Иванов Константин Сергеевич. Шлакощелочные бетоны с применением жидких стёкол из опаловых пород

Краткое описание

Иванов Константин Сергеевич. Шлакощелочные бетоны с применением жидких стёкол из опаловых пород : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.05 : Тюмень, 2005 105 c. РГБ ОД, 61:05-5/3811

Тюменская государственная архитектурно-строительная академия
На правах рукописи

Иванов Константин Сергеевич
ШЛАКОЩЕЛОЧНЫЕ БЕТОНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЖИДКИХ СТЁКОЛ ИЗ ОПАЛОВЫХ ПОРОД
05.23.5 - строительные материалы и изделия
Диссертация
на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель: к.т.н., доцент Иванов Николай Константинович
Тюмень-2005
Введение 4
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Состав, технология и свойства строительных материалов на основе шлакощелочных вяжущих
1.1 .Предпосылки получения строительных материалов с исполь¬зованием шлакощелочных вяжущих на основе жидких стёкол из
опалового сырья 8
6 1.2.Ячеистые бетоны на основе шлакощелочных и щелочных
алюмосиликатных вяжущих 20
1.3.Цели и задачи исследований 26
Глава 2. Характеристика сырьевых материалов и методика проведения исследований
2.1.Общие сведения об опаловых породах 28
2.2. Характеристика опаловых пород, используемых в исследова-
* ниях 29
2.3. Характеристика металлургических шлаков, заполнителей и наполнителей 31
2.4. Методика проведения исследований 35
Глава 3. Изучение свойств шлакощелочных мелкозернистых бетонов с применением жидких стёкол мокрого способа получения
3.1. Изучение процесса гидротермального выщелачивания опало¬вых пород 40
3.2. Изучение влияния вида щелочного затворителя на прочность прессованных мелкозернистых бетонов 53
3.3. Получение и исследование мелкозернистых бетонов на основе хвостов обогащения титан^магнетитов 61
* ' 
3.4. Исследования структурообразования шлакощелочных бетонов с применением жидких стёкол из опалового сырья 66 4
Глава 4. Получение и исследование свойств шлакощелочных газобето¬нов на основе жидких стёкол
4.1. Исследование модифицирующего влияния добавок золы на
свойства материала 70
■ 4.2.Исследование влияния концентрации жидкого стекла и добав¬ки диатомита на свойства газобетона 76
Ф >
Глава 5. Технико-экономическая эффективность применения жидких стёкол мокрого способа получения в технологии шлакощелочных бе¬тонов
5.1. Схема комплексной переработки опалового сырья при произ¬
водстве шлакощелочных бетонов и рекомендации по внедрению . 86
5.2.Оценка технологии производства бетонов на основе разрабо¬танной схемы в сравнении с традиционными технологиями .... 89
♦
Общие выводы 93
Список литературы 95
Приложение 1 104
Приложение 2 105
*
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Расширению масштабов использования шлакощелоч¬ных бетонов в значительной степени может способствовать снижение стоимости жидкостекольных затворителей. Одним из перспективных направлений на этом пути является мокрый способ изготовления жидкого стекла, заключающийся в прямом растворении аморфного кремнезёма опаловых пород в щелочных раство¬рах при атмосферном давлении и температуре не выше 95°С. Следовательно, ис¬ключаются процессы получения силикат-глыбы и её автоклавного растворения, что существенно упрощает и удешевляет технологию шлакощелочных бетонов. Кроме того, в результате взаимодействия глинистых примесей опаловых пород со щёлочью в процессе гидротермальной обработки образуются цеолитоподобные продукты, влияющие на структурообразование шлакощелочных бетонов и улуч¬шающие их эксплуатационные показатели.
Получаемые таким образом суспензии нерастворимого остатка в растворе жидкого стекла могут использоваться сразу как затворители для шлакощелочных бетонов, а могут подвергаться центрифугированию на промышленных центрифу- 4 гах с получением «чистых» жидких стёкол и сметанообразного цеолитсодержа¬
щего нерастворимого остатка, удерживающего 40 - 60 % жидкого стекла. По¬следний может применяться как самостоятельный затворитель, что позволяет комплексно перерабатывать опаловые породы и ещё больше удешевить бетоны.

Список литературы

1. Установлена пригодность опаловых пород Сухоложского и Камышлов- ского месторождений свердловской области для получения жидких стёкол по мокрому способу. Гидротермальная обработка породы раствором NaOH при 95°С способствует достаточно полному извлечению аморфного кремнезёма в тече¬ние часа. При этом зафиксирована перестройка структуры нерастворимого ос¬татка трепела с образованием низкотемпературного гидрата нефелина.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
2. По прочности прессованные бетоны на суспензиях и отделённых нерас¬творимых остатках превосходят бетоны на фильтратах, полученных центрифуги¬рованием этих суспензий. Это подтверждает упрочняющее влияние сформиро¬ванного в суспензиях цеолитоподобного продукта, что является весьма перспек¬тивным с точки зрения получения мелкозернистых бетонов с применением пыле¬ватого песка.
3. Исследованы свойства виброуплотняемых мелкозернистых бетонов на ос¬нове полученных затворителей и с использованием в качестве заполнителя хво¬стов обогащения титаномагнети-
*
итов. Установлено упрочняющее влияние нерастворимого остатка суспензий. Бе¬тоны на суспензиях обладают прочностью при сжатии 88 МПа, высокой стойко-
л
стью к истиранию (0,41 г/см ), повышенной жаростойкостью.
4. Получены математические модели, учитывающие влияние добавки топ¬ливной золы и концентрации жидкого стекла на свойства шлакощелочных газо¬бетонов. Оптимизация этих параметров позволяет управлять процессами пориза- ции смесей с получением материала с заданными свойствами. Безавтоклавные га¬зобетоны имеют плотность 400 - 550 кг/м3, прочность на сжатие 2,6 - 5,6 МПа. Показана возможность замены доменных шлаков медеплавильным.
5. На основании проведённых исследований разработана комплексная схема по переработке опалового сырья при получении жидких стёкол по мокрому спо¬собу. Отцентрифугированные нерастворимые остатки суспензий наиболее рацио¬нально применять в технологии прессованных и жаростойких шлакощелочных бетонов. С применением суспензий возможно получение изделий из жёстких бе- 
. • :: ■ 94
тонных смесей по вибропрессовой технологии. «Чистые» жидкие стёкла в виде j) фильтратов суспензий с требуемым силикатным модулем и концентрацией SiC>2 идут на получение шлакощелочных газобетонов.
6. На примере получения тротуарной плитки показано, что замена портланд-цемента шлакощелочным вяжущим с применением суспензии позволяет снизить расходы на вяжущее примерно в 3 раза, а замена традиционного жидкого стекла суспензией с аналогичным силикатным модулем и концентрацией SiC>2 в жидкой фазе - в 1,8 раза. .