также материалов для монолитного и дорожного строительства.

Для МЗБ (преимущественно с кварцевым песком) предложена радиа-ционно-термическая активации кварцевого песка пучком ускоренных электронов при температуре 500-900 и С в течение 1-9 мин, что позволило активизировать его поверхность, изменить фракционный состав, понизить на 5.5 % пустотность песка, повысить на 30-40 % прочность бетона.

Низкоэнергетическая активация МЗБ смеси с отходами ММС внешним магнитным полем позволила повысить на 30-35% прочностные показатели, при этом очень важна роль железа, присутствующего в отходах ММС (особенно в качестве тонкомолотой активной минеральной добавки в составе КГВ) как возбудителя кристаллизации (таблица 9).

Таблица 9

Характеристики затвердевших МЗБ на КГВ

№ п/п Соотношение КГВ:заполнитель В/Вяж. Расопыв мм Плотность смеси, кг/м3 Пер, МПа

1 1:2 0,5 150 1980/2000* 7,4 / 8,3*

2 0,85 2040 / 2065* 6,9 / 9,2*

Примечание: *- бетонная емсеь, подвергшаяся магнитной обработке. 1 состав - па кварцевом песке; 2 состав - на отходах ММС

Ферромагнитные оксиды железа, входящие в состав кристаллических частиц, проявляют стрикцнонный эффект, приводящий к дроблению зародыша, в результате которого увеличивается количество центров кристаллизации, и соответственно, возрастает скорость гидратации клинкерных минералов с образованием более прочной структуры композитов. Затвердевшие бетонные смесн имеют более высокую среднюю плотность, что связано с присутствием соединений железа в отходах ММС, а также с высокой адгезией к гипсоцементному камню регионально-метаморфизованного, неупорядоченного кварца в их составе, которая значительно выше, чем у упорядоченного диоксида кремния.

Оптимизация процессов структурообразоваиия разработанных композитов из МЗБ на КГВ с отходами ММС подтвердила их сопоставимость по атмосферостойкости с МЗБ на портландцементе, что позволяет применять их во влажных атмосферных условиях.

На основе КГВ были также получены стеновые материалы из тяжелого бетона (таблица 10) классов ВЮ-ВЗО на крупном заполнителе из известнякового щебня в интервале Вяж/В отношений от 1,8 до 3,03 (рисунок 16).

Применение КХД ишр1аз1 Р211+ 11шр1а51 БР95 позволило снизить водопотребность и повысить прочность бетона на 30-35% через 1 сутки и на 4060% в возрасте 28 суток.

Таблица 10

Составы и свойства тяжелого бетона на КГВ с известняковым щебнем

Класс бетона Ж Рб-на кг/м'1 Фактический расход материалов на 1 м3, кг Рср кг/м3 (28 сут) 1^». МПа (28 сут)

КГВ Щебень Песок Вода Добавка

В7,5 35 2310 340 1200 590 180 - 2230 10,5

В10 35 2285 340 1200 590 155 0,3 2240 19,0

В10 35 2305 400 1200 350 175 - 2220 15,2

В15 35 2285 400 1200 350 155 0,3 2240 23,6

В15 35 2315 500 1100 350 185 2215 20,5

В20 35 2295 500 1100 350 165 0,3 2210 32,0

Примечание: комплексная химическая добавка имр^ Р211 + итр1аз1 БР95; Ж=35 сек:

Установлена необходимость использования коэффициента разъединения зерен заполнителя вяжущим Р„=(о„.1/г)„)"'"", позволяющего регулировать при т<3 расход крупных фракций и снижать при этом расход мелких, обеспечивая достаточную подвижность бетонной смеси.

30

28

5 26

< 24

"

! 20

£ 1«

[ 16

1 14

2.2 2.4 2.6 2.1 Вяжут» - являв* втявюсяя»

300 400 500

Расявл яяжушвгв ,кг'<я*

Рисунок 16 - Прочность бетонов на сжатиеи водосодержание бетонных смесей в зависимости от Вяж/В и расхода КГВ

Выполнен расчет по подбору гранулометрического состава высокоплотной упаковки заполнителя, обеспечивающего образование жесткого каркаса в бетоне, что позволило увеличить прочность при сжатии на 24 % (таблица 11).

Таблица 11

Свойства бетона с высокоплотной упаковкой заполнителя

Заполнитель Рб-на кг/м3 Оуп Яс*. МПа

7 сут 28 сут

Естественного состава 2285 0,68 11,0 23,6

Расчетного состава 2340 0,83 13,63 29,4

В контактной зоне между частицами затвердевшего КГВ и поверхностью заполнителя установлена микро-кристаллизационная структура с упрочненными связями между отрицательно заряженными продуктами гидратации вяжущего в результате нарастания низкоосновных гидросиликатов Са на кристаллы гипса, что усиливает сцепление с положительно заряженной поверхностью известнякового заполнителя (рисунок 17).

Установлена возможность использования щебня из бетонного лома {средняя плотность щебня 2400 кг/м для марки 400,марка щебня по морозостойкости F15) для получения тяжелых бетонов на КГВ класса В10 (при подвижности бетонной смеси I...2 см и расходе КГВ 340 кг/м3)-таблица 12.

Таблица 12

Составы и свойства тяжелого бетона на щебне из бетонного лома

№ п/п Расход материалов, кг/м3 Осадка конуса, см Rö, 28 сут. МПа

КГВ Щебень из бетонного лома Песок кварцевый Вода КХД

1 340 1200 590 190 - 1..2 8,4

2 340 1200 590 165 0,3 1..2 16,5

Примечание: комплексная химическая добавка Uniplast Р211 + Uniplast SP95

Таким образом, выявлен характер влияния состава, структуры и условий эксплуатации композитов из тяжелого бетона на их свойства, заключающиеся в оптимизации размеров и морфологии частиц КГВ, создании высокоплотной упаковки заполнителя, что приводит к оптимизации микроструктуры гипсоцементного камня и контактной зоны с заполнителем и, как следствие, повышает предел прочности при сжатии на 24 %.

Получены стеновые материалы из легкого бетона классов В5-В10 (стеновые блоки, панели из керамзитобетона) при расходе КГВ до 450 кг/м3 с достаточно высокими эксплуатационными показателями (с маркой по морозостойкости Р25-35, коэффициентом теплопроводности 0,34), что позволяет рационально использовать их для ограждающих и самонесущих конструкций в малоэтажном индивидуальном строительстве (таблица 13). Высокие значения ранней прочности позволяют производить распалубку изделий уже через 3 часа твердения.

Введение в керамзитобетонную смесь КХД позволяет получать бетон с более однородными показателями свойств по высоте изделия, что является эффективным в кассетной технологии, а также в технологии изготовления изделий из керамзитобетона на КГВ, имеющих значительную высоту.

В результате проведенных испытаний установлено: для легкого бетона (керамзитобетона) классов В5 и В7,5 средней плотностью 1050-1100 кг/м3в 28-суточном возрасте величина модуля упругости составила 4800-6300 МПа. Показатели деформаций усадки керамзитобетона в помещении находятся в

Рисунок 17 -Микрофотографии контактной зоны «гипсоцементнын камень - заполнитель»

пределах требований нормативов и составляют до 0,35 мм/м; на открытом стенде - практически очень малы (0,11 мм/м).

Таблица 13

Составы и свойства керамэитобетонов на КГВ

Наименование показателей ГОСТы Величина показателя для класса бетона

BS В7.5

Технич. требования Фактнч. значения Технич. требования Фактич. значения

Средняя плотность, кг/м' гост 25820-2000 D 800-1200 D 1100 D 900-1300 D 1100

Прочность при сжатии, МПа ГОСТ 10180-90 6,5 12 9,8 8,5

Коэффициент водостойкости, Кв - - 0.85 0,65-0,95 0,88

Морозостойкость, циклы гост 10060.1. - F 25 F35-100 F35

Теплопроводиось, Вт/м°С гост 26254-84 - 0,31 0,32-0,35 0,34

Для мелкозернистого бетона (класса В15 средней плотностью 2080 кг/'м3) в 28-суточном возрасте величина модуля упругости составила 14000 МПа, коэффициент призменной прочности (Rnp/Rnye) 0,86-0,91, показатель коэффициента Пуассона - 0,32. Для тяжелого бетона (класса В15 на известняковом заполнителе средней плотностью 2190 кг/м3) в 28-суточном возрасте величина модуля упругости составила 19000 МПа, коэффициент призменной прочности (Rn/R^e) 0,89, показатель коэффициента Пуассона -0,2.

Показатели деформаций усадки исследуемых композитов находятся в пределах требований нормативов. Деформации набухания - интенсивно нарастают в течение первого месяца и превышают деформации усадки с последующей стабилизацией. Содержание в бетоне на КГВ мелкого заполнителя приводит к уменьшению деформации набухания и усадки, через полгода они не превышают соответственно 2,0 и 0,4 мм/м и имеют затухающий характер.

Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность получения композиционных гипсовых материалов на основе гипсового вяжущего, полученного из гипсосодержащих отходов путем дегидратации CaS04"2H30 (содержащегося в фосфогипсе) энергосберегающим способом - с помощью концентрированной серной кислоты (химического водо-отнимающего средства) минуя стадию измельчения гипсового сырья, автоклавирования и обжига, и отвечающего требованиям ГОСТ.

Установлено, что при добавлении H2SO4 к фосфогипсу, имеющему влажность около 60 %, за счет экзотермической реакции гидратащт кислоты, происходит само разогрев смеси до температуры начала гидратации двуводного гипса и протекает реакция образования полугидрата CaS04 0,5H20 и ангидрита

СаБ04. При оптимальном соотношении кислоты к воде 1:17, получены вяжущие с содержанием ангидрита до 100 %, отличающиеся высокими прочностными свойствами (таблица 14).

Таблица 14

Характеристики вяжущего из фосфогипса

Соотношение НгвО^НгО Сроки схватывания, мин-с Ясж, МПа, через 28 сут

начало конец

1:17 36-40 >180 10-6

Для нейтрализации добавляемой серной кислоты, остатков фосфорной кислоты, а также ее кислых солей, содержащихся в фосфогипсе, в смесь добавляется сверх эквивалентное количество СаО, что приводит к еще большему повышению температуры.

Таким образом, выявлены закономерности и созданы модели, позволяющие проектировать разные виды бетонов на КГВ. Установлена роль генезиса кварца минеральных добавок и гипсового вяжущего в управлении процессами структурообразования КГВ.

Для широкомасштабного внедрения результатов работы при производстве стеновых, дорожно-строительных материалов и сухих строительных смесей на основе разработанных КГВ повышенной водостойкости разработаны нормативные документы. Промышленная апробация полученных результатов осуществлялась: на Новомосковском гипсовом комбинате; при устройстве укрепленных оснований экспериментальных участков автомобильных дорог в х. Игнатово Алексеевского р-на, г. Строитель, п. Веселая Лопань, с. Никольское Белгородской области; на ООО «ЭЛИТСТРОИ» в поселке Мичурина Октябрьского района Чеченской республики; на ОАО «Завод ЖБК-1» и ООО «Экостройматериалы» в Белгородской области; на ООО «ОКОР» (г. Вологда) и предприятиях Туниса (г. Сус и г. Монастир); в компании «ЭЛЬТИХАД» (г. Вифлеем, Палестина) - рисунок 18.

а б в г

Рисунок 18 - Промышленное внедрение результатов исследований: а - санитарно-техническая кабина из бетонной смеси на КГВ без заполнителя (Новомосковский гипсовый комбинат); б - стеновые панели из керамзитобетона на КГВ (г.Белгород, ОАО «Завод ЖБК-1»); в - стеновых блоки из МЗБ на КГВ (г. Грозный, ООО «Элитстрой»); г- стеновые камни из МЗБ на КГВ (г. Вифлеем, компания «ЭЛЬТИХАД»)

Технико-экономическая оценка потенциальной эффективности водостойких гипсовых композиционных материалов достигается за счет использования местного природного и техногенного сырья, снижения себестоимости материалов, ускорения темпов строительства и упрощения технологии производства показала его высокий результирующий потенциал.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны научные основы повышения эффективности производства водостойких гипсовых композиционных материалов, заключающиеся в использовании композиционного гипсового вяжущего (КГВ) на основе полуводного гипса, портландцемента и новых для строительного материаловедения видов минеральных добавок (полигенетического кремнеземсодержащего компонента зеленосланцевой степени метаморфизма, бетонного лома) и органических добавок, полученного поочередным помолом всех его компонентов, определенным во времени,

2. Установлен характер синергетического влияния кремнеземсодержащих компонентов из природного и техногенного сырья с учетом их генезиса на процессы структурообразования системы «гипс-цемент-минеральная добавка-СП-вода» при твердении водостойкого КГВ, заключающийся в формировании более плотной и мелкозернистой структуры композита за счет синтеза в матрице двуводного сульфата кальция низкоосновных гпдросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, с образованием сеточного каркаса, плотно заполняющего граннцу раздела фаз, что ведет к повышению прочности, водостойкости и долговечности затвердевшей матрицы.

3. Научно обоснованы и разработаны принципы проектирования эффективных водостойких композитов на разработанных КГВ и технологические способы их получения для стеновых, дорожно-строительных материалов и сухих отделочных смесей, а также составы и способы получения композитов на гипсовом вяжущем, полученном безобжиговым энергосберегающим способом, основанном на протекании реакции дегидратации двуводного гипса из фосфогипса под воздействием химического водоотн и мающего средства - серной кислоты.

4. Выявлен характер влияния состава, структуры и условий эксплуатации композитов на их свойства, заключающиеся в оптимизации размеров и морфологии частиц КГВ, в создании высокоплотной упаковки частиц заполнителя, что приводит к оптимизации микроструктуры гипсоцементного камня и контактной зоны с заполнителем и, как следствие, повышает предел прочности при сжатии композита на 24 %.

5. Разработана классификация сырьевых материалов для производства КГВ с учетом генезиса сырья, способствующая прогнозированию свойств материалов на уровне выбора исходных компонентов, а также при их синтезе, и предложена область их использования для производства водостойких гипсовых композиционных материалов.

6. На основе разработанных математических моделей, связывающих качественные показатели материала (сроки схватывания, подвижность, прочность при сжатии и др.) с составом бетонной смеси, выявлены закономерности структурообразования композитов, позволяющие проектировать композиционные гипсовые материалы с заданными свойствами.

7. Разработаны и методически обоснованы рекомендации по оптимизации составов КГВ с мнкродисперсными минеральными добавками из техногенного сырья, с армирующими волокнами и комплексными химическими добавками для стеновых и дорожно-строительных материалов повышенной водостойкости и долговечности классов по прочности на сжатие В5-В30, средней плотностью D1000-2100 кг/м\ морозостойкостью F20-F50, Кр=0,65-0,78 и определены рациональные области их применения.

8. Предложены подходы для получения мелкозернистого бетона, заключающиеся: в радиационно-термической активации кварцевого песка пучком ускоренных электронов при температуре 500-900 °С в течение 1- 9 мин, что позволило активизировать его поверхность, изменить фракционный состав, понизить на 5,5% пустотность песка и повысить на 30-40% прочность композита; в низкоэнергетнчсской активации мелкозернистой бетонной смеси на основе отходов ММС внешним магнитным полем, позволившей повысить на 30-35% прочность затвердевшего мелкозернистого бетона.

9. Установлена высокая атмосферостойкость мелкозернистого бетона на КГВ с минеральной добавкой отходов ММС, что дает возможность применения данных строительных композитов во влажных атмосферных условиях.

10. Предложена технология получения гипсового вяжущего безобжиговым энергосберегающим способом, основанном на протекании реакции дегидратации двуводного гипса из фосфогнпса, под воздействием химического водоотнимающего средства - серной кислоты.

11. Для широкомасштабного внедрения результатов исследований разработаны нормативные и технические документы на различную номенклатуру строительной продукции: для стеновых, дорожно-строительных материалов и сухих строительных смесей на основе разработанных водостойких КГВ с улучшенными техническими характеристиками, удовлетворяющими требованиям нормативной документации.

12. Совокупность представленных результатов позволила получить инвестиционно привлекательные водостойкие композиционные гипсовые материалы с высокими строительно-техническими свойствами, превышающими свойства гипсобетонов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах Монографин

1. Свергузова, C.B. Безобжиговый способ переработки фосфогипса: монография / C.B. Свергузова, Н.В. Чернышева, Г.И. Тарасова, М. Мтибаа. -Белгород, 2009. - 150 с.

2. Лесовик, B.C. Быстротвердеющне композиты на основе водостойких гипсовых вяжущих: монография / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева. - Белгород, 2011 - 123 с.

Статьи в рецензируемых изданиях н журналах

3. Чернышева, Н.В. Быстротвердеющие бетонные смеси для дорожного строительства / Н.В. Чернышева, А.Ю. Чернышев, М.Б. Нарышкина // Строительные материалы. - 2007. - № 8. - С. 54 - 55.

4. Лесовик, B.C. Особенности твердения ВГВ в сульфатных средах / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева, Н.М. Толыпина, М.Б. Нарышкина // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2008. - № 1 - С. 52 - 57.

5. Свергузова, C.B. Возможности переработки фосфогипса тунисских химических заводов / C.B. Свергузова, Н.В. Чернышева, М. Мтибаа // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2009. - № 2 - С. 9 - 10.

6. Чернышева, Н.В. Разработка составов дисперсно-армированных композиционных гипсовых вяжущих / Н.В. Чернышева, М.Б. Рыбцова И Вестник БГТУ им. В. Г.Шухова. - Белгород, 2009. - № 3. - С. 84 - 87.

7. Чернышева, Н.В. Влияние микроармирующих волокон на свойства гипсосодержащих композитов / Н.В. Чернышева, М.Б. Нарышкина // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010. - № 1. - С. 73 - 76.

8. Свергузова, C.B. Получение гипсового вяжущего из фосфогипса Туниса / C.B. Свергузова, Н.В. Чернышева, Г.И. Тарасова // Строительные материалы . - 2010. - № 7. - С. 28 - 30.

9. Свергузова, C.B. Теоретическое обоснование возможности безобжиговой дегидратации цитрогипса / C.B. Свергузова, Н.В. Чернышева, Л.И. Черныш, Г.И. Тарасова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2010. -№2.-С. 117- 121.

10. Свергузова, C.B. Влияние условий обработки цитрогипса на состав получаемого гипсового вяжущего / C.B. Свергузова, Н.В. Чернышева, Л.И. Черныш, A.B. Шамшуров // Строительные материалы . - 2010. - № 7. - С. 31 -32.

11. Муртазаев, С.-А.Ю. Цементобетоны на основе золошлаковых смесей для условий сухого жаркого климата / С.-А.Ю. Муртазаев, С.А. Алиев, Н.В. Чернышева, Б.Т. Муртазаев // Вестник ДГТУ. Технические науки. -Махачкала, 2011,- №2. -Т. 21. -С. 126- 130.

12. Муртазаев, С.-А.Ю. Применение местных несков и техногенных отходов в строительных растворах / С.-А.Ю. Муртазаев, Н.В. Чернышева, A.C. Успанова, Б.Т. Муртазаев // Вестник ДГТУ. Технические науки. - Махачкала, 2011. -№ 3. - Т. 22.-С. 141 - 148.

13. Лесовик, Р.В. Активация мелкозернистого бетона на железосодержащих техногенных песках магнитным полем / Р.В. Лесовик, М.С. Агеева, Н.В. Чернышева // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2011. -№ 1.-С. 24-28.

14. Лесовик, B.C. Процессы сгруктурообразования гипсосодержащих композитов с учетом генезиса сырья / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева, В.Г. Клименко // Известия ВУЗов. - № 4. - 2012. - С. 3 - 11.

15.Чернышева. Н.В. Влияние минеральных добавок различного генезиса на микроструктуру гипсоцементного камня / Н.В. Чернышева, М.С. Агеева, Эльян Исса Жамал Исса, М.Ю. Дребезгова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -Белгород, 2013. - № 4. - С. 12 - 18.

16. Чернышева, Н.В. Расчет и подбор высокоплотного зернового состава заполнителя н бетона на гипсовом композиционном вяжущем / Н.В. Чернышева, А.Н. Хархардин, Эльян Исса Жамал Исса, М.Ю. Дребезгова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2014. - № 2. - С. 43 - 48.

17. Муртазаев, С-А.Ю. Использование золошлаковых смесей ТЭЦ для производства композиционных гипсовых вяжущих / С.-А.Ю. Муртазаев, Н.В. Чернышева, А.Х. Аласханов // Экология и промышленность России. - июль, 2013,- С. 26-29.

18. Муртазаев, С-А.Ю. Мелкоштучные стеновые изделия на основе композиционных гипсовых вяжущих с золошлаковым наполнителем / С,- А.Ю. Муртазаев, Н.В. Чернышева, М.С. Сайдумов // Экология и промышленность России. - май, 2014. - С. 18 - 22.

19. Чернышева, Н.В. Стеновые материалы повышенной водостойкости на композиционном гипсовом вяжущем / Н.В.Чернышева // Промышленное и гражданское строительство. - 2014. - № 8. - С. 57 - 60.

20. Чернышева, Н.В. Использование техногенного сырья для повышения водостойкости композиционного гипсового вяжущего / Н.В. Чернышева // Строительные материалы. - 2014. - № 7. - С. 53 - 56.

Публикации в других изданиях

21. Чернышева, Н.В. Применение ГЦП вяжущих для укрепления дорожных оснований / Н.В. Чернышева, А.Ю. Чернышев, Р.В. Лесовик // Вестник БГТУ им.В.Г. Шухова. - 2004. - № 8. - С. 314 - 315.

22. Чернышев, А.Ю. Использование отходов ММС железистых кварцитов для разработки долговечных составов ГЦПВ / А.Ю. Чернышев, Р.В. Лесовик, Н.В. Чернышева // Вестник БГТУ им.В.Г. Шухова. - 2003. - № 5. - С. 319 -321.

23. Толстой, А.Д. Долговечность композиционных материалов из отходов промышленности в условиях действия агрессивных сред / А.Д. Толстой, Н.М. Толыпина, Н.В. Чернышева // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2004. - № 8. -С. 315-318.

24. Чернышев, А.Ю. Исследование реологических свойств ГЦП смесей с добавками поверхностно-активных веществ / А.Ю. Чернышев, Е.А. Дороганов, Н.В. Чернышева // Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - 2005. - № 9. - С. 287 -289.

25. Чернышева, Н.В. Разработка быстротвердеющего композиционного гипсового вяжущего с использованием глауконитового песка / Н.В. Чернышева, М.Б. Нарышкина // Материалы Международной научно-практической

конференции «Научные исследования, нано- системы и ресурсо-сберегающие технологии в стройиндустрии». - БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2007. -4.1.-С. 306-309.

26. Чернышева, Н.В. Исследование влияния активных минеральных добавок на свойства композиционного гипсового вяжущего, входящего в состав сухих строительных смесей / Н.В. Чернышева, М.Б. Нарышкина // Материалы I Международной научно-практической конференции «Проблемы строительного производства и управления недвижимостью». - Кемерово, 2010. - С. 64 - 66.

27. Чернышева, Н.В. Гипсосодержащие композиты на техногенном сырье для стеновых материалов / Н.В. Чернышева, М.Б. Нарышкина // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий.-Материалы V Международной конференции но гипсу. - Казань. 2010. - С. 110 -115.

28. Чернышева, Н.В. Керамзитобетоны на композиционном гипсовом вяжущем / Н.В. Чернышева, М.Б. Нарышкина // Материалы Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсо-сберегающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX научные чтения). - Белгород. — Ч.1.- С. 375 - 379.

29. Чернышева, Н.В. Сухие строительные смеси на основе КГВ / Н.В. Чернышева, С.-А.Ю. Муртазаев, А.Х. Аласханов // Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов (XIX научные чтения): материалы Международной научно-практической конференции. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2010. - Ч.З. - С. 288-292.

30. Чернышева, Н.В. Нано- структурированные гипсосодержащие строительные материалы / Н.В. Чернышева // Физико-химические основы формирования и модификации микро- и нано- структур (ФММН,2010): Материалы четвертой международной научно-практической конференции - Харьков, 2010. -Т.1-С. 43-46.

31. Черныш, Л.И. Использование цитрогипса для получения ангидритовых вяжущих / Л.И. Черныш, Н.В. Чернышева // Сб. докл. Международной научно-практической конференции «Экология: образование, наука, промышленность и здоровье. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. - 4.1. - С. 208 -211.

32. Муртазаев, С.-А.Ю. Стеновые материалы на основе гипсовых вяжущих и сырьевых ресурсов Чеченской Республики / С-А.Ю. Муртазаев, А.Х. Аласханов, Н.В. Чернышева // Инновационные материалы и технологии (XX научные чтения): материалы Международной научно-практической конференции. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. - С. 148-150.

33. Муртазаев, С-А.Ю. Использование композиционных гипсовых вяжущих на техногенном сырье в производстве стеновых материалов / С.-А.Ю. Муртазаев, Н.В. Чернышева, А.Х. Аласханов, М.С. Сайдумов // Труды Грозненского государственного нефтяного технического университета им. акад. М.Д. Миллионщикова. - Грозный, 2011.-вып. П.- С. 161 - 167.

34. Лесовик, B.C. Асфапьтоцементобетон на композиционном гипсовом вяжущем / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева, В.А. Кузнецов // Сб. докл. Международной научно-практической конференции. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011.-4.4.-С. 125 - 127.

35. Lessowik, V.S. Composite gypsum binder using the technogenic raw material / V.S. Lessowik, N.W. Tschernyschewa // 1.WEIMARER GIPS MEETING, Weimar Gypsum Conference. - March 30-31, 2011. - P . 407-416.

36. Lessowik, V.S. The structure formation of gypsum composites taking into account the origin of raw materials / V.S Lessowik, N.W Tschernyschewa // 8. IBAUSIL, Weimar Conference. - 2012.

37. Лесовик, B.C. Стеновые и отделочные материалы на основе композиционных гипсовых вяжущих для малоэтажного строительства / Вестник центрального регионального отделения РААСН. (к 20-летию РААСН): Материалы академических научных чтений «Проблемы архитектуры, градостроительства н строительства в социально-экономическом развитии регионов» / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева // РААСН, ТГТУ. - Тамбов-Воронеж: Изд-во Першина Р.В., 2012. - № 11. - С. 238-242.

38. Лесовик, B.C. Бысгротвердеющие водостойкие материалы для архитектурного строительного материаловедения / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева, М.Ю. Дребезгова, Эльян Исса Жамал Исса // Архитектоника инженера В.Г. Шухова. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 160-летию со дня рождения В.Г. Шухова. - М.: МАРХИ, 2013. - С. 165 - 167.

39. Чернышева, Н.В. Водостойкий гипсобетон для зеленого строительства / Н.В. Чернышева, Эльян Исса Жамал Исса, М.Ю. Дребезгова //' Maleriay IX Mi^dzynarodowej naukowi-praktyczne jkonferencji «Naukaiinowacja- 2013» Volume 17. Matematyka. Fizyka. Nowoczesne informacyjne technologie. Budo wnictwoi architektura.: Przemyil. Naukaistudia -S. 96- 100.

40. Lesovik. V. Гипсовые композиты для оптимизации системы «Человек -материал - среда обитания» (Gips komposileim System ' «Mensch - Werkstoff -Lebensraum» / V. Lesovik, H.-B. Fischer, N. Tschernyschova //2. Weima Gypsum Conference - Weimar, 26 - 27 März, 2014. - P. 33 - 46.

41. Lesovik. V. Нанодиспресное кремнезёмсодержащее сырьё для повышения эффективности быстротвердеющих композиционных вяжущих (Nanodisperse kieselsäurehaltige Rohstoffezur Verbesserungder Effizienzschneller härtender Bindemittel mischungen) / V. Lesovik, N, Tschernyschova, M. Drebezkova // 2. Weimar Gypsum Conference - Weimar, 26 - 27 März, 2014. - P. 259 - 266.

42. Tschernyschova, N. Гипсоцсментные композиции на сырье стран Ближнего Востока (Gips-Zement-Systeme auf Basis von Rohstoffenaus Ländern des Nahen Ostens) / N. Tschernyschova, E.I. Schainal Issa // 2. Weimar Gypsum Conference - Weimar, 26 - 27 März, 2014. - P. 339 - 350.

43. Tschernyschova, N. Стеновые гипсосодержащие материалы на основе сырьевых ресурсов Чеченской республики (Gipshaltige Wandbaustoffeauf

Basisvontschetscheni-schen Rohstoffen) / N. Tschemyschova, S.-A Murtazaev, A. Alaskhanov // 2. Weimar Gypsum Conference - Weimar, 26 - 27 März, 2014. - P. 351 -362.

.44. Чернышева, H.B. Композиционное гипсовое вяжущее с минеральной добавкой бетонного лома / Н.В. Чернышева, М.Ю. Дребезгова // Повышение эффективности производства и применения гппсовых материалов и изделий. -Материалы VII Международной научно-практической конференции по гипсу. -М., Изд-во «Де Нова». - 10-12 сентября, 2014. - С. 239 - 243.

45. Лесовик, B.C. Методы исследований строительных материалов (под грифом УМО) / B.C. Лесовик, А.Д. Толстой, Н.В. Чернышева, A.C. Коломацкий // Учебное пособие. - Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2010,- 96 с.

46. Лесовик, B.C. Основы научных исследований / B.C. Лесовик, Н.В. Чернышева // Учебное пособие. - Белгород: Изд-во БГТУ нм. В.Г.Шухова, 2010.-88 с.

47. A.c. № 1409610 СССР. Композиция для изготовления строительных изделий / В.Ф. Коровяков, Г.А. Королькова, В.И. Стамбулко, Л.Д. Чумаков, Н.В. Абакумова (Н.В. Чернышева). - № 3971016/31-33; заявл. 28.10.85 ; опубл. 15.07.88, Бюл. № 26. - 3 с.

48. A.c. № 1564149 СССР. Способ приготовления строительного раствора / И.И. Мирошниченко, B.C. Лесовик, В.А. Белецкая, Б.Я. Адигамов, Ю.И. Соловецкий, Н.В. Абакумова (Н.В. Чернышева). - № 4449208/23-33; заявл. 28.06.88 ; опубл. 15.05.90, Бюл. № 18. -2 с.

49. Композиционное гипсовое вяжущее. Свидетельство о регистрации ноу-хау № 20130007, 2013 г. В.С.Лесовик, Н.В. Чернышева, М.Ю. Дребезгова, Эльян Исса Жамал Исса.

ЧЕРНЫШЕВА НАТАЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА

ВОДОСТОЙКИЕ ГИПСОВЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

05.23.05 -Строительные материалы и изделия

Подписано в печать 14.10.14. Формат 60x84/16. Авт. печ. л. 2,2. Тираж 150 зкз.Закпз № 272 Отпечатано в БГТУ им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

14- 1 Б

2014341629