Диссертация (Научно-технологические основы использования глинистого сырья для производства силикатных автоклавных материалов)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Белгородский государственный технологический университетим. В.Г. Шухова»На правах рукописиВОЛОДЧЕНКО АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧНАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВАСИЛИКАТНЫХ АВТОКЛАВНЫХ МАТЕРИАЛОВСпециальность 05.16.09 – Материаловедение (строительство)диссертация на соискание ученой степенидоктора технических наукНаучный консультант:доктор технических наук, профессорСтрокова Валерия ВалерьевнаБелгород  20172ОГЛАВЛЕНИЕ6ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................171 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ......................................................................................1.1 Состояние и перспективы производства материалов автоклавноготвердения ........................................................................................................................181.2 Сырьевая база производства строительных материалов автоклавного твердения ...................................................................................................................231.3 Фазообразование в системах автоклавного твердения ........................................261.4 Влияние глинистых пород на свойства прессованных материаловавтоклавного твердения ................................................................................................451.5 Ячеистые бетоны на основе глинистых пород .....................................................521.6 Опыт использования глинистых пород для производства автоклавных материалов в промышленных условиях ..............................................................551.7 Выводы .....................................................................................................................572 ГЕОЛОГО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОГОИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД НЕЗАВЕРШЕННОЙСТАДИИ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА59АВТОКЛАВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ..........................................................................2.1 Предпосылки расширения сырьевой базы материалов автоклавноготвердения за счет использования глинистых пород коры выветривания................592.2 Генезис и классификация и глинистых пород ......................................................632.3 Распространение и залегание пород незавершенной стадии минералообразования ................................................................................................................752.4 Взаимодействие в модельной системе«CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O» ................................................................................812.4.1 Кинетика взаимодействия в системе «известь – каолинит(монтмориллонит) – вода» ............................................................................................812.4.2 Влияние породообразующих минералов глинистых породна свойства и фазовый состав новообразований ........................................................9332.5 Выводы .....................................................................................................................1153 ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА ГЛИНИСТЫХ ПОРОДНЕЗАВЕРШЕННОЙ СТАДИИ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯКАК СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ СИЛИКАТНЫХ АВТОКЛАВНЫХ118МАТЕРИАЛОВ ...........................................................................................................3.1 Состав и свойства глинистых породЛебединского месторождения КМА............................................................................1193.1.1 Характеристика осадочных глинистых пород...................................................1193.1.2 Особенности состава и свойств выветрелых сланцев ......................................1243.2 Состав и свойства глинистых пород Подклетненскогои Семилукского месторождений Воронежской области ...........................................1273.3 Глинистые породы Архангельской алмазоносной провинции ...........................1303.4 Глинистое сырье Новгородской области ..............................................................1353.5 Глинистые породы Республики Йемен .................................................................1373.6 Особенности микроструктуры глинистого сырьяразличных генетических типов ....................................................................................1413.7 Выводы .....................................................................................................................14914 ПРЕССОВАННЫЕ АВТОКЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ151НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СЫРЬЯ..............................................4.1 Физико-механические свойства материалов на основе алюмосиликатных пород различных генетических типов ...........................................................1524.1.1 Рациональная формовочная влажность сырьевой смесина глинистых породах ...................................................................................................1524.1.2 Влияние алюмосиликатного сырья на свойства прессованныхматериалов......................................................................................................................1544.1.3 Снижение энергоемкости производства за счет регулированияпараметров автоклавной обработки ............................................................................1674.1.4 Особенности фазообразования в системе«CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O» с использованием природногоалюмосиликатного сырья .............................................................................................18444.1.5 Морозостойкость прессованных материаловна основе алюмосиликатного сырья ............................................................................1994.2 Повышение эффективности получения высокопустотных материалов....................................................................................................................................2034.3 Выводы .....................................................................................................................2095 ГАЗОБЕТОН АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯС ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД212НЕЗАВЕРШЕННОЙ СТАДИИ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ .......................5.1 Конструкционно-теплоизоляционный ячеистый бетонс использованием нетрадиционного сырья.................................................................2145.1.1 Реологические свойства газобетонной смеси и формированиемакроструктуры ячеистого бетона на основе глинистого сырья .............................2145.1.2 Влияние состава пород на свойства конструкционнотеплоизоляционного газобетона ..................................................................................2235.1.3 Проектирование рациональных составов конструкционнотеплоизоляционных материалов ..................................................................................2515.1.4 Свойства газобетона на смешанном вяжущем ..................................................2545.2 Теплоизоляционный автоклавный газобетон на основе глинистыхпород незавершенной стадии минералообразования ................................................2565.2.1 Свойства теплоизоляционных материалов в зависимостиот состава исходного сырья ..........................................................................................2575.2.2 Микроструктура теплоизоляционных материалов ...........................................2615.2.3 Повышение эффективности технологии производства теплоизоляционных ячеистых бетонов .................................................................................2695.3 Выводы .....................................................................................................................2766 ПРОИЗВОДСТВО ОКРАШЕННЫХ СИЛИКАТНЫХ278МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ ....................................6.1 Перспективы использования глинистого сырья для окраски силикатных материалов ........................................................................................................2796.2 Цветовые характеристики глинистых пород ........................................................28156.3 Долговечность автоклавных материалов в зависимостиот состава сырья .............................................................................................................2846.4 Номенклатура и свойства отделочных материаловна основе глинистого сырья .........................................................................................2966.5 Выводы .....................................................................................................................3047 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХМАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ306ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТОГО ВЯЖУЩЕГО ..............................7.1 Критерии оценки качества глинистых пород незавершенной стадииминералообразования как сырья для производства силикатных матери306алов автоклавного твердения .......................................................................................7.1.1 Оценка химического и гранулометрического состава алюмо306силикатного сырья .........................................................................................................7.1.2 Показатели пригодности глинистых пород незавершеннойстадии минералообразования для производства автоклавных сили311катных материалов ........................................................................................................7.2 Технология производства материалов полусухого прессования .......................3147.3 Технология производства ячеистых бетонов........................................................3177.4 Выводы .....................................................................................................................3258 ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ327ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ........................................................................8.1 Технико-экономическая целесообразность применения глинистогосырья для производства прессованных изделий ........................................................3278.2 Технико-экономическая эффективность применения глинистогосырья при производстве ячеистых бетонов ................................................................3368.3.

Промышленные испытания и внедрение .............................................................3428.4 Выводы .....................................................................................................................348ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................................351БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .........................................................................356ПРИЛОЖЕНИЯ .............................................................................................................4036ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Повышение эффективности и снижение энергоемкости технологии производства силикатных автоклавных материаловявляется одним из приоритетных направлений «Стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 года». Это связано с тем, чтоза последнюю четверть века объемы производства прессованных автоклавных изделий существенно сократились, а уровень производства газобетона, после спадав начале 90-х гг., восстановился и характеризуются ежегодным ростом, однакоотличается высокими энергозатратами.Проблемы, возникшие в области производства автоклавных материалов,связаны с объективными причинами: традиционная сырьевая база производстваистощается, средств на разведку и ввод в эксплуатацию новых месторожденийнедостаточно; производство отличается высокой энергоемкостью как за счет помола такого абразивного материала, как кварцевый песок, так и за счет продолжительной автоклавной обработки при высоком давлении.