автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Зв'язнi речовини на основi негашеного вапна з регульованими термiнами тужавiння

Р Г б О ДМІНІСГЕРСІВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНІЙ ІНСТИТУТ

1 •'} ІІЮІІ 1993

На правах рукопису

НОВОСАД Петро Васильович

УДК 666.92.001:666.972

ЗВ НЗНІ РЕЧОВИНИ НА ОСНОВІ НЕГАШЕНОГО ВАГ№ З РЕГУЛЬОВАНИМИ ТЕРМІНАМИ ТУКАВШИ

Спеціальність 05.17.II - Технологія силікатних і зажкотопких нештнлічних матеріалів

". в т о р о :у о а г

гг,і:і ї на заобугтя г<ченого с?упелг

к;ц*дип,зеа технічних наук

г'обога Біікокана на кафедрі хімічної технології силікатів Львівського політехнічного інституту

ііа/ковий керівник -Офіційні опоненти

- доктор технічних наук, в. о. професора Саницький М. А.

- доктор технічних наук професор -Швльянов Б.М.

- кандидат технічних наук Паламар З.С.

Ведуча організація

- фірма "Івано-іранкі вськбуд"

Захист відбудеться ЗІ травня 1993 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої ради К 066.36.03 при Львівському політехнічному Інституті: 290646, м. Львів, вул. С.Баадери, 12, IX уч. корпус, аудиторія 114. '

З дисертацієи можна ознайомитись в бібліотеці Львівського політехнічного інституту.

Автореферат розісланий ______ квітня 1993 р.

Вчений секретар . спеціалізованої ради,

кандидат технічних наук, доцент

Вахула Я.І

АНОТАЦІЯ

Дисертаційна робота присвячена розробці зв"язних рочоїнн на основі негаленого вапна, науковому обгрунтуванню принципів управління процесами структуроутворення та гідратного тверднення вапняних композицій за допомого» поліфункційнкх хімічних додатків-і створенню ка цій основі будівельних виробів та невибухових руйнівних матеріалів» .

В дисертаційній роботі -црі'ііені наступні завдання.

Вивчено вплив комплексних хімічних додатків на процеси структуроутворення негашеного вапна і -в залежності від природа катіона та аніона проведена класифікація електролітів, які забезпечують його гідратне тверднення. Встановлений механізм гідратного тверднення негашеного вапна з додатками лігносульфона-тів (ЯСІ) та сульфатів лужних і лужноземельних металів. -Створені наукові основи синтезу міцності вапняного камекв гідратного тверднення шляхом використання комплексних хімічних додатків ЛСГ та сульфатів натрію і магнію. Розроблені нові склади багатокомпонентних зв'язних речовин на основі негашеного вапна з регульованими термінами тужавіння та підвищеною міцністю вапняного каменю, які дозволяють одержати будівельні вироби з покращеними експлуатаційними характеристиками та створити композиції для руйнування крихких порід невибуховим методом, доведена ефективність їх використання в ресурс оощадних технологіях.

Автор захищає наступні основні положення: '

- закономірності процесів структуроутворення негашеного вапна

з хімічними додатками і наукове обгрунтування^ залежності від природи катіона та аніона,класифікації електролітів, які в комплексі з ЛСГ забезпечують регульовані терміни тужавіння та ““гідратне тверднення тонкомеленого негаиеного вапна; '

- фізико-хімічні особливості процесів гідратації та тверднення негашеного вапна з комплексними хімічними додатками, що містять ЛСТ та сульфати натрію і магнію;

- розроблені склади нових багатокомпонентних вапняних композицій для одержання ефективних будівельних виробів і невибухових руйнівних матеріалів.

Актуальність роботи., Важливим резервом рееурсозаощадження з Суд і ильному виробництві' с створення нових, зз";:зиих рочогин та .^атезталІЕ на їх основі з заданими властивостями прй>комплексному використанні місцевої сировини та промислових відходів. У цьому плат велике значення надається розробці безкяїн-керних гідравлічних зв"язних речовин, до складу яких входить негааенэ гапно. Разом з тим, зб"язні рзчоЕкни, еиготовлзні кляхон сумісного помелу негашеного вапна та.пуцоланового компоненту мають невисоку активність,-а виготовлення виробів на ї;. досягається при значних теплоенергетичних затратах.

Узагальнення результатів досліджень, виконаних Ю.іЛ.Бут-том, И.І.Вудкиновим, П.І.Ееяеновим, 0.В.Волконським, В.Д.Глуха всысмм, Б.іі.Олєльенобиіа, І.Б.Кравченко, II,В.Кривенко,

В.ІІ.Колбасошм, Т.В.Кузнецовой,, І.Г.Дугініною, О.и.аічедловим-ІІетросяном, С.А.ііі"ясниковога, Б.В.Осіним, О.О.ІІащенко, В.Рама-чандраном, Н.Регур, Р.Ф.Руновою, В.А.Свідерським, В.А.Сербіним,

І.В.Смірновим, В.В.Їимашевим, О.В.Ушеровим-Маршаком, Л.Г.ІІіпи-новою, Ю.Ямадзаки та ін., свідчить, що покращення будівельно-технічних властивостей виробів на основі меленого негашеного вапна в значній мірі досягається при його гідратному твердненні. Найбільш часто використовуються такі сповільнювачі гідратації вапна, як поверхнево-активні додатки (лігносуль4юнати технічні та ін. )і гіпс. Але при цьому не досягається висока міцність каменю та важко регулювати терміни тужавіння негашеного вапна, шо значно обмежує масове використання такої зв"язної речовини. Ц/з свідчить про необхідність рогіробки нових, більш ефективних сповільнювачів процесу гідратації негашеного вапна.

Тому актуальними з теоретичної та практичної точок зору е дослідження, спрямовані на науково-обгрунтований вибір багатокомпонентних додатків, які одночасно забезпечують регульовані терміни тужавіння негашеного вапна, його гідратне тверднення та,збільшення міцності вапняного каменю. Це можливо на основі вивчення механізму дії різних додатків на процеси структуроутворення гіри твердненні вапняномістких зв"язних речовин.

Більл повне використання потенційних можливостей негашеного вапна за рахунок дії багатокомпонентних додатків разом з отриманням ефективних будівельних матеріалів дозволяє також' розробити нові композиції для руйнування крихких матеріалів.

%

- З -

Мета роботи. Виявлення можливості регулювання термінів тужавіння та гідратного твердаення негашеного вапна за допомогою багатокомпонентних хімічних додатків поліфункційної дії та розробка на їх основі ефективних зв"язних і руйнівних матеріалів.

Основні методи наукових досліджень. При виконанні роботи використано комплекс сучасних методів фізико-хімічного аналізу: рентгенофазовий, рентгеноспектральний, диференці'йно-термічний, термогравіметричний, ртутна порометрія, растрова електронна мікроскопія. .

Рентгенофазовий аналіз виконаний на дифрактометрі ДРОН-З.О при СиК^випроміненні. Рентгеноспектральний аналіз проводився на рентгенівсько^ мікроаналізаторі РЕМ-РМА "САМЕВАХ". Диферен-ційно-термічні дослідження проведені на дериватографі системи Ф.Паулік, Й.Паулік, Л.Ердеї з швидкі ст нагріву 10 град/хв, електронно-мікроскопічні дослі даеиня - на растровоцу електронно^ мікроскопі "ТЕЭЬЛ 93-300". При проведенні експерименту використаний метод математичного планування, обробну результатів та розрахунки проводили на ЕОМ ІВМ-РС-386. ■

Наукова новизна роботи. Дослідїєно вплив різних сповільнювачів, пластифікаторів, електролітів на процеси раннього структуроутворення тонкомегеного негашеного вапна та розроблені багатокомпонентні хімічні додатки поліфункційної дії, які забезпечують його регульовані терміни тужавіння і гідратне тверднення. В залежності від природи катіона та аніона вперше проведена класифікація електролітів, які в комплексі з лігно-сульфонатами сприяють гідратному твердненню негашеного вапна, та показано, що, крім гіпсу, в якості додатків доцільно використовувати сульфати натрію та магнію. Науково обгрунтований механізм гідратного тверднення негашеного вапна з додатками ЛСІ сульфатів. Визначені властивості зв"язних речовин на основі негашеного вапна з‘комплексними хімічними додатками, що містять ЛСТ і сульфати натрію та магнію, а також встановлені особливості механізм їх гідратації та тверднення. Показана модифікуюча дія мінеральних та хімічних додатків при формуванні мікроструктури вапняного каменю підвищеної міцності. Розроблені склади багатокомпонентних зв"язних речовин на основі _ негашеного вапна, які забезпечують покращення будівельно-технічних властивостей виробів та створення високоефективних руй-

ні вник матеріалів. Розроблено пристрій дня визначення зусилля пмиу, що створюється руйнівним матеріалом. "

Практична цінність роботи. На основі одержаних експериментальних даних зроблені науково-обгрунтовані рекомендації по застосуванню одержаних композицій. Показано, що при використанні зв”язних на основі негайёного вапна, які забезпечують регульовані терміни тужавіння та підвищену міцність вапняного каменю, створюється можливість одержання низькомарочних бетонів та ефективних невибухових руйнівних матеріалів.

• Випуск промислової партії тонкомеленої зв"язної речовини на основі негаданого вапна з додатком попелу сухого видалення Бурлтинсько! ДРВС здійснено в умовах діючого виробництва МП "Поступ" (м.Львів). Даний вапняний цемент.в комплексі з хімічними додатками ЛОТ та сульфату натрію використаний для отримання стінових блоків М25, М50 з попелобетону. Результати проведених досліджень покладені в основу технологічних схем виробництва стінових каменів. При цьоку економічна ефективність становила 6,78 крб на І м3 виробів (станом на 1991 р.).

Проведено випуск промислових партій руйнівного матеріалу на Раккеському вапняноцу заводі (Естонія) в період 1988-1990 років. Випрсбування показали ефективність використання розробленого р^'Гіїівного матеріалу для невибухової технології добування гірських пг'уід, розділення негабаритів та товарного каменю. Реальний економічний ефект від впровадження складає 78 тис. крб (станом на 1990 р.).

В результаті проведе'них досліджень та виробничого досвіду впровадження невибухового руйнівного матеріалу на основі негашеного вапна розроблено і видано "Руководство по применению невзрывчатых разрушаюцих веществ для разборки строительных конструкций и каменных горных пород" (К.: НИИСП, 1988). .

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи обговорювались на Всесоюзних конференціях: "Гідратація і тверднення зв"язних матеріалів'’ (Львів, 1981 р.), "Шлаколужні цементи, бетони і конструкції" (Київ, 1984 р.), "Якість і надійність будівельних матеріалів та конструкцій у сейсмічноцу будівництві" (Кобулеті* 1986 р.), "Екологія і раціональне використання сировинних, паливно-енергетичних та інших матеріальних ресурсів у будівництві" (Київ, 1986 р.), "Молоді вчені - галузі будівельних матеріалів і будівництву" (Бєлгород, 1989 р.); на

Республіканських конференціях: "Хімія поверчені дисперсних' твердих тіл" (Славсько, 1989 р.), "Утилізація промислових відходів' для виробництва екологічно чистих, і ефективних будівельних матеріалів" (Рівне, 1991 р„); науково-технічних конференціях професирсько-виклядацького складу Львівського полі технічного інституту (Львів, І98І-І932 рр.).

Публікапії. За результатам*, виконаних досліджень опубліковано 20 наукових праць, з тому числі авторське свідоцтво.

Структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, л"ятїі глав, висновків, списку використаної літератури (ІбІ найменувань) та додатків. Робота викладена на 153 сторінках , друкованого тексту, містить 38 рисуйків, 24 таблиці та 5 додатків.

У вступі обгрунтована актуальність поставлених завдань, визначені основні проблеми, що виріглуються в роботі.

В пурній главі дається аналіз літературних даних по зв"яз-них речовинах на основі негаяеного в«пна; описаний загальний стан питання використання різноманітних звяязних вапняноміст- ■ ких композицій; розглянуто механізм гідратації та твердження негаш’екого вапна, а також хічічві які дозволяють регу-

лювати процеси його структуроутворення; приведені дані з використання !!ег<г2с;кго вапна дія одержання руйнівних матеріалів.

В другій глап"приведений склад вихідних матеріалів, описані метода дос'ліджень,. основні прилади та установки, які вико-рисговувться в роботі.

У третій главі викладені результати досліджень процесу гід---ратного тверднення негааеного вапна з комплексними хімічними додатками поліфункційної дії, вивчено вплив хімічних додатків на процеси раннього структуроутворення негашекого вапна та проведена Класифікація електролітів у' залежності від природи катіона та аніона для забезпечення регульованих термінів тужавіти та гідрачного "вердаенна вапняних композицій; дослідаено вплив додатків ЛСТ та сульфатів кальцію, магнію, нагрію на міцність, фазовий склад та мікроструктуру нечинного каменю гідратного тверднення,- а також показана роль карбонізації в синтезі його міцності. ■

У четвертій главі приведені результати фізико-механічних досліджень зв’язних речовин на основі негааеного вапна, що

- б -

містять хімічні та мінеральні додатки; проведена оптимізація складу вапняних зв"язних з використанням методу математичного планування експерименту; показана доцільність використання композицій на'основі негашеного валка для розробки ©Активних ко-вибухоБйх руйнівних матеріалів. . .

В п^ятій главі црйвадені результати промислового випуску та практичного'використання зв"язних речовин на сенові меленого негашеного Еапна для виробництва шзькомарочного бетону та невибухових руйнівних матеріалів.

У висновках сформульовані основні результати дисертаційної робота. .

В додатку до дисертації приведені акти впровадження розроблених композицій на основі меленого негашеного вапна.

ОСНОЕНШ ЗМІСТ РОБОТИ .

У будівельному виробництві на сучасному етапі особливо важливою є проблема зниження матеріальних, енергетичних та си-ровинняхресурсів. Одним з шляхів вирішення цього завдання в розширення виробництва безкдіккерних зв'язних речовин, до складу яких входять вапно, техногенлї та побічні продукти промисловості. Разом з тим, вироби на основі гашного вапна-та традиційних вагіняно-цуцоланових зв"язних речовин, тверднучи в нормальних умовах, характеризуемся невисокою міцніств. І.В.Смир-новим, Б.В.Осіним та ін. показано, цо розчини і бетони підвиваної цільності та міцності отримуються при гідратноцу твердненні меленого негаданого вапна, що визначає переваги Сого вйкорнстак-ня при виготовленні будівельних матеріалів та виробів.

Для забезпечення гідратного тверднення мёданого нагаданого вапна на практиці найчастіше застосовують додатки гіпсу та 1СТ. Але при цьому не завади досягається регульовані терміни туїя-віння негашеного вапна, цо значно обмехуе Його масове використання у будівництві. Для більш повного використання потенційних можливостей негашеного вапна при створенні зв"язних матеріалів практичний інтерес представляв використання замість гіпсу інших додатків. ,

Розробка нових ефектнвшх зв'язних речовин на основі нега-еєного вапна вимагає поглиблення уявлень про природу процесів,

які визначають його гідратаційну активність та гідратнй тверднення. Цри цьому, пери за все, виникає необхідність.вивчення фізико-хічічнях особливостей раннього структуроутворення негашеного ваша при дії різних класів хімічних додатків з метоп досягнення пониженої водопогреби, зменшення швидкості тепловиділення та зростання міцності вапняного каменю.

Методом 14 спектроскопії встановлено, ио гідратаційна активність Сз.0 та клінкерних мінералів визначається швидкістю процесу протокування. Так як характер цього процесу при гідратації Со.0 та СгА є подібним, то для регулювання гідратаційної активності та тужавіння негашеного вапна буди застосовані принципи, аналогічні як для тонкомаленого портландцемвнтного клінкеру: використання двоводного гіпсу та комплексних хімічних додатків, по містять пластифікатори, сповільнввачі та електроліти.

Характерно, шо в чистому виді негашенэ Еапнр, при взаєио-дії з водою при В/Т= 0,35 через 5...20,хв перетворюється з по-рохнянку. Традиційні сповільнювачі (гігіс, ЛСТ, борна кислота, . нітрилтртаети лфосфоноЕа кислота та ін.), регулюючи терміни тужавіння меленого негашеного вапна, разом з тим не забезпечують його гідратного тверднення. Однією а основних вимог гідратного тверднення е створення ущільненого стану зв"язної речовини, по досягається за рахунок пластифікаторів. Згідно даних В.Б.Ратинова, пластифікуюча дія лігносульфокатіву присутності електролітів внаслідок явища синергізму значно зростає. Тому були проведені досліддення впливу комплексних хімічних додатків, які включають пластиф і куюче-спо в ідьнювшгй компонент типу ЛСТ та солі лужних і лужноземельних кзталів, їй процзса структуроутворення ‘гонксцелзного кегапеного вапна.

- Встановлено (рас. ) , що комплексні хімічні додатки з ЛСТ та електролітів регулюють терміни тужавіння меленого негашеного вапна у иироких шках,' але вапняний кшінь гідратного тверднення отримується тільки при наявності ЛСТ та оуяьфатів. Це зумовлено тим; що такі .водорозчинні солі ‘як хлоридгі, нітрати, карбонати прискорюють'авидкість гасіння СаО, тоді чк сульфати навпаки зменшують кінетику тепловиділення. • •

При використанні ЛСТ та різних сульфатних відходів, зокрема твердого продукту сульфатних вод ( побічного продукту при

Час початку тужабіння, хЬ

Початок тужавіння мелоного негашеного вапна а додатками 0,5 тс.% ЛСТ та солей натрію (а), солей калію (б), сульфатів (в):

1 З 5 40 15 20 і 5 5 УЮ 15 20

Кількість додатків, мас. %

1-4 - відповідно карбонат, сульфат, нітрат, хлорид лужгих металів; 5-7 - відповідає двоводний гіпс, сульфат магнію, фосфогіпс

і З '15 20

виробництві синтетичних жирних кислот нафтопереробних заводів із вмістом 90 мас.? Л(а^0/,), фосфогіпсу, кислих гудронів, поряд з регульованими термінами тужавіння також досягається гідратне тверднення негашеного вапна. У порівнянні з двоводним гіпсом ефективність дії фосфогіпсу підвищується за рахунок наявності в його складі домішок сірчаної, фосфорної кислот, які додатково сприяють гідратному твердненню негашеного вапна.

За впливом на процеси раннього структуроутворення композицій на основі негасеного вапна додатки солей могна поділити на дві групи. До пертої відносяться сульфати кальцій, магнію, натрій, які в комплексі з ІСТ та інаими сповільнювачами створюють умовк для гідратного тверднення оксиду кальцію, шр забезпечує міцність вапняного каменю. До другої групи шжна віднести всі інші солі, які прискорюють кінетику тепловиділення негашеного вапна і викликають деструктивні явкца у вапняному камені, зменшення його міцності або перетворення у вапно-порохнянку.

Для поглибленого вивчання процесів структуроутворення негаданого вапна з додатками сульфатів були приготовані модельні системи, які вкЛсчамі оксид кальцію та сульфати при молярному відношенні 1:1. Методом рентгенофазового аналізу встановлено, и,о при гідратації зразків з сульфатам кальцій, магнію та натрій на фоні інтенемгаих лінія Са(0Н]г проявляються слабі лінії Са50і(-ЯІ-Іг0 . В системі з сульфатом калію замість ліній гіпсу спостерігаються лінії сингеніту КіСйГ'ЗОі,)^ • НгО . Характерно. що для механічної суміші Са(0Н)2 та Н20 інтен-

сивність ліній гіпсу значно зростає. Цз свідчить, шр у вапняному камені гіпс знаходиться в рентгеноаморфному стані або входить до складу комплексних подвійних сполук. При цьому син-гекіт є стабільно» фазою, яка зв"язує сульфат, калію, тобто виводить його з процесів структуроутворення; в результаті.вапняний камінь з часом руйнується. В той же час комплексні рент-геноаморфні складні гідрати типу п Са(йН/2 ' т Са.20^ ■ рН20 та Мд 50* -О,1/ ‘0,2^0 є метастабільними. В початковий пе-

ріод вони утворюють плівки на поверхні частинок СаО , а потій розкладаються з виділенням гідроксиду вдигьцію та двоводного гіпсу в колоїдному стані, який знову мояе реагувати з новими порціями СаО , що в кінцевому рахунку забезпечує процес його гідратноі’о тверднення.

Мзтодом зустрічної дифузії з водних розчинів (<х£0г та КОН вирощувались монокристали портландиту без додатку та з додатком 5 мас.% сульфатів кальцію, магнію та натрію. Вирощені крис-_ тали характеризуються гексагональним габітусом, але мають різні розміри та форму. Рентгеноспектральним мікроаналізом монокристалів портландиту. вздовж площин ( 0001 ) не виявлено елементів Б * і К , М. , (Ча . На поверхні монокристалів у незначній кількості присутній С& . Дифрактограма монокристалів показує наявність тільки однієї фази - Са(0Н)г а ІЧ-спектри - ОН-груп, при цьому не фіксуються сульфатні групи. Це свідчить, що кінцевий продукт гідратації СаО - портлавдит - не утворює твердих розчинів з додатками сульфатів. Разом з тим при цьому може змінюватись форма кристалів, що в свою чергу впливає на міцність вапняного каменю. ' ■

Звідси випливав механізм дії додатків сульфатів на процес гідратного тверднення негашеного вапна, що базуєтеся на обмеженні його гідратаційної активності комплексними метастабільна ми ренггеноаморфними сполуками, які з часом розпадаються з утворенням гідроксидів та гіпсу. При гідратації кегаїаеного вапна з д аатками сульфатів натрію та магнію двоводний гіпс утворюється в результаті хімічної реакції, а тому має підвищену реакційну здатність. Таким чином, сульфати, взаємодіючи з СаО при гідратації, утворюють проміжні продукти, ака не входять до складу кінцевого продукту - кристалів портландиту, тобто виступають каталізаторами процесу гідратного тверднення негашеного вапна.

Основою мікроструктури вапняного каменю гідратного тверднення з додатками ЛСТ та сульфатів є щільноупаковані кристали гідроксиду кальцію, кількість якого вже після однієї доби досягає 90 мас.%. Цей фактор прйводить до швидкого наростання міцності вапняного каменю в ранній період тверднення, але внаслідок процесів перекристалізації та росту кристалів портландиту в сформованій структурі вапняного каменю виникають внутрішні напруження, які обмеяують його міцність. Для вапняного каменю з додатком сульфату магнію характерним а утворення невеликої кількості гелеподібної фази з М$(0Н)2 , яка відіграє роль "амортизатора" та понішує напруження, що виникають у тверднучому вапняному камені. Методом рентгеноспектрального ,

мікроаналізу досліджено розподіл елементів Са, 3 , Мд- , Р у .. вапняному камені гідратного тверднення та показано, що додатки концентруються в складі зовнішніх гідратів. Це приводить до формування дрібнодисперсної структури та сприЕз збільшенню кількості перешкод на шляху руху дислокацій при утворенні кристалогідратів.

Таким чином, вапняний камінь гідратного тверднення, не-зважаячи на підвищену щільність (загальна пористість складає 29,32), має обмеаення по міцності внаслідок внутрішніх напру-квнь, які виникать при рості кристалів портландиту. Як свідчать .дані ртутної порометрії, в основному (не 80$),поровий простір представлений макропорами розміром від 150 до 850 нм, разом а тим, ыззопори (<100 нм), які гальмують розвиток і ріст тріщин у такому камені, є ш,з в недостатній кількості. Т.В.Кузнецовой на прикладі каменю алюмінатів кальцію показано, що най-Еііза міцність досягається при опти-шіьнему співвідношенні кристалічної та гвлеподібної фаз (60...65£ кристалічної фази). Од-юас із иляхів збільшення кількості гвлеподібної фази е введення до складу вапняних зв"язних речовин активних мінеральних додатків.

Дослідгення впливу різних мінеральних додатків (опока, доменний гранульований шлак, попіл, вапняк та ін.) показали, що при оптимальній кількості додатку (20...ЗО ыа.о.%) міцність вапняного камонп гідратного тверднення зростав на 20.. .5055. Акїиеяі мінеральні додатки прн взаємодії з Са(0И)і_ утворють гідросилікати кальціа, тону, загальна кількість кристалічної фази в такоыу камені донизується до 55...65 мас.і?. При цьому кристалічна фаза забезпечує початкову міцність вапняного каменю, а'гелеподібна сприяє її подадыпоцу зростання. Тонкодисперсні карбонатні додатки за рахунок утворення зростків з кристалами С«(он)г та епітаксіалькнх включень модифікують .структуру вапняного каїюно, що сприяв синтезу його міцності.

Значний практичний інтерес має розробка зв’язної речовини на основі негашеного вапна і попелу сухого видалення з додатками ЛСТ та сульфату натрій. На основі експериментальних даних в заданому діапазоні зміни кількісного співвідношення додатків з допомого» математичної обробки на £ОИ ІЕУ-РС-386 отримані регресійні рівняння міцності зв"язної речовини. Аналіз одержаних залежностей здіснювався методом двоїнірних переріаіа првер-

хонь відгуку. В результат, встановлено, що оптимально кількістю додатку е 4...5 иас.% сульфату натрію та 25...ЗЭ мас.£ попелу сухого видалення.'№на зв''взна речовина відповідав марці 100 та характеризується гідравлічними властивостями, в той час як відс-мі склади вапняно-пуцоланових цементів, що містять ЗО тс.% негашеного вапна, мать-меншу міцність. '

Регулюючи кількість та вид хімічних і мінеральних додатків, моана одержати також невибухові матеріали для руйнування крихких порід. При цьоцу необхідною умовою е забезпечення початкової міцності каменю 7...10 МПа, що досягається за рахунок гідратного тверднення розроблених вапняних композицій. Встановлено, що використання в якості наповнювачів вапняку, кварцового піску, норт-лендцементного клінкеру приводить до зростання величини тиску розширення від ЗО до 40...60 МП®, в той час як активні мінеральні додатіш (опока, попіл), навпаки, приводять до його зменшення»

Дна підвищення ефективності руйнівних композицій показана доцільність використання таблетоваккх матеріалів, що дозволяє збільшити величину тиску розширення н* 10...20 %. Для визначення зусилля тиску, створюваного руйнівним матері»аиок, розроблено спеціальний пристрій, який базується на використанні розбірної форйи з окремих кілець, динамометра та станини з притискним гвинтом.

Реалізація одержаних результатів у промисловості здійсне.-іа шляхом випуску досдідаої партії тонкомелзної за"язнох речовина ыз основі негашеного вапна з додатком допелу сухого видалення Бура-, тинеької ДРЕС та використання її в' комплексі з хімічними додатками 1СТ і сульфату натрію при виготовленні стінових блоків з по-пелобетсну марки 25...50 при середній густині 1400...1500 кг/ц3. Стримані камені водостійкі, витримують 25 циклів позмінного заморожування та розмерзання. Простота технології та низька вартість сировинних матеріалів визначать доцільність застосування татах стінових каменів дня малоповерхового будівництва.

, На Раккесыпху вапняному заводі (Естонія) в період 19871990 рр. випущені партії невибухового руйнівного матеріалу на основі негашеного вапна загальною кількістю 43 т. Пробелов! випробування на кар"ері даного заводу показали доцільність використання запропонованої технології для добування товарного каменю та розділення негабаритів. При цьому в порівнянні з вибуховим кето-дои підвищується продуктивність праці на кар"ері-за рахунок більш ефективного використання основного обладнання (зупинка та виве-

дення техніки при проведенні вибухових робіт), зменшується собівартість продукції і покращуються умови праці робітників. Реальний економічний ефект від впровадження складає 78 тис. крб.

Результати промислового використання зв"язних композицій на основі негашеного вапна свідчать про їх ефективність, а також можливість використання техногенних продуктів при виготовленні будівельних виробів та розробці нових руйнівних матеріалів.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Розроблені науково-технічні основи одержання нових ефек-

тивних зв"язних речовин та руйнівних матеріалів на основі негашеного вапна з регульованими термінами тужавіння та підвищеною міцністю вапняного каменю за рахунок його гідратного тверднення, які полягають в управлінні процесами раннього структуроутворення негаленого вапна комплексними хімічними додатками поліфункціо-нальної дії та модифікуванні мікроструктури вапняного каменю мінеральними додатками. '

2. Встановлені закономірності процесів структуроутворення негашеного вапна з хімічними додатками і в залежності від природи катіона та аніона проведена класифікація електролітів, які забезпечують його гідратне тверднення. Виділена група сульфатів кальцію, магнію, натрію, які в комплексі з лігносульфонатами за рахунок гідратного тверднення негашеного ваша сприяють створенню вапняного каменю з підвищеною міцністю. До другої групи від- . носяться інші солі кальцію, магнію, натрію та калію, які в результаті обмінних реакцій'з гідроксидом кальцію або утворення комплексних подвійних сполук прискорюють кінетику тепловиділення негашеного вапна, що викликає деструктивні явища у вапняному камені та приводить до його руйнування.

1 3. Теоретично обгрунтований та експериментально підтверджений механізм гідратного тверднення негашеного вапна з додатками ЯСГ та сульфатів, який базується на обмеженні гідратаційної активності негашеного вапна комплексними метастабільними рентгеноаморф-ними сполуками типу «(«(оН^-тСаЗО,, -рНг0 та М^Оі, 0,4 М^он)2-0,2нг0 • Такі гідрати з. часом розпадаються з утворенням в колоїдному стані двоводного гіпсу та гідроксидів. Методами рентгеноспектрального мікроаналізу монокристалів портландиту встановлена відсутність у його структурі іонів сірки, нагнію та натрію. Показано, що суль-_фати реагують з СхО з утворенням проміжних продуктів, але не вхо-

дять до складу кінцевого продукту - кристалів.псртландату, виступаючи каталізаторами процесу гідратного тверднення негашеного вапна.

4. Показано, що комплексні хімічні додатки з ЛОТ і сульфа-

тів внаслідок явище синергізму та гідратного тверднення сприяють покращенню фізико-механічних властивостей вапняного каменю. Методами фізико-хімічного аналізу досліджено фазовий склад та мікроструктуру такого вапняного каменю. Виявлені особливості та закономірності формування структури вапняного каменю гідратного тверднення. Основна гідратна фаза - гідроксид кальцію (90 мас.%) створює зростки із щільноупакованих кристалів портландиту, цо в ранній період приводить до швидкого наростання міцності вапняного каменю, але з часом, внаслідок, збільшення кількості та росту кристалів, у сформованій структурі виникають внутрішні напруження, викликаючи деструктивні явища. При введенні додатково утво-

рюється гелеподібний гідроксид магнію, який забезпечує деяку амортизацію внутрішніх напружень та створює вапняний камінь з міцністю 20...25 Ша.

5. Пошаровим рентгенофааовим, термічним та електронно-мік-

роскопічним методами аналізу досліджено вплив карбонізації на фазовий склад та мікроструктуру вапняного каменю гідратного тверднення у річному віці. Показано, що основною фазою як в центрі так і на поверхні внаслідок формування щільної структури каменю залишається гідроксид кальцію (відповідно 79,4 та 52,8 мае.$). .

Карбонат кальцію, концентруючись у верхніх шарах (36,5 мас./5), сприяв кзльматації пор. Тому процес карбонатного тверднення дня зв”язних речовин гідратного тверднення не має такого суттєвого значення, як для виробів на основі гашеного вапна. -

6. Показана модифікуюча роль мінеральних додатків (20...ЗО жс.%) в синтезі міцності вапняного каменю гідратного тверднення. При взаємодії Са(0Н)2з активними мінеральними додатками утворюються гелеподібні гідросилікати кальцію. При цьоцу кристалічна фаза забезпечує початкову міцність, а гелелодібна сприяє її подальшому приросту. У річному віці кількість кристалічної фази складає 55...65 мас%, тобто досягається оптимальне співвідношення між кристалічною та гелеподібною фазами, що приводить да/'зрос-тання міцності вапняного каменю на 20...50 %.

7. Розроблені склади ефективних зв"язних композицій на основі неганеного вапна з регульованими термінами тужавіння. М-зтодом

азтекастчного плануясння експерименту о держені регресивні рівняння міцності каменю м основі негаясного вапна з додатками попелу сухого Г'-'г^еинл, ЛСТ, -/лі-флгу ч'Лгріп та прозецена оптикізація складу зп"ягнсї .к’.яег ьіці ї. Покз?9ні переваги розроблених ял”яз-»іиї кскисзяцій пе,."4 ’•\У.-:ГЛ'.'.\ІТІ'Л\'ЛЛ'- взгидаю-яуілленочлл! цгьентакм.

8. Ь залежності від виду, кількості і гранулометрії складових компоненті з, дослі ;-;н:но вплив хімічних та «інзрчльгшх додатків на величину тиску розширення, що розвивається ногаленкм вапном ПІСЛЯ процесу Риго тяердоення, та розроблені С1СЛЭДИ високо-о^октйрнях ксіиодкці” дія руйнування крихких гегері-ілів. Розроблено пристрір та спосіб визначення зусилля тиску, ;до створюється руйнівним матеріалом.

9, Проведено випуск дослічдої партії зв"язної речовини на основі негашеного ваша з додатком плпелу сухоги видалення ііура-тиксьхої Д?ЕС та показана доцільність її використання при виготовленні стіноеих блоків з попеяоСєтону. Промислові- партії руйнівного матеріалу на основі негашеного вапна випущені на Раккесь-юму вапняному заводі. Реальний економічний ефект від використання невибухового' руйнівного матеріалу при добуванні гірських порід, розділенні негабаритів та товарного каменю складає. 78 тис.крб. (станом на 1990 рік).

Результати досліджень використані при складанні керівництва з використання невибухових руйнівних засобів.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Саницкий М.А., Новосад П.В», Захарко А.'Л. Механизм крис-

таллизации портландита в цементном камне// Гидратация и твердение цементов: Тез. докл. и сообщ. Всесоюзн. совещ.- Львов, 1981.-С.І4. .

2. Шпннова Л.Г., Саницкий М.А., Новосад П.П. О стехиометрии продуктов гидратации Са35і05 // Изв. вузов. Химия и хим. технология.- 1982.- Т.27.- №.- С.604-606.

3. Ыпынова Д.Ґ, Саницкий М.А., Новосад П.Ь. Кристаллохимические факторы вяяущих свойств щелочноземельных систем гидрата-циенного твердения// Ллакощелочные цементы, бетони и конструкции: Тез докл. науч.-практ. конф.- Киев, І9Ь4.~ С.14о-149.

4. Якимечко Я.Б., Новосад П.В. Олектронно-михроскопические исследования разрушения бегонов под действием возраставшей статической нагрузки// Качество и надежность строительных материалов

в сейсмическом строительстве: Тез. докл. школы-семинара молодые ученых.- Кобулетти, IS66'.- С.130. .

5. Шпынова Д,Г., Якимечко Я.Б., Новосад П.В. Новые строительные материалы на основе оксида кальция и отходов промкален-ности// Экономия и рациональное использование сырьевых, топливных, энергетических и других материальных ресурсов в строительстве: Тез. докл. респ. конф.- Харьков, 1986.- С.56.

6. Саницкий М.А., Новосад П.В. Структурные превращения при гидратации алюминатов кальция// Укр. хим. журн.- 1988.- №2,-C.II8-I2I.

7. Пути улучшения технологических свойств невзрывного разру-шащего материала// Я.Б.Якимечко, П.В.Новосад и др.//Экспресс-информация БКИИЭС!.!.-Сер.7.- 1988. Вып. 6.- С.II—13.

•8. Якимечко Й.Б., Новосад П.В. Способ определения усилия расширения при твердении НРС// Экспресс-информация ВНИИЭСМ.-Сер.7.- 1988. Вып. 10.- С.9-10.

9. Руководство но применению невзрывчатых разрушающих средств для разборки строительных конструкций и каменных горных пород//

Е.П.Уваров, Я.В.Якимечко, П.В.Новосад и др.// НИИСП Госстроя Украины,- Киев, 1988.- С.59.

10. Свойства оксида кальция,' модифицированного гидрофильными . добавками/ Я.Б.Якимечко, П.В.Новосад// Тез. докл. респ. конф.

"Химия поверхности дисперсных твердых тел". Славск, 1989,- С.164.

11. А.с. 1435559, МКИ С 04 В 7/00. Разрушающий материал/ Я.Б.Якимечко, П.В.Новосад, М.-А.Саницкий.- Опубл. 07.11.88. БИ MI.

12. Саницкий М.А., Новосад П.В., Захарко Я.М. Кристаллизация портландита в цементном камне// Деп. рукопись 8728. ВНИИ "Строительство й архитектура"- Вкп.1.- 1989.- С.5.------------- _

13. Новосад П.В. Термографические исследования невзрывного

^ расширяющего материала// Молодые ученые - отрасли строительных

материалов и строительству: Тез. докл. конф. молодых ученых и специалистов.- Белгород, 1989.- С.40.

14. Якимечко Я.Б., Новосад П.В. Установка для автоматической записи давления, создаваемого расширяющими цементами// Экспресс-информация ВШШ'ЭСМ.- Сер.7.- 1989, Вып. 4.- С.8-10.

15. Новосад II.В. Взаимосвязь микроструктуры и свойств разрушающего материала// Химия и технология силикатных материалов:

Тез. докл. кокф. молодых ученых и специалистов.- Белгород, I991.—

С.53. ,

16. Гидратацкинная активность силикатов хальция/А.А.Пшцєнк:.,

М.А.Саницкий, Г.Я.Шевчук, П.В,Новосад// Укр. хим. .тури.- 1990.-Т.56, №В.- С.794-799. ••

17.Мзсгные цементы с использованием отходов промызлекнэсти/

М.А.Саницкий, X.С.Соболь, П.В.Новосад и др.// Информ. листок о науч.-техк. достижении 177-91.- Львов, 1991.- 4с.

18. Новосад II.В., Синенькая В.И., Саницкий М.А. Использование фосфогипса в производстве местных бесцеыентных вяжу-цих// Утилизация промышленных отходов для производства экологически чистых

и эффективных строительных материалов: Тез. докл. респ. науч.-практ. конф.- Ровно, 1991.— С.58.

19. Новосад П.В. Регулювання термінів тужавіння вапняного

в"яжучого комплексними хімічними додатками// Хімія, технологія речовин і її застосування. Вісник Львів, полі техн. ін-ту, №260.-Львів, 1992.- С.00-81. ,

20. Саницький М.А., Новосад П.З., Тур І.Б. Класифікація хі-

мічних додатків для в"яяучих на основі негашеного вапна// Хімія, технологія речовин і їх застосування. Вісник Льві.в. політехн. ін-ту, №261.- Львів, 1993.- С.77-78. ,

ІІідп. до друку ИГ-О* 43 . Фориат бОхв^/Іб. . Папір друк. )е 2, Друк. офс. Умови.друк.арк. Уиовн.фарб.-від®. о.г>' Обл.-вид.арк. о.&з

Тираж -му прйм. Зам. л . Безплатно

_________ЛПІ 250646 Львів-І5. Ст.Бандери, 12

Дільниця оперативного друку ЛПІ Львів, вул. Городоцька, 286