WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Гончарова Маргарита Александровна

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИТОВ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МАЛОИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ

Специальность 05.23.05 – «Строительные материалы и изделия»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж – 2012

Работа выполнена в ФГБОУВПО «Липецкий государственный технический университет» и ФГБОУВПО « Воронежский государственный архитектурностроительный университет» Научный консультант – доктор технических наук, профессор, академик РААСН Чернышов Евгений Михайлович Официальные оппоненты Барбанягрэ Владимир Дмитриевич - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии цемента и композиционных материалов ФГБОУВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова » Хвастунов Виктор Леонтьевич - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии бетонов, керамики и вяжущих ФГБОУВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» Ярцев Виктор Петрович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой конструкций зданий и сооружений ФГБОУВПО «Тамбовский государственный технический университет» Ведущая организация ФГБОУВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита диссертации состоится 25 мая 2012 года на заседании диссертационного совета Д 212.033.01 при ФГБОУ ВПО « Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, корпус 3, аудитория 3220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета В. В. Власов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Проблема строительно-технологической утилизации техногенных отходов, несмотря на осуществленные научные и инженерные разработки, до сих пор не решена. Неиспользуемые отходы оказываются источниками загрязнения экосистем. Это приводит к закономерному ухудшению качества жизни и параметров биосферно-совместимой безопасной среды обитания человека. Ситуация осложняется тем, что в обозримом будущем не существует предпосылок для существенного сокращения образования отходов. Так, на отечественных металлургических предприятиях для производства одной тонны стали как целевого продукта в технологический процесс вовлекается до 10 т природных ресурсов. В результате металлургическое производство сопровождается крупнотоннажным образованием различных отходов.

При утилизации отходов металлургии в поле зрения ученых и инженеров оказалась лишь часть из их разновидностей. В большинстве случаев разработки касались доменных гранулированных шлаков, которые достаточно полно вовлечены в производство строительных материалов и изделий. За пределами рассмотрения оказались такие грубо-, микро- и нанодисперсные отходы как конвертерные шлаки, металлургические шламы, пыли и другие твердые побочные технологические продукты, являющиеся потенциально полезными для использования их в стройиндустрии.

При решении проблемы утилизации ставятся две взаимосвязанные задачи: предотвращение негативного воздействия отходов на окружающую среду и обеспечение стройиндустрии и промышленности по производству строительных материалов и изделий вторичным сырьем.

Выполненная диссертационная работа с ее результатами рассматривается в составе масштабной задачи строительно-технологической утилизации техногенных отходов и раскрывает ее в отношении малоиспользуемых и неиспользуемых отходов металлургии, показывая возможность формирования с их использованием систем твердения и строительных композитов.

В соответствии с этим целью диссертационного исследования является разработка технологических и технических решений по комплексной утилизации малоиспользуемых металлургических отходов в стройиндустрии на основе научных концепций и закономерностей структурообразования систем твердения и композиционных материалов.

Все разновидности отходов металлургии проходят определенные генезисные агрегатные, фазовые и вещественные преобразования при получении целевого продукта. Отходы, отличаясь химическим, минеральным, морфологическим составом, термодинамическим состоянием, являются носителями определенных, в том числе, специфических характеристик и свойств. И именно это делает их потенциально интересными для формирования систем твердения и структур композитов общестроительного и функционального назначения.

Практическое применение отходов может ориентироваться как на использование их самостоятельной структурообразующей роли, так и на сочетание их с известными неорганическими и органическими веществами (известью, цементом, битумом, полимерными смолами и т.п.).

В отношении малоиспользуемых отходов металлургии это требует научного и инженерного рассмотрения.

Исходя из постановки проблемы и цели диссертационной работы, объектами исследований принимаются:

малоиспользуемые отходы металлургии, требующие комплексной системной идентификации с применением современных физических и физикохимических методов и методик;

системы твердения, структура которых создается на основе физикохимически активных (или специально активируемых) малоиспользуемых отходов металлургии;

строительные композиты общего и спецального назначения с использованием в качестве их матриц получаемых систем твердения, а в качестве их наполнителей - зернистых отходов.

Ведущая научная концепция. Для получения композитов общестроительного назначения (цементных, силикатных и асфальтовых бетонов) предусматривается вовлечение силикатной (неметаллической) составляющей конвертерных шлаков и других отходов металлургии в структурообразование систем твердения. При этом прогнозируется возможность проявления самостоятельной активности микро- и наноразмерных частиц отходов, образующих за счет их химико-минералогического потенциала новые аморфные и кристаллические фазы «стартовых» систем твердения (СТ-0). Механизм самостоятельного твердения может активироваться с помощью целенаправленных высокотехнологичных приемов, в том числе механо–химических и физико-химических, с получением систем твердения «первого порядка» (СТ-I). Наряду с этим активность отходов может быть повышена при использовании их в смесях с традиционными минеральными и органическими вяжущими веществами, способными к активирующей роли, в результате чего возможно структурообразование систем твердения «второго порядка» (СТ-II); за счет специфических характеристик тугоплавкости, ферромагнитности предполагается возможность получения матриц, обладающих жаростойкими и магнитными свойства. Сочленение матриц СТ-0, СТ-I и (или) СТ-II с зернистыми техногенными материалами дает возможность конструирования структур композитов общестроительного и специального назначения (СК).

Таким образом, центральным вопросом диссертационных исследований является механизм структурообразования систем твердения и композитов, технология их получения, что и составляет предмет исследования.

Цель диссертационного исследования, его объект и предмет, принятая ведущая научная концепция предопределили следующий состав задач и содержание работы:

1. Систематизировать решения материаловедческих задач по проблеме комплексной утилизации техногенных продуктов металлургии; выявить и проанализировать основные характеристики наиболее перспективных видов техногенных материалов с целью более полного раскрытия их сырьевого потенциала в эффективных технологиях строительных композитах.

2. Обосновать фундаментальные положения, использующиеся при раскрытии механизмов структурообразования композитов из отходов промышленности «по существу», а также разработать методологические и методические вопросы проектирования составов таких материалов.

3. Определить систему факторов, формирующих системы твердения строительных композитов на основе техногенных отходов и разработать подходы к управлению синтезом таких материалов. Экспериментально исследовать самостоятельную прочностную активность малоиспользуемых отходов металлургии и увеличить ее комплексом современных приемов физикомеханической и физико-химической активации.

4. Изучить процессы, протекающие при введении в матричные композиции зернистых техногенных продуктов, получив возможность управлять процессом структурообразования строительных композитов. Исследовать строительно-технические свойства сухих строительных смесей, цементных и силикатных бетонов на основе конвертерных шлаков и других отходов металлургии.

5. Выявить возможности и особенности применения отходов металлургии в дорожном строительстве (в основаниях дорог и насыпях, в асфальтобетонных покрытиях).

6. Исследовать специальные свойства жаростойких бетонов на основе цементных вяжущих с использованием в качестве тонкомолотых добавок и заполнителей огнеупорные техногенные отходы, а также магнитных герметизирующих композиций на основе эпоксидной смолы и отходов, обладающих ферромагнитными свойствами.

7. Разработать технологические и технические решения по производству строительных композитов широкого спектра на основе техногенных продуктов металлургии и внедрить результаты исследований.

Связь работы с научными программами. Исследования и разработки выполнялись в рамках: грантов Министерства науки РФ «Создание высокоэффективных композиционных строительных материалов на основе шлаковых отходов металлургического производства» (2001 г.); «Исследование закономерностей формирования покрытий пьезоиммуносенсеров на основе природных и синтетических полимеров для определения биологических активных веществ.

Фундаментальные исследования» (2006 – 2007 гг.); «Разработка фундаментальных основ построения нечетких обучаемых систем прогнозирования качества продукции. Фундаментальное исследование» (2008 – 2009 гг.); программ фундаментальных исследований РААСН 2009 – 2012 гг.: «Теоретические и методологические основы создания эффективных композиционных материалов, расширение их сырьевой базы и разработка экологически чистых малоэнергоемких и нетрадиционных технологий» (2010 г.); «Структурообразование и технологии получения эффективных композиционных материалов с использованием, в том числе техногенных образований и отходов»; НИР по тематическому плану ВГАСУ: задание «Развитие теории и основ конструирования строительных наноструктурированных композитов нового поколения» (2008-2012 гг.).

Научная новизна работы.

1. Определен строительно-технологический потенциал малоиспользуемых отходов металлургии на основе метода тестирования, диагностики и идентификации техногенных материалов по признакам структурообразующей роли в системах твердения и композитах, что послужило основой формирования территориально-промышленного комплекса региона с развитой металлургической промышленностью.

2. Развиты теоретические представления о механизмах участия техногенных продуктов в структурообразовании систем твердения и строительных композитов. Выявлены отходы, обладающие самостоятельной активностью (конвертерные шлаки и др.), содержащие большое количество (до 18%) тонкодисперсных металлических составляющих, являющиеся техногенными песками и щебнем, а также высокой огнеупорностью (до 1850°С).

3. Установлено, что для комплексного использования отходы металлургии должны быть переработаны с учетом их структурообразующей роли в строительных композитах (например, предлагаемая система пневмосепарации конвертерных шлаков позволяет использовать их металлическую часть в полимерных герметиках, а тонкодисперсную силикатную составляющую – в системах твердения строительных материалов).

4. Установлено, что самостоятельная активность конвертерных шлаков (не превышающая 9 МПа) реализуется за счет баланса кислотных и щелочных оксидов, а также в результате взаимодействия с водой активных составляющих шлака – двухкальциевого силиката -модификации (ларнита) и четырехкальциевого алюмоферрита. Разработаны оптимальные составы матричных компонентов строительных композитов с учетом настоящего уровня переработки отходов и потенциально возможного в будущем на основе анализа свойств, проявленных системами твердения разного уровня.

5. Для активации конвертерных шлаков, относящихся к основным (модуль основности достигает 2,8), может быть эффективно использована его механохимическая обработка совместно с аспирационной пылью ферросплавного производства, имеющей коэффициент основности 0,1.

6. Получены системы твердения оптимального состава путем совместного помола конвертерных шлаков экономически обоснованной удельной площадью поверхности 300 м2/кг с суперпластификаторами и нанодисперсными минеральными добавками. В результате снижается межзерновая пустотность частиц вяжущего, повышается реакционнуая способность частиц шлака, что приводит к значительному повышению прочности.

7. Получены системы твердения на основе конвертерных шлаков, прочность при сжатии которых достигает 50 МПа, за счет комплекса современных методов и приемов физико-химической активации. При этом оптимизация составов систем твердения, целенаправленное формирование структур (с анализом количественного и морфологического состава новообразований, а также характера пористости) и управление технологическими параметрами позволило получить матрицы, обладающие специальными свойствами: огнеупорностью до 1800°С и герметизирующими свойствами.

8. Установлена эффективность наполнения и модифицирования цементных вяжущих тонкодисперсными конвертерными шлаками и нанодисперсными пылями ферросплавного производства, заключающаяся в возможности замены цемента в составе композиционного вяжущего до 80%, обеспечении более глубокого взаимодействия компонентов с гидрооксидом кальция, выделяющимся при гидратации клинкерных минералов цемента, повышения эксплуатационных характеристик.

9. Реализована возможность использования отвальных конвертерных шлаков при возведении насыпей и оснований дорог. Установлена возможность интенсификации процессов структурообразования и улучшения свойств асфальтобетонных композиций за счет применения в их составах конвертерных шлаков. Подтверждена возможность получения плотных и долговечных асфальтобетонов на пористых шлаковых заполнителях с использованием в качестве минерального порошка отходов металлургии.

10. Обоснованы критерии эффективности материалов и изделий на основе отходов металлургии, учитывающие не только функциональную эффективность, но и экономическую, экологическую и социальную значимость разработок.

Практическая значимость и реализация работы определяется возможностями решения прикладных задач материаловедения и технологии строительных материалов, изделий и конструкций на основе шлаков и других отходов металлургического производства.

Результаты исследований позволили:

- предложить составы строительных композитов общестроительного назначения на основе конвертерных шлаков, других ультрадисперсных (металлургических пылей и шламов) и зернистых отходов металлургии для сухих строительных смесей, цементных мелкозернистых бетонов, а также силикатных материалов;

- разработать композиты специального назначения на основе отходов (жаростойкие цементные бетоны на основе тонкомолотых добавок из доменных шлаков, шамота и гидрата глинозема, с использованием в качестве заполнителей шлаковую пемзу и отходы огнеупорного производства; герметизирующие магнитные композиции с использованием конвертерного шлака в качестве ферромагнитного наполнителя;

- обосновать технологию использования конвертерных шлаков в насыпях и основаниях для автомобильных дороги и в составах асфальтобетонов с разработкой «Рекомендаций по технологии применения конвертерных шлаков в элементах конструкций дорожных одежд из асфальтобетона»;

- разработать «Технологический регламент по производству изделий и конструкций из жаростойкого бетона».

Результаты исследований внедрены на предприятиях металлургической промышленности (ОАО «Новолипецкий МК) и предприятиях стройиндустрии Липецкого региона (ОАО «Завод Железобетон», ООО «Техно-Серик», ОАО «Липецкий комбинат силикатных изделий», ООО «Автобан-Липецк»), а также используются в учебном процессе.

Апробация работы. Результаты проведенной работы представлены и обсуждены на V, XV академических чтениях РААСН (Воронеж, 1999 г., Казань, 2010 г.); на IV международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов» (Волгоград, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» (Воронеж, 20г.); Международной научно–технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (Пенза, 2008 г.); Международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве» (Воронеж, 2008г.); Международной научно-практической конференции «Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре» (Липецк, 2007 г.); Международной научно-технической конференции «ДОР–СМ: материалы для дорожного строительства» (Москва, 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Создание среды жизнедеятельности биосферно-совместимой и развивающей человека» (Орел, 2009 г.) Международной научно–технической конференции «Наука и образование: архитектура, градостроительство и строительство» (Волгоград, 2010 г.), ежегодных научно-практических конференциях ВГАСУ и ЛГТУ (2000-2011 гг.) и др.

Под руководством автора защищено две диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 54 научных статьях и 5 монографиях, в том числе 12 статей опубликовано в ведущих рецензированных изданиях, получено два патента.

Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены лично автором, а также в рамках руководства исследованиями, в котором автору принадлежит определяющая роль в формулировке проблем, целей и задач исследований, в планировании и проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов. Автору во всех работах, опубликованных в соавторстве, в равной степени принадлежит сформулированные теоретические положения и результаты экспериментальных исследований, их анализ и обобщение, раскрывающие научную новизну работы, а также прикладные разработки, подтверждающие ее практическую значимость.

Достоверность научных результатов обеспечивается концептуальнометодологически и методически обоснованным комплексом системных исследований, обеспечивающих механизма и существа процессов структурообразования, корректную постановку экспериментальных исследований; статистической обработкой с заданной вероятностью и необходимом количестве повторных испытаний; сопоставлением результатов, полученных разными методами.

Объем и структура работы. Диссертационная работа общим объемом 3страниц машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, основных выводов и приложений, включает 85 рисунков и 61 таблицы. Список литературы содержит 399 наименований.

Автор защищает.

систематизацию и классификацию отходов металлургии с позиций их применения в стройиндустрии;

результаты комплексного тестирования не исследованных ранее и малоиспользуемых конвертерных шлаков;

подход к изучению механизмов структурообразования систем твердения и строительных композитов на основе отходов металлургии;

результаты экспериментальных исследований структурообразования систем твердения и эффективных композитов на основе отходов металлургии;

способы и технологии производства композитов общестроительного и специального назначения на основе малоиспользуемых отходов металлургии;

результаты практической реализации разработок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Концепции и стратегия постановки проблемы строительнотехнологической утилизации техногенных продуктов металлургии Исходные концепции: концепции экологии и устойчивого развития, нацеленные на создание биосферно-совместимой среды обитания человека в развитой техносфере; концепции повышения эффективности природно-техногенного ресурсного потенциала территории; природное сырье и техногенные отходы рассматриваются как технико-экономическая и экологическая альтернативы; концепция необходимости включения мониторинга ресурсной среды региона в инвентаризацию и классификацию техногенных отходов; формирование территориально-промышленных комплексов региона.

Методологические принципы осуществления исследований: учет предыстории постановки и развития проблемы; комплексность постановки проблемы; системность рассмотрения решаемых задач; использование фундаментальных положений при постановке материаловедческих и технологических задач, раскрытие механизмов структурообразования систем твердения и композитов «по существу»; современное техническое оснащение экспериментальных исследований; прикладная и практическая нацеленность результатов работы.

Методические основы работы: применение метода тестирования, диагностики и идентификации техногенных продуктов по признакам возможной структурообразующей роли в системах твердения и композитах; использование модельных систем твердения в исследованиях с выходом к реальным системам;

использование методики последовательного изучения условий формирования структурных уровней от систем твердения как нано- и микро- размерных структурных составляющих матрицы композитов к мезо- к макроструктурам, содержащим включения зернистых составляющих; комплексное применение физикохимических методов идентификации структур в совокупности с методологией комплексной оценки свойств строительных композитов; вероятностностатистическая трактовка результатов исследований с оценкой их изменчивости и достоверности.

Отличительные признаки содержания диссертационной работы: в общее рассмотрение включены все твердые отходы металлургии (шлаки, пыли, шламы и другие); в составе этих отходов в качестве основных структурообразующих компонентов выделены для комплексного изучения крупнотоннажные малоиспользуемые отходы (конвертерные шлаки); выделенные разновидности отходов рассматриваются как компоненты систем твердения строительных композитов; при создании композитов в рассмотрение вовлечены ранее исследованные доменные шлаки: шлаковая пемза и литой шлаковый щебень, при этом подвергаются пересмотру целесообразность и полезность технологий их использования; с учетом основных научных концепций, закономерностей структурообразования строительных композитов и критериев эффективности предлагаются новые инженерные решения утилизации малоиспользуемых и не рационально применяемых техногенных продуктов металлургии.

Теоретические вопросы разработки систем твердения и строительных композиционных материалов на основе вторичного сырья В соответствии с теорией полиструктурности строения (Соломатов В.И., Баженов Ю.М., Рыбьев И.А., Чернышов Е.М.) строительные материалы на основе техногенных материалов рассматривались как строительные композиты, представляющие собой однородно-неоднородные системы с многоуровневой иерархически организованной конгломератной структурой, каждый масштабный уровень которой представляет собой двухкомпонентное образование из пространственно непрерывной матрицы и детерминированно-стохастически распределенных в ней дискретных включений.

Многокомпонентность и специфичность применяемых техногенных материалов (в том числе ультрадисперсных и даже наноразмерных) заставляет рассматривать проектируемые композиты в контексте дифференциации их по структурным уровням (рис. 1).

Рис. 1. Дифференциация масштабных уровней систем твердения и строительных композитов для управления механизмом структурообразования Предложенная Чернышовым Е.М. методология системного тестирования и диагностики техногенных продуктов позволяют обозначить комплекс целенаправленных действий, в составе которых производится тестирование характеристик техногенного продукта и осуществляется его диагностика с точки зрения наиболее эффективного использования в строительном производстве.

Такие действия были применены при комплексном исследовании конвертерных шлаков (рис. 2).

Рис. 2. Методика системного тестирования и диагностики конвертерных шлаков В результате тестирования установлено, что конвертерные шлаки обладают следующими особенностями, определяющими их структурообразующую роль в строительных композитах:

сложное строение с конгломератным типом структуры, при этом выделяется силикатная и металлическая ферромагнитная составляющая, количественное соотношение которых зависит от типа сырья, использующегося в основном (металлургическом) производстве, технологии производства стали и переработки шлаков (использования различных систем отделения металлической части), времени хранения материала и др.

химический состав конвертерных шлаков колеблется в довольно широких пределах: FeO – 8,0...21,1; SiO2 – 12,7...17,0; СаО – 40,0...54,2; МgО – 1,9...12,6;

Аl2О3 – 1,7...8,3; МnО – 0,5...2,6; SO2 – 0,03...0,19; Р2O5 – 0,06...0,94. Модуль основности составляет 2,5...3,9, модуль активности – 0,06...0,54. При этом необходимо отметить высокое содержание СаО, приводящее к неустойчивости структуры шлаков текущего выхода; минералогический состав силикатной части определялся комплексом методов (рис. 3).

б а в Рис. 3. Исследования конвертерных шлаков а– петрографические (увеличение 600), б – метод сканирующей зондовой микроскопии увеличение 3000), 1 – двухкальциевый силикат модификации (-C2S); 2 – двухкальциевый силикат -модификации (-C2S); 3 – алюмоферритная фаза: браунмиллерит (C4AF), двухкальциевый феррит (C2F) и железистый геленит (C2FS); 4 – поры; в – рентгенограмма.

В результате установлено, что минеральный состав представлен следующими фазами: двухкальциевый силикат – белит двух модификаций: -C2S (ларнит) и – -C2S (35-45%); алюмоферритная фаза (20-28%): браунмиллерит (C4AF), двухкальциевый феррит (C2F) и железистый геленит (C2FS); магнетит (FeO·Fe2O3) и гематит (Fe2O3) с примесями RO-фазы (20-30%),-модификации кварца (-SiO2), окерманит (2CaO·MgO·2SiO2), кальциймагниевый феррит (2CaO·MgO·Fe2O3) Структура и свойства шлаков формируются на уровне расплава и определяются условиями кристаллизации, а также способами переработки в твердом состоянии. Активность шлакового порошка может быть обусловлена наличием щелочных и кислотных оксидов, содержанием ларнита, четырехкальциевого алюмоферрита, аморфного кварца, гематита и магнетита.

физико-механические свойства зависят от размера фракции и способа хранения:

• истинная плотность, г/см3: 3,47 – 3,• средняя плотность, кг/м3: 3141 - 34• насыпная плотность (фр. 0…5 мм), кг/м3: 1750 - 18• пористость, %: 4,5 - 10,• пустотность (фр. 0…5 мм), %: 48,1 - 52,• водопоглощение, %: 1,3 - 2,• дробимость, %: 13,4 - 18,• радиоактивность, Бк/кг: 34,• содержание металлических включений, обладающих ферромагнитными свойствами,%: 1-14.

На основе этих исследований составили «дерево» материалов и изделий из конвертерных шлаков (рис. 4).

Рис. 4. Основные направления использования конвертерных шлаков в стройиндустрии Экспериментально была определена огнеупорность отходов, которая составила: для доменных шлаков – 1400; для конвертерных шлаков - 500°С;

для боя шамотных огнеупоров – 1600-1700°С (в зависимости от минералогического состава и примесей); для гидрата глинозема - 1850°С; для пыли силикомарганца - 1110°С и для микрокремнезема - 900°С. Эти результаты позволили сделать вывод о целесообразности применения гидрата глинозема, доменных шлаков и шамота для жаростойких бетонов с температурой службы до 1800°С.Учитывая строительно-технологический потенциал отходов металлургии, а также технические решения по эффективному превращению их во вторичное минеральное сырье, можно предложить реализацию следующих направлений исследований (рис. 5).

Рис. 5. Вовлечение всех неиспользуемых отходов в производство эффективных строительных материалов Анализ работ по кристаллохимии, термодинамике, идеи Журавлева В.Ф.

о проявлении вяжущих свойств соединениями щелочноземельных металлов с различными оксидами, исследования школ Боженова П.И., Бутта Ю.М., Волженского А.В. дали возможность доказать, что техногенные отходы металлургии могут применяться для синтеза цементирующих веществ и формирования систем твердения.

Под системами твердения (СТ) понимали не только процесс структурообразования, но и результат взаимодействия тонкодисперсных отходов с жидкой средой. Поэтому СТ обладали следующими свойствами:

способностью к образованию безводных или частично обезвоженных соединений, которые могут взаимодействовать с водой;

способностью к коллоидному диспергированию и созданию пересыщенных систем с последующим образованием при этом твердеющих с течением времени пластических паст;

прочностью и стойкостью вновь созданных структур, последовательность и предпочтительность которых определяются наибольшей термодинамической вероятностью их возникновения.

При этом использовались следующие научные положения:

в структурообразовании систем твердения может использоваться: гидратационный принцип, гидротермальный синтез, контактно-конденсационный механизм.

Твердение сопровождается протеканием комплекса процессов, в том числе химических, физико-химических и физических, а также гидратообразованием;

системы, в которых оксиды четных рядов второй группы периодической системы элементов с радиусом катионов г > 0,103 нм при взаимодействии с кислотными оксидами обладают вяжущими свойствами (Журавлев В.Ф.);

вяжущие свойства оксидов определяются зарядами ионов, степенью поляризации и активности, (Мощанский Н.А.), значениями их электроотрицательности (Федоров Н.Ф.);

неустойчивая координация ионов кальция (2-4) при взаимодействии вяжущего с водой переходит в более устойчивую (повышается до 6);

искажения в структуре силикатов - дыры, каналы, полости играют важную роль в проявлении вяжущих свойств;

проявление вяжущих свойств путем формирования межзерновых (межкристаллитных) контактов в вяжущих системах может быть связано с проявлением координационных и водородных связей (Сычев М.М. и Л.Б. Сватовская).

С целью формирования СТ на основе отходов систематизированы основные факторы, определяющие свойства таких материалов и составлена система факторов управления и регулирования строительно-технических свойств СТ.

Исследования систем твердения на основе неиспользуемых отходов металлургии С целью экспериментального подтверждения проявления вяжущих свойств отходами в условиях реализации гидратационного механизма структурообразования, определены прочностные свойства систем «отход – вода», сначала используя пластический способ формования образцов (рис. 6). Несмотря на то, что система «шлаковая пемза – вода» проявила достаточно высокую гидравлическую активность, а шламы и пыли изначально имеют тонкодисперное состояние, позволяющее использовать Рис. 6. Влияние водо-твердого отношения на ак- их без предварительного измельчетивность СТ на основе: 1 – шлаковой пемзы, 2 – ния, дальнейшие исследования были гранулированных шлаков, 3 – аспирационной ориентированы на создания СТ на пыли известкового производства, 4- конвертероснове конвертерных шлаков (прочных шлаков, 5 – отсевов литого шлакового щебня.

ностная активность при этом способе формования не превысила 2,9 МПа. Это обусловлено тем, что конвертерные шлаки имеют высокий строительнотехнологический потенциал и являются самыми крупнотоннажными и не используются в стройиндустрии.

Для повышения прочности систем твердения на основе конвертерных шлаков использовали основной закон водоцементного отношения (рис. 7), согласно которому высокая пористость цементного камня, получаемая при высоких значениях водовяжущего отношения, несмотря на высокую степень гидратации, является причиной пониженных значений прочности. Учитывая незначительное содержание аморфной фазы в составе конвертерных шлаков, а, следовательно, и их сравнительно невысокую гидратаРис. 7. Зависимость активности СТ на основе ционную способность, увеличение конвертерных шлаков от количества воды затворения при полусухом формовании, где 1 – активности шлакового вяжущего формование на малом приборе СоюзДорНИИ добивались за счет повышения с уплотнением ударом, 2 – формование обстепени сближения дисперсных разцов с пригрузом.

частиц в процессе прессования (было решено формировать СТ с низкими водошлаковыми отношениями от 0,12, до 0,16.

Максимальная прочность достигла 9 МПа, возможно, за счет того что средний эквивалентный диаметр межзерновых пор уменьшился настолько, что стала возможной капиллярная конденсация влаги. Это стимулировало гидратационные процессы, которые усилили адсорбционно-конденсационные явления в результате формирования новых твердых фаз. В соответствии с имеющимися техническими возможностями формования изделий со значениями влажности, являющихся оптимальными для СТ на основе конвертерных шлаков, приемлемыми являются методы прессования, вибропрессования, виброуплотнения, вибропроката, вибровакуумирования, центрифугирования с определенными частными оптимумами по критерию влажности.

Таким образом установлено, что для СТ на основе конвертерных шлаков характерен смешанный механизм твердения (гидратационный и контактноконденсационный), при котором конечная прочность материала зависит не только от интенсивности и полноты гидратации составляющих его минералов, но и во многом от степени сближения частиц при формовании. Цементация вяжущего контактного твердения осуществляется мгновенно, сопровождается появлением достаточно прочных водостойких связей между его частицами, возникающих в результате действия поверхностных сил притяжения.

Фазовый состав новообразований при гидратационных процессах в системе «конвертерные шлаки – вода» подтвержден результатами выполненного рентгенофазового анализа (рис. 8).

Рис. 8. Рентгенограмма систем твердения на основе конвертерного шлака в 28-суточном возрасте твердения при В/Ш=0,Процессы структурообразования СТ определяются гидратацией двухкальциевого силиката (ларнита). Это приводит к преобладанию высокоосновных гидросиликатов кальция в составе новообразований, тем более что со временем степень гидратации белитовой составляющей увеличивается. Наличие в составе конвертерных шлаков оксида кремния -модификации (кристобалита) способствует их переходу в низкоосновные гидросиликаты типа CSH(B), тоберморит и ксонотлит. Образование низкоосновных гидросиликатов кальция в структуре гидратированных конвертерных шлаков объясняется также взаимодействием Ca(OH)2 как продукта гидратации -C2S с кварцем. При этом общее количество гидрогранатов увеличивается, что приводит к росту прочности исследуемого материала в поздние сроки твердения.

Установлено, что для достижения удельной поверхности 300 м2/кг (по ПСХ), для шлака требуется на 180 минут больше, чем для цементного клинкера, но на 60 мин меньше, чем для кварца. Достижение показателей удельной поверхности 400 и 500 м2/кг увеличивает время помола соответственно на 4 и часов. Поэтому удельная площадь поверхности равная 300 м2/кг признана оптимальной (рис. 9).

а в б Рис. 9. Гранулометрический состав конвертерных шлаков: а - общий вид фракций, 1- фр. 010, 2- Sуд=300 м2/кг, 3 - Sуд=400 м2/кг; б - изображение поверхности частицы шлака (увеличение х 3000); в - распределение по размерам частиц Sуд=400 м2/кг Для выявления оптимальных условий синтеза СТ твердение осуществлялось в воздушной и в водной среде (рис. 10). Установлено, что максимальная прочность образцов, твердевших на воздухе, составила 10,МПа, в водной среде – 11,2 МПа.

Измельчение шлака до удельной поверхности 300…400 м2/кг дало наиболее значимый прирост прочности. Дальнейшее увеличение тонкости помола способствовало незначительному росту прочностной активности конвертерного шлака, и было Рис. 10. Влияние тонкости помола конвер- признано нецелесообразным.

терных шлаков на активность СТ: 1 - полусухое формование с уплотнением ударом, твердение в водной среде; 2 - формование образцов с пригрузом, твердение в водной среде; - полусухое формование с уплотнением; 4 – формование образцов с пригрузом, твердение в воздушно-сухих условиях; ударом, твердение в воздушно-сухих условиях.

Важным моментом для выбора направлений использования конвертерных шлаков является значительный прирост прочности с течением времени. В результате прочность СТ двухлетнего возраста составила в среднем 12,МПа. Это подтверждает тот факт, что отвердевание систем определяет гидролиз и гидратация минералов, отличающихся медленным набором прочности.

Таким образом, на этапе исследования самостоятельной Рис. 12 - Кинетика набора прочностной активактивности конвертерных шлаков ности системами твердения на основе конверполучили СТ, прочностная актерных шлаков: 1 - Sуд = 400 м2/кг;

тивность которых в 28-дневный 2 - твердение в водной среде Sуд 300 м2/кг; 3 - твердение в воздушно-сухих условиях.

срок при удельной поверхности 300 м2/кг составляет 9 МПа, в двухлетний срок – 12,4 МПа. Резервом увеличения показателя активности является более тонкое измельчение (до 450 м2/кг), что приводит к увеличению прочности до 11,2 МПа (рис.12).

Известно, что с повышением температуры скорость многих химических реакций возрастает.

Благодаря этому при повышенных температурах образование гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроферритов кальция в коллоидном состоянии происходит значительно быстрее и инРис. 13. Прочность систем твердения в услотенсивнее, чем при обычных виях повышенных температур: 1 – при температурах. Поэтому системы В/Ш=0,12, 2 - при В/Ш=0,30, 3 – при автотвердения в первую очередь подклавной обработке (В/Ш=0,50).

вергались термоактивации.

Согласно результатам исследований за счет тепловлажностной обработки при температуре 60 - 80°С прочность системы была увеличена до 10,2 МПа.

Автоклавирование также является эффективным (прочность до 13 МПА), но при этом способе необходимо регулировать влажность смеси (рис.13).

Максимальное значение прочности было достигнуто при введении на стадии совместного помола шлака с комплексной минерально-химической добавкой «БИО-НМ» (12 МПа). Это обусловлено, по-видимому, наличием в ее составе аморфного кремнезема, который связываясь в процессе гидратации с Ca(OH)2, образовывал устойчивые новообразования в виде гидросиликатов кальция, способствовал уплотнению структуры вяжущей системы.

Среди щелочных активаторов наибольшее значение имели цементные вяжущие вещества и воздушная известь (рис. 14 и 15).

Полученные СТ имели прочность при сжатии до 24,МПа (при В/Т=0,12) и 24,0 МПа (при В/Т=0,30). С точки зрения максимального раскрытия потенциала конвертерных шлаков, рациональный расход активатора следует считать 20-40 %.

Положительное влияние сульфатной активации на гидравлические свойства шлаков было отмечено при расходе гипса в количестве 10%. Максимальное значение прочности в 12,9 МПа Рис. 14 – Выявление оптимального расхода возможно связано с тем, что активаторов при В/Т=0,3: 1 – портландцемент сульфат-ион служит катализатоЦЕМ I 42,5Н, 2 - портландцемент ЦЕМ I ром фазового перехода.

32,5Н, 3 – известь, 4 – гипс.

Учитывая влияние всех факторов на прочность систем твердения, было решено разработать оптимальные составы композиционных вяжущих на основе конвертерных шлаков. В качестве активатора твердения конвертерных шлаков использовался портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н производства Липецкого цементного завода. В качестве кислотного модифицирующего компонента использовался микрокремнезем, который является аспирационной пылью ферроРис. 15. Влияние количества извести и технолосплавного производства и предгических режимов на прочность СТ-I: 1 – ТВО при 150° С, 2- ТВО при 90°, 3 – при нормальных ставляет собой ультрадисперсусловиях.

ный материал. Химический состав отходов представлен в основном диоксидом кремния аморфной модификации (от 85%), средний размер частиц составляет 0,1-0,2 микрон.

Оптимизация состава композиционного вяжущего проводилась с использованием метода математического планирования. В ходе проведения экспериментальных исследований установили влияние дозировки компонентов смеси на прочность, плотность, сроки схватывания и морозостойкость вяжущего.

Результаты исследований показали, что прочностная активность композиционного вяжущего на основе конвертерных шлаков и аспирационной пыли (микрокремнезема) составляет не менее 42 МПа (при расходе портландцемента в количестве 23%), начало схватывания – 7 ч; конец схватывания – 9 ч; нормальная густота – 31,5 %, морозостойкость составила 300 циклов.

Для внедрения разработанных составов требуется высокотехнологичные и затратные способы подготовки конвертерных шлаков: тщательное отделение металлических примесей (в настоящее время в металлургии используется магнитная сепарация, оставляющая от 2 до 7% металла в шлаке), эффективное измельчение до удельной поверхности 400-500 м2/кг, жесткий контроль за химическим и минералогическим составом сырьевых продуктов, а также за строительно-техническими свойствами бетонов на основе таких систем твердения.

Задача, которая была решена на следующем этапе - систематизация подходов к выбору среди отходов металлургии комплексных добавок в цемент и получению на их основе смешанных цементов.

В этом случае применялся стандартный подход (ГОСТ 25094) к определению прочностной активности отходов. Образцы, изготовленные из конвертерных шлаков, микрокремнезема и отработанной формовочной смеси, показали прочность при сжатии равную соответственно 10,9, 14,8 и 10,5 МПа, что в среднем на 15-60% превысило аналогичный показатель состава с использованием в качестве добавки молотого кварцевого песка (как инертного компонента).

В результате были исследованы составы, в которых содержание портландцемента ЦЕМ I 42,5Н оставалось постоянным - 60%, а изменялось количество и сочетания отходов металлургии (рис. 16).Эти данные позволили использовать конвертерные шлаки в качестве активной минеральной добавки в цемент. Оптимальным оказалось сочетание шлаковой пемзы и конвертерных шлаков, СТ на основе которых показали прочность 45,3 МПа. Методами электронного микрозондового исРис. 16. Кинетика набора прочности цементследования и рентгеноструктурного но-шлаковыми композициями с использоваанализа установлено, что в системе нием: 1 – шлаковой пемзы (20%) и конвертерных шлаков (20%), 2 – гранулированных шла- цемент - песок наблюдается зональков (20%) и конвертерных шлаков (20%), 3 - ное расположение продуктов гидрагранулированных шлаков (40%), 4 – конвертации, а в системе цемент-шлак оттерных, 5 – конвертерных шлаков (20%) и лимечается равномерное распределетого шлакового щебня (20%), шлаков.

ние гидроалюмосиликатных фаз и отсутствие портландита как самостоятельной фазы.

Далее была поставлена задача увеличения огнеупорности смесей на основе цементов (портландцемент - ПЦ, шлакопортландцемент - ШПЦ, высокоглиноземистый цемент - ВГЦ) и отходов, имеющих высокую огнеупорность (доменный шлак, шамот, гидрат глинозема). Результаты исследования влияния тонкомолотых добавок на огнеупорность цементных вяжущих представлены на рис.

17 и 18.

Введение в портландцемент до 30 % добавки из молотых шлаковых отсевов повышает огнеупорность смеси до 1500°С, а при большем ее содержании этот показатель снижается.

Введение добавки шамота к шлакоРис. 17 – Огнеупорность жаростойких компортландцементу резко снижает огпозиций на основе шлакопортландцемента неупорность смеси с 1600 до 1470°С, и:1 — гидрата глинозема, 2 —шамота, 3 — поэтому их совместное применение в доменных шлаков составах жаростойких бетонов нецелесообразно.

Добавка из гидрата глинозема, имеющая огнеупорность 1850°С, повышает огнеупорность высокоглиноземистого цемента. Оптимальным следует признать количество этой добавки 30 %, что позволяет достичь огнеупорности смеси 1800°С.

Известно, что принцип гидротермального синтеза определяет широкие возможности для наиболее полного и комплексного использования конвертерных шлаков и других Рис. 18 - Огнеупорность систем на основе видов металлургических отходов.

ПЦ и ВГЦ: 1 -ВГЦ + гидрат глинозема, 2 - Установлено, что оптимум ВГЦ + шамот, 3 - ПЦ + гидрат глинозема, 4 - массовой доли СаОакт (и соответстПЦ + шамот, 5- ПЦ + шлак.

венно этому оптимальная цементация материала) силикатного микробетона составляет для конвертерных шлаков с удельной площадью поверхности частиц 300 м2/кг - 16-17 %, для Sуд =400 м2/кг - 17,5 -18,5 % и Sуд = 500 м2/кг - 23,5-24,5 %. Величина максимальной прочности при этом соответственно 23-МПа, 27-29 МПа и 32-33 МПа.

Известно, что тонкомолотые отходы производства влияют на свойства битума, в частности на вязкость и растяжимость (рис. 19).

Рис. 19. Зависимость вязкости и растяжимости битумов от содержания тонкодисперсной добавки из отходов металлургии: 1 –отсевы известняка, 2 – аспирационная пыль известкового хозяйства, 3 – конвертерные шлаки, 4 – микрокремнезем, 5 – шлам аглофабрики.

Ферромагнитный наполнитель из тонкомолотого шлака и продуктов обработки стальных изделий на наждачном круге в полимерных композициях выполняет две функции. Во-первых, он упрочняет матрицу как обычный наполнитель. А во-вторых, он является элементом воздействия параметров локального магнитного поля на МГЭКМ, в результате чего можно менять его вязкость и уменьшать давление нагнетания на величину объемной магнитной силы.

Вовлечение зернистых отхоРис. 20. Зависимость прочности от степени на- дов в структурообразование строиполнения ФАМ. Время действия 1- при t=тельных композитов СК на основе мин.; 2- при t=1 мин.; 3- при t=3 мин.; 4- при СТ-I и СТ-II является актуальной t=5 мин.

задачей. В ЦентральноЧерноземном регионе РФ высокопрочный щебень и крупный песок являются привозным материалом.

Отходы металлургии являются значительным резервом обеспечения строительной индустрии заполнителями для бетонов. Конвертерные шлаки в силу их специфических особенностей в качестве песка и щебня применяются редко. Недостаточные объемы их использования обусловлены, главным образом, наличием силикатного распада и содержанием металла до 10 %.

По результатам наших исследований была предложена технологическая схема переработки конвертерных шлаков для их максимального использования.

Согласно этой схеме, шлаки, хранившиеся в отвалах более трех лет, подвергаются фракционированию с выделением частиц 0-5 мм и 5-20 мм, первая из которых используется в качестве песка и минерального порошка в композитах общестроительного назначения, а вторая – в качестве материала для строительства оснований и укрепленных конструктивных слоев дорожных одежд. Шлак, хранившийся в отвалах менее трех лет, на начальной стадии также фракционируется: фракция 0-10 мм используется в системах твердения, а фракция >40 мм дробится. Продукты дробления используются в составе минеральной части асфальтобетонов или в основаниях и насыпях высотой.

Результаты физико-механических испытаний составов строительных растворов с использованием песка из конвертерных шлаков показали, что прочность образцов на шлаковом песке ниже, чем прочность образцов на Вольском песке.С повышением размера зерен шлака прочность при всех равных условиях повышалась примерно на 20-30% (максимальную прочность имели образцы 29,6 МПа при ТВО фракции 0,315 при отношении Ш/Ц равным 1:4). При оптимальных параметрах (применяемые в качестве мелкого заполнителя конвертерные шлаки имели фракционный состав - 2,5-1,25мм - 35%, 0,63-0,314мм - 40%, 0,14-<0,14мм - 25%; Ц/Ш – 4:1, В/Ц =0,83) была получена марка строительных растворов 250 с значительным запасом прочности.

Технология и свойства композитов общестроительного назначения на основе разработанных систем твердения Составы сухих строительных смесей Определены оптимальные дозировки основных модифицирующих добавок и рациональные составы сухих смесей для наливных полов ЦЕМ I 42,5 Н – 30%, конвертерные шлаки (фракция 0-0,315 мм) – 10%, конвертерные шлаки (Sуд=400 м2/кг) – 10%, кварцевый песок – 38%, гранитные отсевы (фракция 3-мм) – 9%, эфир целлюлозы Walocel – 0,02%, суперпластификатор Melment – 0,8%, антивспениватель Agitan – 0,1.

Цементные мелкозернистые бетоны Для проектирования состава вибропрессованного мелкозернистого бетона использовался экспериментально-теоретический метод расчета, предложенный Л.И. Дворкиным и В.В. Житковским. Конвертерные шлаки было решено использовать в качестве мелкого заполнителя оптимального гранулометрического состава и как компонент композиционного вяжущего на основе цемента.

В качестве песка было решено использовать конвертерные шлаки, отсевы литого шлакового щебня и гранитные отсевы. Установлено, что в качестве мелкого заполнителя необходимо использовать конвертерный шлак оптимального гранулометрического состава в соотношении 1:3.

Изменение прочностных характеристик мелкозернистых бетонов во времени показано на рис. 21.

В качестве базовых использовались два состава, отличающихся количеством компонентов (в первом использовался только цемент, песок и вода, а во втором – обязательно вводился суперпластификатор Реламикс-Н в количестве 0,4 % от массы цемента, =10 %, =1,054 г/см3) и содержанием этих компонентов в смеси. В первой серии образцов конвертерные шлаки вводились сверх массы вяжущего, во второй – вместо цемента.

В условиях ОАО «Завод Железобетон» были внедрены разработанные составы, на основе которых изготовлена тротуарная плитка марки Ф15.7 (в количестве 2м2). Изделия прошли стандартные заводские испытания. Физикомеханические свойства оптимального состава мелкозернистого композита: плотность - 2458 г/см3, прочность при сжатии 35,6 МПа, Рис. 21 Кинетика набора прочности мелководопоглощение - 6,1%, морозозернистыми бетонами: 1 – многостойкость – 400 циклов. Кроме токомпонентный состав, тонкодисперсный го, была решена проблема высошлак как активный наполнитель цемента, 2- лов и более равномерной объемто же, тонкодисперсный шлак как заменитель цемента, 3 – состав без пластификатора, тон- ной окраски плитки. Экономичекодисперсный шлак как активный наполниский эффект составил 196 рублей тель цемента, 4- то же, тонкодисперный шлак на 1м3 бетона (рис. 22).

как заменитель цемента Рис. 22. Испытание тротуарной плитки на конвертерном шлаке Также были внедрены составы мелкозернистых бетонов в заводских условиях ООО «Техно-Серик», на основе которых изготовлена партия тротуарных плит «Катушка» серия 1Ф 7.7 в объеме 1000 м2. Средняя плотность – 21кг/м3, водопоглощение по массе - 4,29%, водопоглощение по объему – 9,51%, марка по прочности при сжатии – М400, морозостойкость - F200, истираемость – 0,61 г/см2.

Показано, что при введении конвертерных шлаков, содержащих полиморфную модификацию -кварца, увеличивается активность кремнезема по отношению к Са(ОН)2, выделяющемуся при гидратации клинкерных минералов, следствием чего является повышение декоративных качеств тротуарной плитки.

Силикатные автоклавные бетоны В результате использования отходов в составах плотных силикатных бетонов прирост прочности составляет от 5 до 40%.

Испытания на морозостойкость показали, что силикатный бетон оптимальных составов выдерживает испытания на морозостойкость до 300 циклов.

Водопоглощение во всех составах повышается незначительно и для оптимальных составов составляет в среднем 6,9%.

Колебания прочностных Рис. 23. Влияние расхода добавок из отходов на прочность при сжатии силикатных бетонов: 1 – показателей силикатного бетона замена извести конвертерным шлаком (в % от оптимального состава находятся массы вяжущего), 2 – замена кремнезема микров пределах нормы, а с учетом токремнеземом (в % от массы вяжущего), 3 – замена го, что в промышленных условикварцевого песка формовочной смесью (в % от ях отходы металлургии будут массы заполнителей) усредняться по составу и свойствам, возможность получения некачественных силикатных бетонов снижается.

Это подтвердили промышленные испытания на заводе силикатного кирпича ОАО «Липецкий комбинат силикатных изделий» (рис. 23). Оптимизация параметров технологии производства силикатного кирпича позволила:

а) стабилизировать прочность сырца на уровне 0,50-0,55 МПа, прочность готового кирпича на уровне 25 МПа при использовании вяжущего с удельной поверхностью 350 м2/кг;

б) улучшить формовочные свойства силикатной смеси и внешний вид кирпича за счет увеличения содержания тонкомолотого компонента;

г) снизить расход извести от 20 до 130 кг на 1000 штук кирпича.

Следующим этапом доказали возможность использования отходов металлургии при производстве газосиликатных изделий.

Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что оптимальное количество конвертерного шлака, вводимого в состав шлакобетонной смеси без снижения марки по прочности и плотности должно составлять не более 50% от массы вяжущего. При таком содержании шлака в составе получаемый материал имел прочность 2,62 МПа и плотность массива 4кг/м3, обеспечивающую коэффициент теплопроводности равный 0,1Вт/(м°C).

Кроме того, время и характер протекания химической реакции приближены к оптимальным значениям равным 36 минутам (рис. 24). В результате чего ячеистый бетон характеризуется мелкой и относительно равномерной пористостью с закрытыми порами (рис. 25).

При дальнейшем увеличении содержания конвертерного шлака в составе происходит ухудшение структуры материала вследствие низкой температуры смеси при росте массива.

Поиск материалов для земляного полотна автомобильных дорог, способных эффективно уплотняться при существующих технологиях укатки, является одной из главных Рис. 24. График зависимости времени протекания химической реакции от температуры задач дорожного строительства.

смеси растущего массива Так, прирост степени уплотнения 1 – 75% извести, 25% конвертерного шлака;

материала на 1% приводит к увели 2 – 50% извести, 50% конвертерного шлака;

чению прочности основания дороги 3 – кривая оптимального протекания реакна 10%.

ции;

4 – 0% извести, 100% конвертерного шлака;

а б Рис. 25. Макроструктура ячеистых бетонов с 50%-ным содержанием конвертерного шлака от массы вяжущего при разном увеличении Дорожные бетоны В Липецке был реализован первый опыт использования в качестве материала земляного полотна и насыпи высотой 12 метров конвертерных шлаков (рис. 26).

Они применялись в двух вариантах: в виде песчано-щебеночной смеси фракции 0 – 10 мм и фракции 0 – 90 мм. При этом в составе второго варианта щебня диаметром более 90 мм было 4%. Марка конвертерного щебня по прочности составляла 1200 и морозостойкости F 150.

Технология устройства насыпи и земляного полотна включала послойное наращивание насыпи из разных по зерновому составу слоев. Состав щебеночно- песчаной смеси из шлаков фракции 0 – 10 мм способствовал повышению эффективности уплотнения материала насыпи до следующих показателей:

коэффициент уплотнения 0,98, а величина относительного коэффициента уплотнения составлила 1,5.

В процессе устройства насыпи и земляного полотна дороги производился контроль за физикомеханическими характеристиками материала. При этом отбор проб производился на пяти опытных участках.

Через год и пять лет после эксплуатации дороги были проведены отбор образцов конвертерных шлаков из шурфов насыпи. Установлено, что матеРис. 26. Общий вид дороги на насыпи риал насыпи представляет собой комвысотой 12 м из конвертерных шлаков позит, имеющий среднюю прочность на сжатие около 7 МПа, а испытания его на устойчивость против всех видов распада выявляли среднеустойчивую структуру.

Выявлено, что с использованием тонкодисперсных конвертерных шлаков можно получить активированные минеральные порошки. Конвертерные шлаки вводились в состав асфальтобетонной смеси и щебеночно-мастичного асфальтобетона как в естественном, так и в активированном виде. Результаты испытаний показали соответствие всех показателей нормативным требованиям.

В элементах конструкций большинства дорожных одежд автомобильных дорог в г. Липецке использовались доменные и конвертерные шлаки. Комплексный показатель транспортно-эксплуатационного состояния дорожных покрытий учитывает целый ряд характеристик, отражающих эффективность материала в конструкции. Результаты определения сцепных качеств дорожных покрытий показали, что в случае использования шлаковых заполнителей, сцепные качества увеличиваются от 45% до 54%. Скользкость при этом снизилась с 31,2% до 22,5%. Но особое внимание должно уделяться обеспечению надлежащего водоотвода и соблюдению технологии производства работ.

Внедрение разработанных составов показало хорошие результаты при устройстве покрытий городских дорог г. Липецка, а также верхнего асфальтобетонного покрытия дороги III категории «Скорняково-Гагарино» в Задонском районе Липецкой области. Проверка состояния покрытия через год эксплуатации доказала правильность выбранных компонентов: покрытие сохранилось без видимых дефектов, трещин и ямок.

Композиционные строительные материалы специального назначения Жаростойкие бетоны Установлено, что прогнозирование температуры применения жаростойких бетонов на основе отходов металлургической промышленности, с достаточной для практических целей точностью, может осуществляться по диаграммам состояния силикатных систем.

При изготовлении жаростойких бетонов на заполнителях из литого шлакового щебня была обнаружена его склонность к растрескиванию уже при температурах 350 - 400°С. Установлено, что причинами разрушения являются включения магнезиальных минералов: окерманита, мервинита и монтичелита, склонных к полиморфным превращениям в твердой фазе. Шлакопемзовые заполнители не содержат указанных минералов вследствие быстрого охлаждения расплава. Поэтому в качестве крупного заполнителя преимущественно использовали шлаковую пемзу и шамот.

В качестве вяжущего вещества применялся портландцемент, расход был фиксированным и составлял 450 кг на 1 м3 бетонной смеси, а наполнители вводились за счет снижения расхода заполнителей. Перерасчет состава производился на фактическую среднюю плотность. Пластификатор С-3 вводили в виде 5 %-ного водного раствора, имеющего плотность по ареометру 1,021 г/см3.

Расход пластификатора С-3 26 кг на 1 м3 бетонной смеси составлял 0,3 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество добавки.

Наибольшую плотность, прочность и термостойкость обеспечивает добавка гидрата глинозема, что, очевидно, объясняется высокой ее активностью связывания гидрооксида кальция, выделяющегося при твердении цементного камня.

При этом остаточная прочность достигает 60 – 70 % против 49 % у бетонов со шлаковой и шамотной добавками. Бетоны с добавкой из гидрата глинозема имеют наибольшую термостойкость, достигающую 30-33 цикла водных теплосмен, с другими добавками -24-26 циклов, в то время как без добавок — всего 18 циклов.

ВГЦ, имеющий огнеупорность 1680°С, применялся в жаростойких бетонах на заполнителях из боя шамотных огнеупоров с температурой службы 1400 - 1500°С. В качестве тонкомолотой добавки применяли молотый шамот из отходов алюмосиликатных огнеупоров, а также гидрат глинозема, обладающий максимальной огнеупорностью. Добавки вводили за счет снижения расхода песка из шамота, оставляя фиксированным расход шамотного щебня.

Остаточная прочность после обжига при температуре 800°С у бетонов на высокоглиноземистом цементе и заполнителях из боя шамотных огнеупоров достигает 62 % при использовании оптимального количества наполнителя из гидрата глинозема. Бетоны с этой добавкой имеют и максимальную термостойкость - 50 циклов водных теплосмен, в то время как с добавкой из шамота - циклов.

Внедрение разработанных оптимальных составов жаростойких бетонов на заполнителях из отходов металлургической промышленности осуществлялось с 2002 по 2004 гг. на предприятии ОАО «НЛМК» при реконструкции и капитальных ремонтах тепловых объектов. Жаростойкие бетоны на основе шамотных заполнителей на ВГЦ применялись для изготовления футеровок утеплительных крышек сталеразливочных ковшей с температурой применения 1500°С.

Бетоны на шамоте и ПЦ применялись для изготовления подвесных экранов литейного двора ККЦ-2, устанавливаемых на пути следования сталеразливочных ковшей с расплавом от конвертеров до установки непрерывной разливки стали. Конструкции железобетонных навесных щитов, по нашей рекомендации, изготовлялись из шлакопемзобетонов на ШПЦ или ПЦ с тонкомолотой добавкой из гидрата глинозема или при его отсутствии из молотого боя шлаковых отсевов из шлаковой пемзы и литого шлакового щебня, взятых в соотношении 1 : 1 по массе.

Внедрение шлакопемзобетонов оптимальных составов осуществлялось также для изготовления сборных железобетонных конструкций элементов боровов при реконструкции коксовой батареи М 1 коксохимпроизводства ОАО «НЛМК».

Вначале блоки боровов изготовляли из жаростойкого шлакопемзобетона без наполнителей. Но из-за плохой удобоукладываемости бетонной смеси на пористых заполнителях изделия имели пористую шероховатую поверхность, не обеспечивали требуемую точность размеров, что нарушало герметичность стыковки блоков в боровах коксовой батареи. Поэтому по нашей рекомендации в состав бетонов для боровов стали вводить наполнитель из гидрата глинозема и суперпластификатор С-З для повышения пластичности бетонной смеси. Общий объем бетона для изготовлений всех элементов блоков боровов и плит выстилки коксовой батареи составил более 730 м3(рис. 27).

Рис. 27. Внедрение составов жаростойких шлакопемзобетонов По результатам внедрения был составлен технологический регламент на изготовление сборных железобетонных конструкций боровов из жаростойкого шлакопемзобетона оптимального состава и получены два патента в 2004 и 2011 гг. Экономический эффект от внедрения конструкций боровов в сборном варианте за счет снижения стоимости исходных материалов и трудозатрат по сравнению с монолитными бетонами на заполнителях из андезита или базальта, составил более 160 тыс. рублей. Если учесть ускорение ввода в действие коксовой батареи на две недели, по сравнению с возведением ее в монолитном варианте, то за счет увеличения объемов производства кокса экономический эффект составляет свыше 10 млн. долларов.

Магнитные герметизирующие эпоксидные материалы (МГЭКМ) с ферромагнитным наполнителем из отходов производств Процесс нагнетания МГК в трещины на контакте металл-бетон в железобетонных конструкциях производится под воздействием локального магнитного поля с величиной магнитной индукции в пределах 0,01-0,02 Тл. Изменением индукции магнитного поля в небольших пределах можно регулировать вязкость МГК, уменьшая ее для нагнетания в узкие трещины и увеличивая для удержания МГК в широких и вертикальных пустотах.

Анализ экспериментальных данных позволил сделать следующие выводы:

1. МГК с наполнителями из конвертерных шлаков и продуктов обточки стальных изделий на наждачном круге являются малонаполненными композитами, так как оптимум свойств у них наблюдается при объемной концентрации наполнителя в матрице Vн/V=0,1-0,2.

2. Конвертерные шлаки по сравнению с продуктами обточки лучше упрочняет полимерную матрицу МГК, однако он обладает менее значительными магнитными свойствами.

Технологические и технические решения по производству строительных композитов на основе техногенных продуктов пирометаллургии Технологии производства таких материалов не должны быть ориентированы на простую замену традиционных сырьевых компонентов без изменения технологических режимов. Необходимым является учет особенностей влияния состава техногенного продукта на процессы технологии и структурообразования материала;

Изменения существующих заводских технологий могут касаться: требований к составу и состоянию отходов; предварительной подготовки отходов для приведения их в состояние, наиболее удобное для последующих технологических операций; состава сырьевой смеси, адаптированной к химическому и минералогическому составу компонентов; технологических режимов формования, уплотнения термообработки и др. технологических переделов.

Необходимость технико-экономического обоснования альтернативных технологических схем с выбором наиболее эффективной технологии.

Совокупность свойств и характеристик композита формирует интегральный показатель эффективности проектируемогоматериала, который в общем виде можно представить следующей функциональной зависимостью:

Э = f(э1, э2,.., эn), где характеристики э1, э2,..,эn являются показателями функциональной эффективности (прочность, долговечность, специальные свойства), экологической безопасности, экономической эффективности производства и др. (рис. 28).

Рис. 28. Критерии эффективности строительных композитов Внедрения результатов настоящих исследований формирует территориально-промышленных комплексов региона (рис. 29).

МЕТАЛЛУРГИЯ – целевое производство 1.

Цементная про- Промышленность по производству Дорожное строи мышленность строительных материалов, изделий тельство 2.

и конструкций СТРОЙИНДУСТРИЯ – отходоперерабатывающая отрасль Рис. 29 Образование территориально-промышленного кластера, нацеленного на строительнотехнологическую утилизацию отходов Основные выводы 1. Разработаны методологические принципы комплексного подхода к созданию эффективных систем твердения и строительных композитов на основе отходов металлургии, которые базируются на концепции экологии и устойчивого развития, нацеленные на создание биосферно-совместимой среды обитания человека; концепции повышения эффективности природно-техногенного ресурсного потенциала территории; рассмотрении природного сырья и техногенных отходов как технико-экономической и экологической альтернативы; необходимости включения мониторинга ресурсной среды региона в инвентаризацию и классификацию техногенных отходов; концепция формирования территориально-промышленных комплексов (ТПК) региона.

2. Обобщены и развиты теоретические представления о механизмах участия техногенных продуктов в структурообразовании систем твердения и строительных композитов. При этом синтез систем твердения регулировался с помощью оптимизации химического и минералогического составов техногенного сырья и смесей на их основе, анализа структур СТ (количественного и морфологического состава новообразований, а также характера пористости), и управления технологическими параметрами.

3. Выявлен строительно-технологический потенциал основных отходов металлургии, определяющий эффективные области их применения в стройиндустрии. Протестированы неисследованные малоиспользуемые крупнотоннажные отходы, к числу которых отнесены конвертерные шлаки. На основе методологии системного тестирования и диагностики свойств установлено, что в структурообразовании строительных композитов участвует тонкодисперсная силикатная (неметаллическая) составляющая конвертерных шлаков с формированием систем твердения разного уровня, металлическая часть, обладающая ферромагнитными свойствами, с формированием полимерных магнитных композиций, и зернистые шлаки с формированием композитов общестроительного и специального назначения.

4. Обоснована система характеристик управления и регулирования строительно-технических свойств систем твердения на основе отходов металлургии. Экспериментально подтверждена структурообразующая роль в строительных композитах активной тонкодисперсной, зернистой силикатной и ферромагнитной составляющих конвертерных шлаков.

5. На основе научных концепций и закономерностей структурообразования строительных материалов, а также в результате реализации комплексного подхода с учетом целевой направленности решаемой проблемы, получены системы твердения разного уровня с прочностной активностью от 2,85 до 43 МПа, в синтезе которых используются различные приемы (от активации вяжущих свойств техногенного сырья до механического смешивания с традиционными вяжущими веществами) на основе конвертерных шлаков и других отходов металлургии, позволяющие применять их в широком спектре строительных композитов.

6. С помощью диаграмм состояния и определения огнеупорности отходов металлургии, составлены жаростойкие композиции на основе шлаковой пемзы, отсевов шамота, гидрата глинозема и др., эффективно работающие в условиях высоких температур (от 700 до 1800°С).

7. Выявлены особенности зернистых техногенных продуктов, позволяющие максимально эффективно включать их в состав строительных композитов общестроительного и специального назначения.

8. Сформулированы принципы конструирования составов на основе техногенных продуктов, позволяющие максимально использовать полезный потенциал такого сырья.

9. Разработаны принципы технологии использования отходов металлургии. Обоснованы положения создания эффективных материалов и изделий на основе отходов металлургии, учитывающие особенности техногенного сырья.

Основные положения диссертации в полной мере опубликованы в следующих работах:

1. Определение оптимальных составов жаростойких шлакобетонов с помощью планирования эксперимента/Г.Е. Штефан, М.А. Гончарова, А.Д. Корнеев [и др.]//Огнеупоры и техническая керамика. №1. 2005. С. 34-39. (Лично автором выполнено 3 с).

2. Влияние наполнителей на свойства жаростойких шлакопемзобетонов для тепловых агрегатов /Г.Е. Штефан, М.А. Гончарова, А.Д. Корнеев [и др.]//Огнеупоры и техническая керамика. №4. 2005. С. 32-36. (Лично автором выполнено 3 с).

3. Гончарова М.А. Проектирование и подбор оптимальных составов жаростойких шлакобетонов//Строительные материалы. 2007. № 10. С. 10-12.

4. Расчет параметров дискретного армирования сталефибробетона / А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова [и др.]//Строительные материалы.

2007. №6. С.72-74. (Лично автором выполнена 1 с).

5. Магнитные герметизирующие композиции / А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова [и др.] //Строительные материалы. 2007. №3. С.42-44. (Лично автором выполнена 1 с).

6. Гончарова М.А. Применение принципов нанотехнологии при получении композиционных шлаковых стр. материалов // Строительство и архитектура:

Научный Вестник Воронежского государственного архитектурностроительного университета. Научный журнал. 2008. Выпуск №3 (11). С. 6167.

7. Корнеев А.Д., Гончарова М.А., Копейкин А.В. Физико-химические исследования вяжущих свойств конверторных шлаков // Вестник Волгоградского Государственного Архитектурно-строительного университета. Научнотеоретический и производственно-практический журнал. Волгоград, ВолГАСУ.

2009.С 109-112. (Лично автором выполнено 2 с).

8. Гончарова М.А. Использование конвертерных шлаков в производстве материалов для дорожного строительства // Строительные материалы. 2009. №7.

С. 26-28.

9. Гончарова М.А., Бондарев Б.А., Корнеев А.Д. Кристаллические металлургические шлаки в дорожном строительстве // Строительные материалы. 2009.

№11. С. 23-26. (Лично автором выполнено 2 с).

10. К проблеме биотехносферной совместимости регионов с развитой металлургической промышленностью / Е.М. Чернышов, М.А. Гончарова, А.Д. Корнеев [и др.]// Строительство и реконструкция. Известия ОрелГТУ, серия «Строительство. Транспорт». 2009. №5/25(573). С. 68-71. (Лично автором выполнено 2 с).

11. Бочарников А.С., Гончарова М.А., Глазунов А.В. Герметики на эпоксидной основе с ферромагнитными свойствами // Строительные материалы. 2010. №1.

С. 66-67. (Лично автором выполнено 0,5 с).

12. Исследование свойств жаростойких бетонов с наносодержащими добавками / А.Д. Корнеев, Г.Е. Штефан, М.А. Гончарова [и др.]// Вестник БГТУ им. Шухова. № 2. 2010. С. 16-20. (Лично автором выполнено 3 с).

13. Гончарова М.А. Системы твердения и строительные композиты на основе конвертерных шлаков// Монография. Воронеж. ВГАСУ, 2012. 138 с.

14. Гончарова М.А., Корнеев А.Д., Бондарев Б.А. Строительные композиционные материалы на основе шлаковых отходов//Монография. Липецк: ЛГТУ, 2002. 60 с. (Лично автором выполнено 50 с).

15. Асфальтобетоны на шлаковых заполнителях / М.А. Гончарова, Б.А. Бондарев, Г.Е. Штефан // Монография. Липецк. ЛГТУ, 2005. 181 с. (Лично автором выполнено 50 с).

16. Гончарова М.А., Бочарников А.С., Глазунов А.В. Магнитные герметизирующие эпоксидные композиционных материалы с наполнителями из отходов производств // Под ред. А.С. Бочарникова. – Липецк: Издательство ЛГТУ, 2009.

159 с. (Лично автором выполнено 60 с).

17. Композиционные материалы в условиях повышенных температур/ Гончарова М.А., Корнеев А.Д., Штефан Г.Е. [и др.]// Монография. Липецк. ЛГТУ, 2012. 155 с. (Лично автором выполнено 100 с).

18. Гончарова М.А., Корнеев А.Д., Корченов Ю. А. Шлаковые композиты на основе отходов металлургического производства // Перспективы развития лесного и строит. комплексов, подготовка инж. и научных кадров на пороге 21 века: сб. междунар. техн. конф. Ч 2. Брянск, 2001. С.22-23. (Лично автором выполнено 1 с).

19. Гончарова М.А. Применение отсевов литого шлакового щебня для изготовления изделий крупнопанельного домостроения // Сб. науч. трудов преподавателей и сотрудников, посвященный 45-летию ЛГТУ. Ч.2. Липецк: ЛГТУ, 2001. С. 140-142.

20. Гончарова М.А., Корнеев А.Д., Сапронов Н.Ф. Жаростойкие бетоны на основе отходов металлургического комплекса //Сб. трудов Всероссийской науч.техн. конф., посвящ. 40-летию строит. факультета Мордовского гос. университета. Саранск, 2003. (Лично автором выполнено 2 с).

21. Корнеев А.Д., Сапронов Н.Ф., Гончарова М.А. Исследование влияния аспирационной пыли силикомарганца на свойства жаростойких бетонов // Актуальные проблемы современного строительства: сб. материалов XXXII Всероссийской науч.-техн. конф. Ч.I. Пенза, 2003. С.22-23. (Лично автором выполнено 0,5 с).

22. Исследование причин разрушения жаростойких бетонов на основе литого шлакового щебня / Н.Ф. Сапронов, М.А. Гончарова, Г.Е. Штефан [и др.]// Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии: сб. трудов V междунар. науч.-техн. конф. Тула, 2004. С.72-73. (Лично автором выполнено 1 с).

23. Минералогический состав жаростойких бетонов на основе шлакопемзовых отходов / О.В. Бобоколонова, М.А. Гончарова, А.Д. Корнеев [и др.] // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии: сб. трудов V междунар. научно-технич. конф. Тула, 2004. С.7-8. (Лично автором выполнено 1 с).

24. Внедрение жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе и заполнителях из боя шамотных огнеупоров для крышек сталеразливочных ковшей / Н.Ф. Сапронов, А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова [и др.] // Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов: сб. трудов междунар. науч.-практ.

конф. Йошкар - Ола, 2004. С. 302-307. (Лично автором выполнено 2 с).

25. Внедрение жаростойких шлакопемзобетонов для боровов коксохим. производства / М.А. Гончарова, Г.Е. Штефан, А.Д. Корнеев [и др.] // Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов: сб. трудов междунар. науч.практ. конф. Йошкар-Ола, 2004. С. 308-312. (Лично автором выполнено 2 с).

26. Рациональное использование боя шамотных огнеупоров в жаростойких бетонах для экранов и щитов литейного двора / М.А. Гончарова, О.В. Бобоколонова, Г.Е. Штефан, А.Д.Корнеев // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: сб. трудов IV междунар.

науч.-техн. конф. Ч 1. Волгоград, 2005. С. 135-139. (Лично автором выполнено 50 с).

27. Патент 2272013 РФ, МПК С04 В38/08. Бетонная смесь / Г. Е. Штефан, О.В. Бобоколонова, А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова: заявитель и патентообладатель - ЛГТУ. - № 20041130806/03; заявл. 20.10.2004; опубл. 20.03.2006, Бюл.

№8. – 4 с.

28. Гончарова М.А. Технологии с использованием отходов промышленности в производстве строительных материалов и изделий // Внедрение в производство чистых технологий: сб. науч. трудов. Липецк, 2005. С. 19-22.

29. Гончарова М.А., Штефан Г.Е., Корнеев А.Д. Прогноз службы жаростойких бетонов на основе огнеупорных отходов по температуре плавления исходных компонентов // Оценка риска и безопасность строительных конструкций: тезисы докладов первой междунар. науч.-практ. конф. том II. Воронеж, 2006.

С.124-127.

30. Составы сухих строительных смесей с использованием отходов металлургической промышленности / М.А. Гончарова, А.В. Копейкин, А.О. Проскурякова [и др.] // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. статей науч.-практ. конф. Липецк, 2006. С. 12-15. (Лично автором выполнено 2 с).

31. Гончарова М.А. Использование шлаковых отходов ОАО «НЛМК» в производстве строительных материалов //Сб. статей науч.- практ. конф. Липецк.

2006. С. 15-20.

32. Устойчивость откосов земляного полотна городской автомобильной дороги, отсыпанной из конвертерных шлаков / Б.А. Бондарев, А.Д. Корнеев, М.А.

Гончарова [и др.] // Геотехнические проблемы строительства, реконструкции и восстановления надежности зданий и сооружений: материалы междунар. науч.техн. конф. Липецк, 2007. С. 90-94. (Лично автором выполнено 2 с).

33. Активность и устойчивость конвертерных шлаков, используемых при устройстве насыпи в г. Липецке / М.А. Гончарова, А.Д. Корнеев, Б.А. Бондарев [и др.] // Материалы междунар. науч.-техн. конф. Липецк, 2007. С.118-120. (Лично автором выполнено 1 с).

34. Исследование основных физических свойств конвертерных шлаков, используемых в качестве основания автомобильных дорог / М.А. Гончарова, А.С. Бочарников, В.Г Соловьев [и др.] // Материалы междунар. науч.-техн. конф. Липецк, 2007. С. 141-146. (Лично автором выполнено 4 с).

35. Гончарова М.А. Проектирование и подбор оптимальных составов строительных композитов на основе отходов металлургического производства // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. трудов междунар. науч.-практ. конф. Липецк, 2007. С. 9 – 16.

36. Гончарова М.А. Использование отходов промышленности в составах жаростойких бетонов на портландцементе // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. трудов междунар. науч.практ. конф. Липецк, 2007. С. 16 – 23.

37. Гончарова М.А., Никишева С.И. Исследование возможности применения высокодисперсных отходов металлургического производства для получения ячеистых бетонов // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. трудов междунар. науч.-практ. конф. Липецк, 2007. С. 100 – 105. (Лично автором выполнено 4 с).

38. Гончарова М.А., Корнеев А.Д. Выбор наполнителя в составах мастичных композиций из отходов металлургии // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. трудов междунар. науч.-практ.

конф. Липецк, 2007. С. 119 – 122. (Лично автором выполнено 2 с).

39. Гончарова М.А., Шорстов А. М. Исследования влияния шлаковых наполнителей на свойства пенополимербетонов // Интернет-вестник ВолГАСУ. Политематическая сер. 2007. Вып. 2 (3). (Лично автором выполнено 1 с).

40. Гончарова М.А., Корнеев А.Д. Оптимизация составов жаростойких шлакопемзобетонов на основе элементов нанотехнологий // Вестник ЛГТУ – ЛЭГИ.

№1(15). 2007. С.73-80. (Лично автором выполнено 5 с).

41. Компьютерный способ оценки структурообразующих характеристик композиционных материалов / А.С. Бочарников, А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова [и др.]// Вестник Центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук: период. научн. издание. Выпуск 6, ВоронежТверь: РААСН; ТГТУ, 2007. С. 68 – 70. (Лично автором выполнено 1 с).

42. Гончарова М.А. Разработка и проектирование составов футеровочных бетонов для фурм в сталеплавильном производстве // Эффективные строительные конструкции: теория и практика: сб. статей VII междунар. науч. – техн. конф., посвященной 50-летию ПГУАиС. Пенза, ПГУАиС, 2008. С. 174 – 176.

43. Бочарников А.С., Гончарова М.А., Глазунов А.В. Наполнители для магнитных герметизирующих композиций из отходов производства // Вестник Центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук: период. науч. издание. Воронеж-Липецк: РААСН; ЛГТУ, 2008. С. 116 – 121. (Лично автором выполнено 3 с).

44. Копейкин А.В., Гончарова М.А. Составы сухих строительных смесей для устройства безыскровых полов с использованием отходов местной промышленности // Наука и инновации в строительстве: материалы международного конгресса. Том I Современные проблемы строительного материаловедения и технологии. Книга 1. 2008.С. 241-245. (Лично автором выполнено 2 с).

45. Гончарова М.А., Корнеев А.Д. Элементы нанотехнологий при производстве жаростойких шлаковых композиционных материалов // О научном потенциале региона и путях его развития: областная научная конференция: сб. докладов и статей. Липецк, 2008. С. 69-71. (Лично автором выполнено 2 с).

46. Гончарова М.А., Корнеев К.А. Поиск путей реализации малоиспользуемых и неиспользуемых отходов металлургических производств в строительных композиционных материалах // Эффективные конструкции, материалы и технологии в строительстве и архитектуре: сб. статей международной конференции.

Липецк. ЛГТУ. 2009. С.156-160. (Лично автором выполнено 3 с).

47. Наноматериалы и нанотехнологии в строительстве / М.А. Гончарова, Г.Е.

Штефан, А.Д. Корнеев [и др.]// Актуальные проблемы технических наук: сб.

материалов областной НПК, Липецк: ЛГТУ, 2009. С. 116-119. (Лично автором выполнено 3 с).

48. Копейкин А.В., Гончарова М.А., Корнеев А.Д. Композиционные строительные материалы на основе конвертерных шлаков // Социальноэкономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образование: материалы III Всероссийской науч.практ. конф. г. Волгоград - г. Михайловка, Волгоград: ВолгГАСУ, 2009 г., С.

101-103. (Лично автором выполнено 2 с).

49. Состояние использование нанотехнологий и нанодобавок в ПСМ / М.А.

Гончарова, Г.Е. Штефан, А.Д. Корнеев [и др.]// Инновации и развитие патентно-лицензионной деятельности на промышленных предприятиях Липецкой области: сб. докладов и научных статей. Липецк, ЦНТИ, 2009. С. 17 – 23. (Лично автором выполнено 3 с).

50. Корнеев А.Д., Гончарова М.А., Копейкин А.В. Утилизация конвертерных шлаков в производстве теплоизоляционных материалов как одно из направлений в решении задач по улучшению экологии современного города //Материалы XV академических чтений РААСН, Том 2. Казань, 2010.С. 140143. (Лично автором выполнено 2 с).

51. Корнеев А.Д., Гончарова М.А., Копейкин А.В. Использование конвертерных шлаков при устройстве автомобильных дорог // Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии: XV академические чтения РААСН: материалы междунар. науч.-техн. конф. Том 2. Казань, 2010.С. 144-147. (Лично автором выполнено 1 с).

52. Гончарова М.А. Применение конвертерных шлаков в многокомпонентных бетонах // Наука и образование: архитектура, градостроительство и строительство: материалы междунар. конф.. Волгоград, 2010. С. 290-293.

53. Корнеев А.Д., Гончарова М.А. Целесообразность применения техногенных продуктов металлургии в многокомпонентных цементах // Вестник Центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук: период. науч. издание. Воронеж: РААСН; ВГАСУ, 2011. С. 68 – 75.

(Лично автором выполнено 5 с).

54. Патент 2427549 РФ, МПК 51 С04В 28/04. Жаростойкая бетонная смесь / Г.

Е. Штефан, О.В. Бобоколонова, А.Д. Корнеев, М.А. Гончарова и др.: заявитель и патентообладатель ЛГТУ и ЗАО «Союзтеплострой-Липецк». - № 2010122774/03; заявл. 03.06.2010; опубл. 27.08.2011, Бюл.№24. – 7 с.

Подписано в печать 20.04.2012 г. Формат 60 84 1/У.-изд.л.2,0. Бумага для множительных аппаратов.

Тираж 100 экз. Заказ № __________________________________________________________________ Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006, Воронеж. Ул. 20-летия Октября,






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

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.