WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Чарыков Юрий Михайлович

ТЕХНОЛОГИЯ СКОРОСТНОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

ОБРАБОТКИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

05.23.08 – "Технология и организация строительства"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск-2003

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель

-

доктор технических наук, профессор,

Ефименко Владимир Николаевич

Официальные оппоненты

-

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники

Волокитин Геннадий Георгиевич

-

кандидат технических наук,

Майдуров Владимир Анатольевич

Ведущая организация

-

Кузбасский центр дорожных исследований

Защита состоится 06.06.2003 г. в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212.265.01 в Томском государственном архитектурно-строительном университете (634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, ТГАСУ, ауд. 307/5)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан " 06 " мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета доктор технических наук,

профессор Н.К. Скрипникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность темы. Наращивание темпов нефте- и газодобычи в малоосвоенных районах России требует развития инфраструктуры. Отсутствие на этих территориях промышленных запасов горных пород, высокая стоимость щебня, гравийных и песчаных смесей существенно сдерживают темпы гражданского, промышленного, транспортного строительства. Одним из путей решения отмеченной проблемы может быть применение в основаниях зданий и сооружений местных глинистых грунтов, укреплённых вяжущими, технология применения которых достаточно глубоко проработана как теоретически, так и экспериментально. Однако применение в практике строительства подобных технологий ограничивает высокая стоимость производства работ, обусловленная транспортными потерями. Результаты исследований, выполненных в первой трети прошлого века отечественными и зарубежными учёными, свидетельствуют об эффективности применения в подобных случаях глинистых грунтов, подвергнутых термической обработке на месте производства работ.

Ряд способов глубинного и поверхностного укрепления грунтов в поле высоких температур успешно проверен в последние десятилетия на практике (Ломанович М.И., Литвинов И.М., Тюрин И.М. и др.) Тем не менее, труднопреодолимым препятствием в практическом решении вопросов термического укрепления грунтов в практике строительства является низкая эффективность использования традиционных источников тепловой энергии, выделяющейся при сжигании различных видов топлива.

Исследования последних лет показывают, что в условиях жёсткого дефицита энергоносителей термоукрепление глинистых грунтов может найти применение в практике строительства при применении технологий, обеспечивающих высокую температуру нагрева сырья, например, устройствами, генерирующими плазму (Г.А.Задворнев, Б.М.Зарубин, В.Н.Ефименко, В.П.Никитин, В.В.Сиротюк, А.П.Юрданов и др.). Однако внедрение таких технологий в строительство возможно при соблюдении следующих актуальных условий, в той или иной мере теоретически разработанных и требующих дальнейшего развития:

• исследования явлений и процессов, сопровождающих форсированный ввод тепловой энергии в глинистое сырьё, характеризуемое исходными минералогическим и гранулометрическим составами, физическими, водными и механическими свойствами;

• обоснования моделей технологических систем, включающих скоростное высокотемпературное укрепление глинистых грунтов при помощи устройств, оборудованных электродуговыми подогревателями;

• исследования эффективности технологических процессов и влияния последних на окружающую среду.

Актуальность темы исследования подтверждена экспертизами при конкурсном отборе работ, финансируемых Министерством образования Российской Федерации по Программе 2003г. "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (Подпрограмма 211. Архитектура и строительство, раздел 211.02. "Строительные материалы, энергосберегающие и экологически безопасные технологии их производства", Проект: "Разработка технологии производства заменителя природных зернистых материалов для транспортного строительства в районах со слаборазвитой инфраструктурой", в реализации которого принимает активное участие соискатель ученой степени.

Объект исследования: - технология скоростной обработки глинистых грунтов с применением электродуговых источников тепловой энергии, совершенствующая существующие технологии производства пористых зернистых заполнителей.

Предметом исследования является установление закономерностей процессов для оптимизации технологических параметров высокотемпературной обработки глинистого сырья, повышения эффективности и уменьшения влияния на окружающую среду.

Цель работы: - разработка технологии скоростной высокотемпературной обработки глинистых грунтов при помощи электродуговых источников тепловой энергии в производстве искусственного зернистого материала.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Исследовать явления и процессы, сопровождающие форсированный ввод тепловой энергии в глинистое сырье.

2. Определить параметры эффективного технологического процесса термического укрепления глинистого сырья, обеспечивающие производство зернистого искусственного заполнителя, качество которого соответствует требованиям к строительным материалам, применяемым в строительстве.

3. Разработать и создать технические средства для реализации технологии скоростной высокотемпературной обработки гранулированных глинистых грунтов.

4. Оценить эффективность технологии получения искусственного зернистого материала из глинистых грунтов, включающей применение устройств, оборудованных электродуговыми подогревателями, в условиях территорий со слаборазвитой инфраструктурой по критериям обеспечения показателей безопасности производства, минимума стоимости и энерго-затрат.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Научно обоснованы временной и температурный технологические режимы скоростной обработки глинистых грунтов в устройствах, оборудованных электродуговыми подогревателями, а также оптимальный размер гранул сырья.

2. Разработаны и созданы технические средства, позволяющие получать керамический зернистый материал фракции 5…15 мм по технологической схеме включающей переработку глинистого сырья, его сушку, обжиг с последующей закалкой продукта термоукрепления и предусматривающей повторное использование конденсата, образующегося в сушильной камере, в блоке обработки сырья, оборотное водоснабжение производства, утилизацию твердых отходов.

3. Доказано, что искусственный зернистый заполнитель, получаемый по технологии скоростной высокотемпературной обработки глинистого сырья, по своим свойствам может быть отнесён к группе изделий строительной керамики и классифицирован как пористый неорганический заполнитель.

Практическая ценность работы состоит в решении задачи материалообеспечения строительства в районах, характеризующихся неразвитой инфраструктурой, отсутствием месторождений каменных материалов и выражена в разработке технологической схемы производства зернистого керамического материала, включающей добычу и переработку (включая грануляцию и сушку) сырья, его высокотемпературную обработку и охлаждение, с учетом условий мобильности основного технологического оборудования, экологической безопасности и экономической эффективности.

Автор защищает совокупность положений, теоретически и экспериментально установленных закономерностей, позволяющих рекомендовать технические и технологические решения в практику, например, при возведении малоэтажных зданий и притрассовых сооружений.

Методология работы. При исследовании процесса высокотемпературной обработки гранул глинистых грунтов использованы современные представления в области техники и теплофизики, разработанные научными школами институтов теплофизики СО РАН и им. А.В.Лыкова АН Беларуси, МГУ, ТГАСУ, СибАДИ.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций гарантирована необходимым объемом статистики, применением современных методов расчёта и лабораторного оборудования, обеспечивающих достаточный уровень надежности результатов математического моделирования и измерений физических величин. Данные о потребительских свойствах нового искусственного зернистого материала и соответствие их требованиям действующих нормативных документов подтверждены внешней экспертизой Кузбасского центра дорожных исследований.

Реализация результатов исследований:

  1. Разработанная технология прошла опытно-промышленную апробацию в Томском государственном архитектурно-строительном университете, на Сибирском химическом комбинате и в настоящее время ведутся подготовительные работы к строительству объектов на территории Севера Томской области.

2. Приведённые в диссертации данные включены разделами лекционных курсов: "Технология и организация строительства автомобильных и городских дорог", "Строительные материалы" учебного плана специальности 29.10 Строительство автомобильных дорог и аэродромов всех форм обучения студентов Томского государственного архитектурно-строительного университета.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на конференциях, семинарах и совещаниях: Научно-техническая конференция "Особенности проектирования и строительства автомобильных дорог в условиях Северо-Запада" (г. Архангельск, 1988г.); Научно-техническая конференция "Использование отходов промышленности при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог в нечерноземной зоне РСФСР" (г. Владимир 1990г.); Всесоюзная научная конференция "Применение отходов промышленности и местных строительных материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог" (г. Владимир, 1991г.); 34 научно-техническая конференция (г. Кемерово 1991г); Всероссийская международная научно-техническая конференция (г. Омск, 1994г.); Международный симпозиум "Реконструкция - Санкт-Петербург 2005" (Санкт-Петербург, 1994г.); Межвузовская научно-техническая конференция "Материалы, технология, организация строительства" (г. Новосибирск, 1994 г.); Российская научно-техническая конференция "Экономия энергии при строительстве, эксплуатации автомобильных дорог" (г. Суздаль, 1995г.); Всероссийский семинар - совещание руководителей научных и проектных организаций (г. Суздаль, 1998г.); Всероссийская научно-техническая конференция "Актуальные проблемы строительного материаловедения" (г. Томск, 1998 г.); Международный научно-технический семинар "Нетрадиционные технологии в строительстве" (г. Томск, 1999г.); Научно-техническая конференция "Архитектура и строительство" (г. Томск, 1999г.); Всероссийская научно-техническая конференция "Пути повышения и эффективности строительства, реконструкции, содержания автомобильных дорог и искусственных сооружений на них" (г. Барнаул, 2001г.); Всероссийская научно-техническая конференция "Архитектура и строительство" (г. Томск, 2002г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 15 печатных работ и получено авторское свидетельство.

Объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, списка литературы из 158 наименований и 6 приложений. Объем работы 155 стр, в том числе 15 таблиц и 33 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель, задачи исследования, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе представлен анализ существующих способов улучшения свойств грунтов применительно к районам, где отсутствуют промышленные запасы гравийных и песчаных пород. При этом отмечено, что снижение стоимости строительства в неблагоприятных грунтово-гидрологических, климатических условиях при существующем дефиците месторождений инертных строительных материалов можно осуществить за счет применения местных глинистых грунтов, свойства которых искусственно улучшены обжигом.

В отличие от других методов термическое укрепление глинистых грунтов, осуществляемое на месте строительства в стационарных, или полустационарных условиях, обеспечивает коренное изменение их свойств, включая химические, физико-химические и физико-механические, за счёт трансформирования состава и полного освобождения от всех видов воды. Основными препятствиями в практическом решении вопросов термического укрепления многими из существующих способов являются большая теплоёмкость и низкая теплопроводность грунта. Для преодоления отмеченной особенности глинистых грунтов требуется длительная термическая обработка сырья, что связано со значительными затратами тепловой энергии. Это в определённой мере препятствует применению традиционных технологий непосредственно на месте строительства.

Основные условия формирования потребительских свойств керамического материала при тепловой обработке глинистого сырья за счет физико-химических реакций сформулированы в работах крупнейших русских учё-

ных - В.И.Вернадского, Д.С. Ледянкина, П.И Будникова и др., а также специалистами ВНИИстрома, НИИкерамзита, Гипрострома, ВНИИФв и многих других организаций. Отмечено, что основные процессы, сопровождающие тепловую обработку глинистого сырья включают дегидратацию и агрегацию частиц; размягчение дисперсной части, приводящее к спеканию и преобразованию структуры грунта; диссоциацию карбонатов и частичное разрушение алюмосиликатов с образованием аморфного кремнезёма, что способствует выделению кальциевых силикатов и алюмосиликатов; плавление и кристаллизацию. Перечисленные процессы сгруппированы по стадиям термической обработки грунтов, классифицируемых в технической мелиорации как прогрев, обжиг и клинкерный обжиг.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»