Обоснование состава и технологии получения силикатного кирпича с улучшенной прочностью сцепления с кладочным раствором на основе местного минерального и техногенного сырья.

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время годовой объем выпуска силикатных автоклавных материалов в мире составляет 55 млн.м3. В общей структуре производства стеновых материалов на долю силикатного кирпича приходится около 21-23%. Поэтому актуальной задачей следует считать повышение инвестиционной привлекательности силикатных кирпичей, разработку технологии получения силикатных материалов с повышенными строительно-техническими свойствами, создание способов повышения прочности сцепления с кладочными растворами.1 В настоящее время на мировом уровне ведутся научные исследования по разработке ингредиентов и составов, улучшающих строительно-технические свойства силикатных материалов автоклавного твердения, созданию высокоэффективных энерго- и ресурсосберегающих технологий, улучшению их эксплуатационных показателей. В Республике особое внимание уделяется развитию строительной промышленности, за счет использования местных сырьевых ресурсов и отходов промышленности и в этом направлении проводятся множество научных исследовании. В частности, можно отметить разработанные технологии по получению силикатных кирпичей из местных сырьевых компонентов, таких как - барханный песок, мраморная мука, волластонит, кирпичный бой, дегидратированный лесс, отходы металлургической промышленности и различные известняковые породы. В программе стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан определены задачи по «разработке технологии строительных материалов на основе местного сырья».2 По этому поводу ведутся научно-исследовательские работы, направленные на создание производства силикатных кирпичей с улучшенной прочностью сцепления на основе местного сырья Жиззахской, Сурхандаринской области и республики Каракалпакстан. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в постановлениях и указах Президента Республики Узбекистан №УП-2641 от 25 октября 2016 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию организации управления промышленностью строительных материалов Республики», № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действия по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», № ПП-2915 от 21 апреля 2017 года «Правовые основы деятельности инспекции по контролю за образованием, сбором, хранением, перевозкой, утилизацией, повторной переработкой, захоронением, реализаций отходов при государственном комитета по экологии и охраны окружающей среды Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка технологии получения силикатных кирпичей с высокой адгезией к кладочным растворам за счет использования активных компонентов на основе местного сырья. Научная новизна исследования заключается в следующем: доказано возможность производства силикатного кирпича с применением твердых отходов содового производства, такие как шламы дистиллерной суспензии, отсев карбонатного сырья и отходы гашения извести в качестве микронаполнителя; выявлено, что на повышение прочности сцепления силикатного кирпича с цементным раствором оказывают влияние химические процессы, происходящие между силикатным кирпичом, содержащим твердые отходы содового производства, и алюминатами кальция цементного клинкера, с образованием гидрокарбоалюмината кальция ЗСаОА12О3СаСО311Н2О, прочно связывающего кристаллы гидроксида кальция с карбонатом кальция; разработана научная основа по использованию полиминеральных туффитовых пород Кермининского месторождения в качестве гидравлически активных добавок к силикатным кирпичам, в связи с высокой активностью указанного туффита по поглощению Са(ОН)2 из известкового раствора; выявлено, что повышение прочности сцепления силикатного кирпича на основе известково-туффитового вяжущего происходит в результате содержания в силикатном кирпиче остаточного активного кремнезема и метокаолинита, прочно связывающего гидроксид кальция кладочного раствора, и при этом образующиеся кристаллические сростки новообразований на поверхности кирпича, повышают адгезию к кладочным растворам; разработаны рациональные составы и технологии производства силикатных кирпичей с высокими строительно-техническими характеристиками на основе композиционного известково-кремнеземистого вяжущего с твердыми отходами содового производства, а также известково-туффитового вяжущего. Заключение 1. Выявлено, что твердые отходы содового производства, кроме уплотняющего, пластифицирующего и интенсифицирующего действия, оказывают воздействие на образование оптимального количества цементирующих соединений, состоящих из гидросиликатов кальция типа CSH(B) и комплексного соединения - гидрокарбосиликата кальция Ca6Sif,Oi8-ЗҒЬО-СаСОз при гидротермальной обработке силикатных материалов; 2. Силикатные кирпичи, полученные на основе известковокремнеземистого вяжущего в композиции с твердыми отходами содового производства, имеют следующие технологические характеристики: марку по прочности на сжатие 150-200, сырцовую прочность 0,5-0,7 МПа, водопоглощение около 8,3-9,2%, морозостойкость Ғ 35-50, прочность сцепления с кладочным раствором в 28-суточном возрасте твердения составляет 0,14-0,16 МПа; 3. Установлена высокая реакционная способность термообработанного туффита с гидроксидом кальция в гидротермальных условиях, заключающаяся в ускорении синтеза гидросиликатов кальция типа CHS(B) и гидрогранатов и, соответственно, формировании оптимального состава цементирующих соединений, обеспечивающих высокие физико-механические показатели; 4. Разработан новый состав силикатных кирпичей с добавкой термообработанного туффита отличающимися повышенными свойствами сцепления с кладочным раствором; 5. Установлено, что силикатный кирпич на основе извести и туффита после термической активации последнего характеризуется высокой прочностью и долговечностью. Из такой композиции можно производить силикатный кирпич марок по прочности М200-М250, морозостойкостью не менее 25-35 циклов, с пониженной средней плотностью не более 1600 кг/м3, и с улучшенной прочностью сцепления с кладочным раствором не менее 0,17-0,23 МПа в 28 суточном возрасте твердения; 6. Определены технологические особенности схемы производства силикатного кирпича с добавкой твердых отходов содового производства, позволяющие сократить затраты энергоресурсов на производство т.е., сокращение длительности изотермического цикла автоклавирования с 8 до 6 часов и увеличение выпуска продукции без снижения его качества.