WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Форопонов Кирилл Сергеевич

ПРЕССОВАННЫЙ КИРПИЧ

НА ОСНОВЕ МЯГКОГО МЕЛА И

МЕЛОПОДОБНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов - на - Дону 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

ТКАЧЕНКО ГЕННАДИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

НЕСВЕТАЕВ ГРИГОРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

Кандидат технических наук, доцент

ПЫЛАЕВ АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ

Ведущая организация: ОАО «СевКавНИПИагропром»

Защита диссертации состоится «24» декабря 2010 г. в 10:00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.207.02 при Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, главный корпус, ауд.232. тел/факс 8(863)227-73-78; 227-75-68;

E-mail: dis_sovet_rgsu@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета и на сайте www.rgsu.ru

Автореферат разослан «23» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета канд. техн. наук, доцент Налимова Александра Владимировна

Общая характеристика работы

Актуальность. Ростовская область располагает двумя крупными месторождениями мягкого мела: Кульбякинским и Лысогорским. Общий объем разведанного мела всех категорий превышает 10 млн.т. Месторождения располагаются в сельскохозяйственных районах области, где весьма слабо развита промышленность строительных материалов и довольно остро стоит проблема их поставки из промышленных районов области. За счет транспортных расходов их стоимость существенно возрастает.





Существующий опыт использования меловых отложений, с одной стороны, определил возможности получения довольно качественных материалов (воздушной извести, дисперсного мела для красок и подкормки птиц и др.), а с другой – выборочная разработка месторождений привела к накоплению значительных по объему меловых отвалов, которые легко размываются дождем, загрязняя плодородные земли и водоемы, что приводит к нарушению экологического равновесия в природе.

На основании ранее проведенных исследований неоднократно подтверждалась перспективность использования мягкого мела для производства не только воздушной извести, но и других качественных материалов для кладки стен (пеноблоков, жесткопрессованного кирпича и др.). Значительное разнообразие в номенклатуре производимых строительных материалов предопределяет возможности не только безотходной разработки мягкого мела в карьерах, но и изготовление недорогих стеновых строительных материалов из местного легкодобываемого сырья.

Для решения важной государственной программы «Доступное и комфортное жилье – гражданам России» безотходную разработку месторождений мела и изготовление местных стеновых материалов можно признать довольно актуальной задачей.

Разработана малозатратная технология изготовления кирпича методом жесткого прессования, которая легко адаптируется к возможностям малого и среднего бизнеса. Она базируется на современных подходах к модифицированию структуры цементно-меловых композиций (ЦМК) повышенной водо- и морозостойкости.

Цель диссертационной работы - разработка технологии производства рядового и лицевого (в т.ч. цветного) кирпича методом жесткого прессования из малопрочного и неморозостойкого мягкого мела.

Для реализации поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

экспериментально доказать возможность использования мягкого мела всех категорий в производстве цементно-мелового кирпича;

разработать рецептуру и параметры приготовления жесткопрессованого рядового кирпича с требуемыми свойствами;

использовать принципы направленного структурообразования жесткопрессованных ЦМК, обладающих достаточной водо- и морозостойкостью, для получения лицевого кирпича;

разработать цветные составы ЦМК для изготовления лицевого кирпича;

на основе проведенных исследований составить рекомендации для практического использования.

Научная новизна работы заключается в:

использовании принципов механохимической активации для получения долговечных окрашенных ЦМК и цветного лицевого жесткопрессованного кирпича на их основе;

разработке технологических приемов модифицирования структуры ЦМК за счет регулирования зернового состава формовочной смеси и введения химических добавок, что позволяет использовать легкоразмокаемый и малопрочный мягкий мел в производстве качественного рядового и лицевого кирпича;

системном подходе к проблемам безотходной разработки месторождений мягкого мела с целью получения пригодных в производстве стеновых изделий из жесткопрессованных ЦМК.

Практическая значимость и внедрение результатов работы:





отработана рецептура и определены оптимальные параметры подготовки сырья, формовочной смеси, формования изделий и условий их твердения;

обоснована возможность безотходного использования добытого мела всех категорий в производстве рядового и лицевого кирпича;

определены оптимальные составы окрашенных ЦМК для изготовления цветного жесткопрессованного кирпича;

разработана и предложена для практического использования необходимая нормативно-техническая документация (ТУ, ТР, правила подбора состава ЦМК, бизнес-план организации производства кирпича);

дана оценка технико-экономической эффективности использования мягкого мела в производстве прессованного кирпича.

Результаты исследований использованы при выпуске опытной партии цветного кирпича, а также в учебном процессе Ростовского государственного строительного университета при разработке методических указаний к лабораторным работам «Процессы и аппараты в технологии строительных материалов», при выполнении курсовых проектов и НИР студентов.

Достоверность результатов исследований обеспечена:

использованием при проведении экспериментальных исследований методик и приемов, регламентированных действующими стандартами, и поверенного оборудования;

применением современной электронно-вычислительной техники и программного обеспечения при постановке опытов и в обработке научных результатов, испытанием необходимого количества контрольных образцов-близнецов, определяющих доверительную вероятность 0,95 при погрешности не более 10%;

использованием методов физико-химических исследований структуры мела и ЦМК.

На защиту выносятся:

результаты экспериментальных исследований окрашенных ЦМК для получения цветного лицевого кирпича с требуемыми эксплуатационными свойствами;

научное обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности приемов направленного структурообразования жесткопрессованных ЦМК при использовании принципов механохимической активации формовочных смесей;

рецептура и оптимальные параметры основных технологических операций в производстве жесткопрессованного рядового и лицевого кирпича, разработанные по результатам экспериментальных исследований.

Апробация результатов исследования.

Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на следующих научных конференциях: Международной научно-практической конференции «Строительство – 2008» РГСУ, Ростов-наДону, 2008 г.; Международной научно-практической конференции «Строительство – 2009» РГСУ, Ростов-на-Дону, 2009 г.; Международной научнопрактической конференции «Строительство – 2010» РГСУ, Ростов-на-Дону, 2010 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития», г.Челябинск, 2010 г.

Диссертационная работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы: «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 10 работ, в том числе 2 – в изданиях, рецензируемых ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы, 3 приложений и содержит 212 страниц машинописного текста, 17 рисунков, 74 таблицы. Список используемых источников включает 152 позиции.

Во введении обосновывается актуальность исследуемой темы, цель и задачи исследований, раскрываются научная новизна и практическая значимость полученных результатов выполненной работы, изложены основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе рассмотрены проблемы использования мягкого мела как сырья для производства строительных материалов.

Мел является эффективным заменителем известняка благодаря своей химической чистоте. Кроме того, как широко доступный наполнитель, мел имеет важное значение для многих производств, для раскисления почв, в животноводчестве для подкормки и т.д. При небольших затратах его легко добывать и перерабатывать. Однако при всем этом ежегодно вывозится в отвалы свыше 15 млн.т мела.

Эти отвалы, вследствие слабой водостойкости меловых и мелоподобных горных пород, легко размываются ливневыми потоками, загрязняя реки и водоемы.

Вместе с тем практически каждая разновидность добытого в карьере мела может быть использована в промышленности строительных материалов. Организация их безотходного производства позволит насытить местный рынок недорогими материалами, создать дополнительные рабочие места и улучшить экологическую обстановку.

Изучению природного мела уделялось серьезное внимание (Б.В. Зеленский, П.А. Ребиндер и др.). Его минералогический и химический составы достаточно разнообразны. Небольшое содержание примесей, особенно глинистых, существенно меняет его физико-механические свойства. Мягкий мел легко диспергируется в водной среде. Он отличается большой пористостью, низкой плотностью, высоким водопоглощением и невысокой прочностью (от 1 до 5МПа, а с ростом глинистой составляющей – до 15МПа). Водонасыщение мела существенно снижает его прочностные свойства, а морозостойкостью мягкий мел и вовсе не обладает. Однако, благодаря своей высокой химической активности, мел и мелоподобные горные породы в тонкодисперсном состоянии вступают во взаимодействие с цементными новообразованиями. Особенно активно эти процессы протекают в условиях всестороннего обжатия, что позволило сделать вывод о возможности получения достаточно прочных цементно-меловых композиций в процессе прессования в матрице.

Для изготовления цементно-мелового кирпича было предложено использовать технологию жесткого прессования, суть которой заключается в одностадийном кратковременном приложении прессующего усилия. Такой метод формования малозатратен, так как позволяет отказаться от дорогостоящей опалубки и тепловой обработки. Отформованные изделия можно сразу же пакетировать и транспортировать к месту вызревания.

Процессы структурообразования при прессовании хорошо исследованы в керамике и в последние годы в производстве жесткопресованных цементноминеральных мелкоразмерных изделий (Е.И. Шмитько, Р.Я.Попильский, Ф.В.Кондрашев, Г.А.Ткаченко, А.Н.Юндин, С.Н.Дахно, Е.О.Лотошникова и др.).

Практически определена суть уплотнения полусухих формовочных смесей, что позволяет достигать требуемых показателей назначения изделий.

При использовании легкоразмокаемого и влагоемкого мела для производства водостойких и долговечных изделий предложено применять современные методы модифицирования структуры ЦМК, в том числе введение химических добавок, и целесообразные механохимические воздействия на мел и формовочные смеси. Было высказано предположение, что для получения качественных ЦМК лучше использовать гидрофобные химические добавки. Их положительную роль неоднократно подтверждали в своих работах Г.И.Горчаков, В.Т.Батраков, О.В.Кунцкевич и др. Авторы отдавали предпочтение кремнийорганическим соединениям (ГКЖ-94 и добавкам на ее основе). Эти добавки способны проявлять свою положительную роль в формировании структуры и свойств жесткопрессованных ЦМК.

На основании литературного обзора, анализа результатов многочисленных экспериментов установлена возможность изготовления цементно-мелового кирпича путем использования гидрофобизирующих добавок и их совмещения с методами механохимической активации. Следует учесть также важную роль карбоната кальция в цементном камне, на которую неоднократно указывали Р.Л. Маилян, М.А.Ахматов, В.А.Невский, и результаты современных исследований. Образующиеся комплексные соединения способны придать ЦМК повышенные механические свойства и достаточную коррозионную стойкость.

На основании проведенного анализа можно сформулировать рабочую гипотезу, положенную в основу дальнейших научных исследований:

«Цементно-меловой рядовой и лицевой, в том числе цветной, жесткопрессованный кирпич, может быть произведен из цементно-меловых композиций, полученных направленным структурообразованием композиций путем регулирования зернового состава мела, использования модифицирующих добавок, пигментов и выбора рациональных режимов подготовки формовочной смеси, ее уплотнения и твердения».

Во второй главе дана подробная характеристика мелов Лысогорского месторождения, на базе которых и были выполнены все эксперименты данной диссертационной работы. В опытах был исследован мел всех категорий (А, В, С1 и метаморфизированный С2).

В качестве вяжущих были использованы бездобавочные портландцементы марок М400 и М500 Старооскольского и Новороссийкого цементных заводов, а также сульфатостойкий портландцемент марки М400.

Для повышения физико-механических характеристик жесткопрессованных ЦМК применялись жидкие химические добавки производства совместного российско-германского предприятия MC-Bauchemie Russia, кремнийорганическая эмульсия производства ОАО «Химпром» Новочебоксарск, а также сухие добавки суперплатификатор СП-1 и полифункциональный модификатор ПФМ-НЛК в порошке производства ОАО «Полипласт».

В соответствии с ГОСТ 4.206-83 были установлены основные требования к жесткопрессованным ЦМК, которые оценивались по методикам соответствующих нормативных документов. Эти свойства определяли на образцах-цилиндрах диаметром и высотой 5 см.

Для формования образцов использовался метод жесткого прессования при удельном давлении 10-40МПа. Подготовка мела заключалась в его дроблении с отсевом фракций менее 5 мм. Для проведения опытов в ряде случаев использовался тонкомолотый мел с удельной поверхностью 6000 см2/г, полученный в лабораторной установке активации процессов (УАП).

Подготовку формовочной смеси осуществляли или ручным перетиранием, или на смесительных бегунах, а дозирование смеси – на весах. Твердение отформованных образцов проходило в нормальных условиях, а их испытания – по методикам нормативных документов.

Роль зернового состава мела в формовочной смеси исследовали с использованием метода математического планирования эксперимента в виде симплексрешетчатого плана Шеффе. В экспериментах применяли методы физикохимических исследований структуры мела и жесткопрессованных ЦМК (петрографический, дифференциально-термический, рентгенофазовый анализы).

В третьей главе изложены результаты исследования мягкого мела Лысогорского месторождения как сырья для производства жесткопрессованного кирпича. Анализ нормативно-технической документации показал, что для его изготовления необходимо, чтобы прочность ЦМК превышала 10МПа, а водостойкость, оцениваемая коэффициентом размягчения Кр, была больше 0,8.

Проведенные опыты подтвердили принципиальную возможность получения таких композиций при расходах цемента М400 – М500 не менее 20-25% от массы сухих компонентов формовочной смеси, удельном давлении прессования не менее 25МПа, но при обязательном использовании химических добавок, что подтвердилось при постановке двухфакторного эксперимента.

Последующие эксперименты показали, что наиболее важным свойством формовочной смеси, которое обеспечивает получение композиций с наилучшими показателями, является ее исходное водосодержание. Опыты по оптимизации этого технологического фактора выявили наличие двух оптимумов: одного для прочности и плотности свежеотформованного композита, который составил 7% от массы сухих компонентов, и второго для аналогичных свойств жесткопрессованных ЦМК в проектном возрасте, который составил 8% (рис.1).

Рис. 1. Графики изменения плотности (а) и прочности (б) свежеотформованных образцов; плотности сухих образцов (в) и их прочности при сжатии в проектном возрасте (г) от Поскольку экспериментально было доказано ранее, что распалубочная прочность свежеотформованных композитов для сохранения свойств изделий при транспортировании должна быть не менее 0,8МПа, в дальнейших исследованиях водосодержание формовочной смеси было принято равным 8%. Превышение этого оптимума приводило к появлению в образцах технологических трещин и водоотделению при прессовании.

Опыты по влиянию рецептурно-технологических факторов на показатели назначения ЦМК позволили уточнить рациональный расход цемента в пределах 20% от массы сухих компонентов. Дальнейшее увеличение расхода цемента не приводило к пропорциональному росту плотности и прочности ЦМК, т.е.

оказывалось малоэффективным.

Важные результаты были получены при исследовании влияния вида мела на свойства ЦМК. В экспериментах был использован мел всех категорий А,В,С1 и метаморфизированный мел категории С2 с высоким содержанием глинистых примесей. Испытания проводили на составах М:Ц=1:4 при водосодержании формовочной смеси 8% от массы сухих компонентов и удельном давлении 25МПа. Их результаты приведены в табл.1.

Влияние вида мела на физико-механические свойства жесткопрессованных ЦМК Анализ полученных результатов позволил сделать важный практический вывод: независимо от категории мела можно получать качественные ЦМК, пригодные для изготовления рядовых стеновых изделий. Поскольку в обнажениях мягкий мел располагается по категориям хаотично, то для практического использования в производстве жесткопрессованных ЦМК не требуется его выборочная добыча.

Эксперименты по влиянию вида цемента и его активности показали, что для изготовления ЦМК с требуемыми свойствами лучше использовать высокоактивное вяжущее с возможно меньшей его водопотребностью.

Для оценки возможности улучшения физико-механических свойств ЦМК был выполнен ряд последовательных экспериментов. Установлено, что при энергичном перемешивании формовочной смеси в смесительных бегунах, свойства затвердевших ЦМК значительно улучшаются. С учетом малой твердости меловых частиц в этом случае формовочная смесь наполняется дополнительным содержанием тонкодисперсной фракции и это приводит к росту плотности, прочности и водостойкости композитов.

Важную роль в структурообразовании жесткопрессованных ЦМК играет режим его уплотнения. Современные гидравлические пресса способны создавать в формовочной смеси удельное давление прессования до 25МПа в течение 3-4с. Такое ударное воздействие на смесь требует довольно точного регулирования зернового состава заполнителя, чтобы обеспечить достаточную интенсивность удаления вовлеченного воздуха. Поэтому и водосодержание формовочной смеси должно быть таким, чтобы отжимаемая из пленок вода не закупоривала капиллярные поры и не затрудняла удаление воздуха из системы. Таким образом, регулирование зернового состава формовочной смеси и удельного давления прессования являются основными рецептурно-технологическими факторами, определяющими качество цементно-меловых композитов. В опытах с ЦМК уже при давлении 25МПа достигалась практически максимальная их плотность, а рост давления прессования до 40МПа оказался малоэффективным.

С целью повышения водо- и морозостойкости жесткопрессованных ЦМК на дробленном меле был опробован широкий набор химических добавок. Установлено, что все добавки положительно влияют на формуемость, связанность и уплотняемость смесей. Однако наилучшие результаты показали гидрофобнопластифицирующие добавки Murasan BWA-21 и кремнийорганическая эмульсия КОЭ. Благодаря их гидрофобизирующим свойствам были получены ЦМК на дробленном меле с прочностью до 15МПа и коэффициентом размягчения 0,85.

Таким образом, только за счет введения гидрофобных добавок оказалось возможным получить жесткопрессованные композиции, вполне пригодные для изготовления качественного рядового кирпича. При соответствующем регулировании зернового состава мела и использования таких добавок становится перспективным получение композиций для изготовления лицевого кирпича.

В четвертой главе приводятся результаты исследований жесткопрессованных ЦМК с улучшенными свойствами, пригодных для изготовления лицевого кирпича. К лицевому кирпичу предъявляются не только повышенные требования по прочности (не менее М150), но и к морозостойкости (марки F25F35). Чтобы обеспечить эти довольно высокие требования были использованы известные приемы механохимической активации (регулирование зернового состава, введение модифицирующих химических добавок), позволяющие полнее воспользоваться внутренней энергией мела и его химической активностью для создания более качественной структуры композита.

Проведенные опыты с подготовкой формовочной смеси на смесительных бегунах наглядно выявили скрытые возможности мелового заполнителя в улучшении физико-механических свойств ЦМК. Эти опыты были продолжены с тонкомолотым мелом при обязательном введении различных химических добавок. Результаты такого эксперимента, выполненного с формовочными смесями той же рецептуры М:Ц=1:4 с водосодержанием 8% при удельном давлении прессования 25МПа, приведены в табл.2.

Активация Ц+М+(ПФМ-НЛК) Значительное увеличение удельной поверхности меловых частиц (до Sуд=6500 см2/г), вводимых в состав формовочной смеси, привело к существенному росту прочности затвердевших ЦМК и их водостойкости.

Вступая в активное взаимодействие с гидратными новообразованиями цемента, мел образует довольно прочные кристаллы гидрокарбоаллюминатов кальция и другие продукты их взаимодействия. Этот вывод нашел подтверждение в физико-химических исследованиях структуры цементно-меловых композиций.

В ходе эксперимента отметили не только существенный рост прочности и водостойкости ЦМК (прочность при сжатии больше 20МПа, а коэффициент размягчения Кр до 0,93), но и бльшую эффективность использованных гидрофобизирующих добавок. Однако получение тонкодисперсного мела – экономически высокозатратный процесс. Было необходимо продолжить исследования с целью определения эффективного количества тонкоизмельченного мела в формовочной смеси, которое бы позволяло получать ЦМК с требуемыми свойствами.

Рис.2. Диаграммы «состав-свойство»:

а – изолинии прочности затвердевших композитов; б – изолинии коэффициента размягчения мела при использовании портландцемента М500 были дополнительно проверены все рецептурно-технологические факторы, влияющие на свойства ЦМК. Как и предполагалось оптимальное водосодержание смеси осталось прежним – 8%, подтвердилась рациональная дозировка цемента и эффективность прессования при удельном давлении 25МПа. Таким образом, закономерности влияния рецептурно-технологических факторов на свойства жесткопрессованных ЦМК на оптимизированном зерновом составе мела остались такими же, как и при использовании в качестве заполнителя дробленного мела. Данный вывод имеет большое практическое значение, так как позволяет осуществлять вариации зернового состава без изменения технологического процесса и рецептуры формовочных смесей и получать при этом смеси, пригодные как для производства рядовых, так и лицевых изделий.

Известно, что мягкий мел и мелоподобные горные породы имеют светлые тона. Поскольку в ЦМК они составляют большую часть, то представляло интерес оценить возможности получения и цветных композиций. В проводимых исследованиях были использованы минеральные пигменты фирмы «Bayer» различных цветов (зеленого, красного, желтого, коричневого и синего).

Выбор перечисленных пигментов был связан с обеспечением экологичности изготовленного кирпича и его высокой атмосферостойкости.

С точки зрения экологии пигменты не должны содержать ионов тяжелых металлов, быть устойчивыми к свету и щелочам, легко диспергироваться в воде и иметь устойчивые цветовые характеристики. В ходе экспериментов по оценке условий распределения пигментов лучшие результаты были получены, когда пигменты равномерно смешивали с мелом, затем добавляли цемент и наконец воду затворения. При этом общее время приготовления формовочной смеси при принудительном перемешивании составило 2-2,5 мин.

Оптимизацию рецептурно-технологических факторов для цветных ЦМК производили на подобранном ранее зерновом составе мела, содержащем 10% фракции 1,25-5 мм; 60% - фр.0,16-1,25 мм и 30% - тонкоизмельченного. При введении пигментов в формовочную смесь отмечается небольшой рост плотности (на 4-6%) и незначительное снижение прочности и водостойкости. Однако влияние исходного водосодержания формовочной смеси, удельного давления прессования и расхода цемента на свойства цветных ЦМК оставалось аналогичным обычным как и для неокрашенных лицевых изделий.

Путем исследования ЦМК для рядовых, лицевых неокрашенных и цветных изделий выявили важную для их практического применения особенность:

постоянство влияния рецептурно-технологических факторов на их свойства.

При введении добавок-модификаторов цветные жесткопрессованные ЦМК по своим свойствам полностью соответствовали требованиям к лицевым композициям, о чем можно судить по данным табл.3, в которой приведены результаты испытаний ЦМК с желтым пигментом.

Результаты испытаний ЦМК с желтым пигментом Долговечность жесткопрессованных ЦМК была исследована на составах для лицевых неокрашенных и цветных изделий. Изготовленные образцы на меле с оптимизированным зерновым составом были выдержаны в нормальных условиях и затем испытаны с целью оценки порового пространства и водопоглощения композитов, а также их морозостойкости по стандартной методике ГОСТ 7025. Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 4 и 5.

Оценка показателей порового пространства и водопоглощения образцов жесткопрессованных ЦМК на оптимизированном зерновом составе мела Результаты испытаний на морозостойкость жесткопрессованных ЦМК Анализ приведенных результатов показал, что без применения добавокмодификаторов можно получить лишь композиции, пригодные для изготовления рядовых изделий. При введении химических добавок Murasan BWA-21 и кремнийорганической эмульсии КОЭ были получены композиты с маркой по морозостойкости F35, что вполне удовлетворяет требованиям качества к лицевому кирпичу.

При проверке морозостойкости окрашенных ЦМК было установлено небольшое ее снижение по отношению к аналогичным неокрашенным. Изменение прочности через 35 циклов замораживания-оттаивания составило 19,1при использовании химических добавок BWA-21 и кремнийорганической эмульсии КОЭ. Таким образом, цветные цементно-меловые композиции удовлетворяют требованиям к морозостойкости лицевого кирпича, а введение пигментов позволяет производить и цветной кирпич.

Кроме оценки морозостойкости цветных жесткопрессованных ЦМК была проверена их атмосферостойкость по специальной методике, приведенной в диссертационной работе. В исследованиях использовали образцы-цилиндры, изготовленные при оптимальных рецептурно-технологических параметрах на различных пигментах. При этом определяли степень изменения внешнего вида образцов: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость, выветривание, растрескивание, отслаивание, коррозия (табл.6).

Исследования атмосферостойкости жесткопрессованных ЦМК Пигмент Для желтых и коричневых композиций атмосферостойкость оказалась вполне хорошей, а именно эти композиты наиболее интересны в изготовлении цветного кирпича. Для других окрашенных композиций требуется повышать дозировку цемента и пигмента.

В пятой главе показаны возможности практического применения результатов исследований. Для производства цветного лицевого цементномелового кирпича разработана методика подбора состава формовочной смеси и приведена блок-схема назначения ее номинального состава.

Разработаны основные положения технических условий на цветной кирпич, в которых учитывали требования к изделиям и исходным сырьевым материалам, правила приемки и методы контроля на всех этапах производства кирпича. Приведены указания по использованию кирпича в кладке и условиям его эксплуатации. Разработанные технические условия «Кирпич жесткопрессованный цветной цементно-меловой на базе мягкого мела Лысогорского месторождения» приведены в диссертации.

Составлена функциональная технологическая схема производства цветного лицевого кирпича на базе мягкого мела по агрегатно-поточной технологии и указаны особенности его производства применительно к условиям разработки месторождения. В технологическом регламенте на производство полнотелого кирпича при использовании метода жесткого прессования даны рекомендации по рецептуре формовочных смесей, подобраны и детально описаны режимы подготовки дробленного мела, приготовления формовочных смесей, их уплотнения при использовании гидравлических прессов жесткого прессования, условия твердения, правила хранения и транспортирования, а также техника безопасности при изготовлении изделий. В регламенте предусмотрены варианты производства рядового, лицевого неокрашенного и цветного лицевого кирпичей.

Подробно описано изготовление и испытание цветного мелового кирпича в выпущенной опытной партии. Результаты испытаний подтвердили возможности производства изделий, полностью отвечающих требованиям нормативных документов. Параллельно была испытана и проба цветного силикатного кирпича Глубокинского кирпичного завода. В табл.7 приведены результаты сравнения свойств цементно-мелового и силикатного кирпича заводского изготовления.

Свойства изделий Ед.изм. цементно-меловой силикатный Сравнительный анализ результатов испытаний подтвердил вполне достаточные свойства цветного цементно-мелового кирпича, которые в ряде случаев превосходили показатели качества силикатного кирпича. Отметим также, что коэффициент теплопроводности цементно-мелового кирпича на 27% ниже, чем у силикатного, а сцепление с кладочным раствором оказалось практически в два раза выше.

В заключение было выполнено ТЭО целесообразности производства цветного цементно-мелового кирпича. При годовой производительности технологической линии 2 352 900 шт.усл.кирпича (4588 м3) годовая валовая выручка от реализации кирпичей составит 14286 тыс.р. Предполагаемый уровень цены одного кирпича при норме прибыли 30 %: неокрашенного – 6,3 р; цветного – 11,4 р., что не превышает рыночной стоимости на современном рынке промышленности Южного федерального округа РФ.

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена принципиальная возможность производства рядовых и лицевых, белых и цветных прессованных кирпичей из легкоразмокаемого и малопрочного мягкого мела методом жесткого прессования по технологии малозатратного производства.

2. Экспериментально установлена возможность использования мела всех категорий, меловых осыпей и отвалов в производстве рядового кирпича марок не ниже М100 и F15. Отсутствие необходимости выборочной разработки мела в карьере делает предлагаемую технологию производства жесткопрессованного кирпича безотходной и позволяет существенно улучшить экологическую обстановку в регионе.

3. Предложены и апробированы рецептура (М:Ц=4:1 при В/Т=0,08) и все необходимые параметры производства жесткопрессованных цементно-меловых изделий: условия приготовления и уплотнения формовочных смесей, уровень давления прессования и организация вызревания отформованных изделий.

4. С использованием принципов механохимической активации (регулирования зернового состава, интенсификации перемешивания и введения модифицирующих гидрофобизирующих добавок) получены водостойкие жесткопрессованные цементно-меловые композиции с марками по прочности М150 и более и морозостойкостью F35, вполне пригодные для изготовления качественного лицевого кирпича.

5. Реализованное симплекс-решетчатое планирование позволило получить математическое описание зависимости «состав-свойство» и построить диаграммы, по которым можно определить области оптимальных зерновых составов мела для получения изделий различного назначения.

6. Физико-химические исследования структуры цементно-меловой композиции подтвердили достаточно высокую химическую активность тонкодисперсного мела, который вследствие химического сродства с цементным камнем и взаимодействия с гидратными новообразованиями цемента, формирует прочные кристаллы гидрокарбоаллюминатов кальция, придающие композитам достаточно высокую водо- и морозостойкость.

7. Доказана возможность изготовления долговечных цветных жесткопрессованных цементно-меловых композиций, удовлетворяющих требованиям к лицевому кирпичу. С учетом светлого тона мела при введении минеральных пигментов эти композиты легко меняют окраску, обладая при этом достаточно высокой атмосферо- и морозостойкостью (до F35).

8. Разработана необходимая нормативно-техническая документация для внедрения результатов исследований в производство (технические условия, технологический регламент и бизнес-план). Выполненный технико-экономический анализ выявил существенные преимущества жесткопрессованного цементномелового кирпича по сравнению с силикатным (снижение теплопроводности и повышенное сцепление в кладке). Себестоимость лицевого кирпича марок М150 и F35 не будет превышать себестоимости аналогичного по свойствам силикатного.

Основные результаты диссертации опубликованы в 10 работах:

- в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Форопонов К.С., Ткаченко Г.А. Возможности обеспечения экологической безопасности при разработке месторождений мягкого мела // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. – Ростов-на-Дону, – 2009. – №6. – С.93-97.

2. Форопонов К.С., Ткаченко Г.А. Использование мягкого мела в производстве рядовых и лицевых стеновых изделий // Строительные материалы. – 2010. – №9. – С.54-56.

- в других изданиях:

3. Форопонов К.С., Ткаченко Г.А., Налимова А.В. Влияние технологических факторов на свойства жесткопрессованных цементно-меловых композиций:

материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2008». – Ростов-н/Д:РГСУ, 2008. – С.28-29.

4. Ткаченко Г.А., Форопонов К.С. Влияние дисперсности мягкого мела на свойства жесткопрессованных цементно-меловых композиций: материалы юбилейной Международной научно-практической конференции «Строительство-2009». – Ростов-н/Д:РГСУ, 2009. – С.3-4.

5. Форопонов К.С. Повышение водостойкости жесткопрессованных цементномеловых композиций за счет введения химических добавок: материалы юбилейной Международной научно-практической конференции «СтроительствоРостов-н/Д:РГСУ, 2009. – С.5-6.

6. Ткаченко Г.А., Форопонов К.С. Свойства жесткопрессованных композиций на основе доломитизированного мела для производства стеновых изделий:

материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2010». – Ростов-н/Д:РГСУ, 2010. – С.5-6.

7. Форопонов К.С., Ткаченко Г.А. Влияние зернового состава измельченного мела на физико-механические свойства жесткопрессованных композиций:

материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2010». – Ростов-н/Д:РГСУ, 2010. – С.20-22.

8. Форопонов К.С., Ткаченко А.И., Почевалов П.П. Нормативно-техническое обеспечение производства стеновых изделий из жесткопрессованных композиций: материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2010». – Ростов-н/Д:РГСУ, 2010. – С.23-25.

9. Форопонов К.С. Повышение водостойкости жесткопрессованных цементномеловых композиций за счет введения специальных химических добавок:

материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2010». – Ростов-н/Д:РГСУ, 2010. – С.25-27.

10. Форопонов К.С., Ткаченко Г.А. Стеновые изделия, полученные механохимической активацией мягкого мела: сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития». – Челябинск, 2010. – С.133-136.

Подписано в печать 16.10.2010 г. Формат 60х84 1/16.

Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,3.Тираж 100 экз. Заказ № _ Ростовского государственного строительного университета 344002, г.Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая,

 
Похожие работы:

«ПЕТРАШКЕВИЧ Валерий Вильгельмович РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ НОВЫХ РЫБОЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕЛИОРАТИВНЫХ ВОДОЗАБОРОВ Специальность 05.23.07 Гидротехническое строительство Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт – Петербург 2009 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Работа выполнена в ЗАО Производственное объединение по изысканиям, исследованиям, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов Актуальность проблемы. При...»

«ХУЗИН АЙРАТ ФАРИТОВИЧ ЦЕМЕНТНЫЕ КОМПОЗИТЫ С ДОБАВКАМИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет Научный руководитель доктор технических наук,...»

«Исмаил Халед Д. Альдин ФРАКТАЛЬНЫЕ ПОСТРОЕНИЯ В КОМПОЗИЦИИ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ПАМЯТНИКОВ ИСЛАМСКОЙ АРХИТЕКТУРЫ) Специальность 05.23.20 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Барнаул - 2013 1 Работа выполнена в институте архитектуры и дизайна ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова на кафедре...»

«УНАЙБАЕВ Булат Булатович Совершенствование конструкции и технологии устройства свай в засоленных пылевато -глинистых лессовых просадочных грунтах 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения 05.23.08 - Технология и организация строительства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Республика Казахстан Астана 2010 Работа выполнена в: Екибастузском инженерно-техническом институте...»

«Кокодеева Наталия Евсегнеевна МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА Специальность 05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«Акатьева Анна Олеговна АРХИТЕКТУРНАЯ ПРЕЗЕНТАЦИЯ КАК СРЕДСТВО КОММУНИКАЦИИ В АРХИТЕКТУРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция архитектурного наследия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2012 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГОУ ВПО КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель кандидат архитектуры Новиков Николай Михайлович Официальные оппоненты :...»

«ОНИЩЕНКО Сергей Владимирович АВТОНОМНЫЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ УСАДЕБНОГО ТИПА Специальность 05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009г. 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный технологический университет. Научный руководитель : кандидат технических наук, доцент Иванченко...»

«Гридюшко Анна Дмитриевна БИОМИМЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ В АРХИТЕКТУРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ 05.23.21 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский архитектурный институт (государственная академия) на кафедре Архитектура промышленных зданий Научный руководитель :...»

«Чесноков Александр Сергеевич МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Специальность 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук Воронеж – 2011 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский...»

«Гыбина Майя Михайловна ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ИТАЛЬЯНСКОГО ФУТУРИЗМА Специальность 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва, 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский архитектурный институт (государственная академия) на кафедре Советская и современная зарубежная...»

«Волынсков Владимир Эдуардович ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В АРХИТЕКТУРНОМ ФОРМООБРАЗОВАНИИ Специальность 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2012 г.   Диссертация выполнена в Московском архитектурном институте (государственной академии) на...»

«МАТАШОВА Марина Александровна ЭКОЛОГО-ГРАДОСТРОИТЕЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРИРЕЧНЫХ ТЕРРИТОРИЙ КРУПНОГО ГОРОДА (на примере г. Хабаровска) Специальность 05.23.22 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2011 Работа выполнена на кафедре урбанистики и дизайна городской среды ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Научный руководитель :...»

«Каюмов Марат Закиевич ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛИТНОГО ФУНДАМЕНТА ЗАГЛУБЛЕННОГО СООРУЖЕНИЯ С ОСНОВАНИЕМ НАД КАРСТОВОЙ ПОЛОСТЬЮ Специальность 05.23.02 – Основания и фундаменты, подземные сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 Работа выполнена в государственном унитарном предприятии Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и производственный институт строительного и градостроительного комплекса Республики...»

«Фролов Владимир Олегович РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОНОМНОГО ГАЗОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Саратов – 2014 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет...»

«Никульшина Лия Леонидовна ГРАДОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ Специальность: 05.23.22 – Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ростовский государственный строительный университет доктор...»

«Магомадов Заур Рамзанович ПОДГОТОВКА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ИЗ МАЛОМОЩНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОИСТОЧНИКОВ 05.23.04 – Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва-2012 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет Научный руководитель : доктор...»

«САЛЛ МАГАТТЕ МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ ДОРОЖНЫЕ БЕТОНЫ С КОМПЛЕКСНОЙ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКОЙ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ростов - на – Дону 2009 2 Работа выполнена на кафедре технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ростовский...»

«ПЕРУНОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ ВЫБОР ЭФФЕКТИВНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО МЕТОДА ИСПЫТАНИЙ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РЕСТАВРАЦИИ КИРПИЧНЫХ ИСТОРИЧЕСКИХ ЗДАНИЙ Специальность: 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА РАБОТЫ Актуальность работы. В практике современного строительства работы, связанные с реконструкцией и реставрацией зданий, приобретают...»

«Малкин Михаил Михайлович ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАФИКОВ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧИХ В КАЛЕНДАРНЫХ ПЛАНАХ МЕТОДОМ ВАРИАЦИИ РЕСУРСНЫХ ПРОФИЛЕЙ Специальность 05.23.08 – Технология и организация строительства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Работа выполнена на кафедре экспертизы и управления недвижимостью ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строитель Актуальность темы. Как известно...»

«Ле Тхи Тху Хуэн ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМОИЗОЛИРУЕМОГО ЗДАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЗАМЕНЯЕМЫХ РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЕЙСМОИЗОЛЯТОРОВ Специальность 05.23.17 - Строительная механика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2010 -2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Мондрус...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.