Автореферат диссертации (Эффективные закладочные смеси на основе синтетического ангидрида)

На правах рукописиГальцева Надежда АлексеевнаЭФФЕКТИВНЫЕ ЗАКЛАДОЧНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕСИНТЕТИЧЕСКОГО АНГИДРИТА05.23.05 – Строительные материалы и изделияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20172Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательномучреждениивысшегообразования«Национальныйисследовательский Московский государственный строительный университет»(НИУ МГСУ).Научный руководительдоктор технических наук, доцентБурьянов Александр ФедоровичОфициальные оппонентыЧернышева Наталья Васильевнадоктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВО«Белгородский государственный технологическийуниверситетим. В.Г.

Шухова»,кафедра«Строительное материаловедение, изделия иконструкции», профессорНовиченкова Татьяна Борисовнакандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО«Тверскойгосударственныйтехническийуниверситет»,кафедра«Производствастроительных изделий и конструкций», доцентФедеральноегосударственноебюджетноеобразовательное учреждение высшего образования«Казанскийгосударственныйархитектурностроительный университет»Ведущая организацияЗащита состоится «19» февраля 2018 г.

в 14 часов 00 минут на заседаниидиссертационного совета Д 212.138.02, созданного на базе ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ауд. № 9«Открытая сеть».С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет» www.mgsu.ruАвтореферат разослан «___» __________ 20__ г.Ученый секретарьдиссертационногосоветаАлимов Лев Алексеевич3Общая характеристика работыАктуальность темы исследованияВ настоящее время на территории Российской Федерации скопилисьогромные запасы отходов пирометаллургической промышленности в видеконцентрированной серной кислоты, утилизация которой являетсядорогостоящим и сложным процессом.

Одним из способов использованияконцентрированной серной кислоты является ее обработка кальцийсодержащими реагентами по специальной технологии, в результате которойполучается синтетический ангидрит, который может быть использован вкачестве аналога применяемых гипсовых вяжущих. Недостатком получаемогосинтетического ангидрита является его низкая реакционная способность,которая может быть повышена путем подбора эффективных катализаторовтвердения. Разработка закладочных смесей на основе синтетическогоангидрида позволит решить проблему утилизации концентрированной сернойкислоты, а также создать эффективный конкурентоспособный аналогприменяемых закладочных смесей.Работа выполнена в рамках договора №Р.459-14 от 18.08.2014г.«Разработка рекомендаций по использованию синтетического ангидритасульфата кальция в качестве сырья для приготовления закладочных смесей» и врамках реализации проекта «Стратегическое партнерство и тематические сети»между НИУ МГСУ и Баухаус-университет г.

Веймар, Германия (BauhausUniversität Weimar).Степень разработанности темыПроблеме разработки строительных материалов на основе ангидритапосвящены многочисленные работы российских и зарубежных исследователей.Проблему утилизации отходов промышленности уже принято решать путемразработки на их основе новых строительных материалов, в том числе вгипсовой индустрии. Тем не менее, вопрос о промышленном применениисинтетического ангидрида остается открытым.Цели и задачи работы.Целью диссертационной работы является получение эффективныхзакладочных смесей на основе синтетического ангидрита.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:- исследовать влияние активизирующих добавок на реакционнуюспособность природного, техногенного и синтетического ангидрита;- обосновать возможность повышения активности синтетическогоангидрита;4- исследовать влияниекатализаторов на свойства синтетическогоангидрита;- установить зависимости свойств модифицированного вяжущего наоснове синтетического ангидрита от тонкости помола и состава комплекснойдобавки;- получить модифицированное вяжущее на основе синтетическогоангидрита и комплексной добавки с оптимальными свойствами;- разработать составы закладочных смесей на основе модифицированноговяжущего с заданными свойствами;- разработать рекомендации по производству закладочных смесей намодифицированном вяжущем на основе синтетического ангидрита.Научная новизна работы.1.Установлено, что для формирования искусственного камня наосновенерастворимогоангидрита,обладающеготребуемымиэксплуатационными свойствами, предъявляемыми к закладочным растворам,рационально использовать смесевой активатор, состоящий из сульфата калияи портландцемента, обеспечивающий требуемую растворимость ангидрита иполучение оптимального минерального состава вяжущего.

Оптимальнымявляется состав: 46 % ангидрита и 54 % двуводного гипса.2.Изучена структура искусственного ангидритового камня иустановлены зависимости влияния основных рецептурных и технологическихфакторов на эксплуатационные свойства закладочных растворов. Показано, чтоформирование плотной структуры ангидритового искусственного камнядополнительно обеспечивает введение гиперпластификатора, которыйоказывает влияние на параметры кристаллизационной структуры, какпосредством уменьшения количества воды(начальные условиякристаллизации), так и путем адсорбции на продуктах гидратации ангидрита.Установленные зависимостисоответствуют и дополняют теориюструктурообразования гидравлических вяжущих и позволяют проводитьмногокритериальную оптимизацию технологии получения искусственныхкамней с заданными свойствами на техногенном ангидрите.Теоретическая и практическая значимость работы.Обоснована возможность получения эффективных закладочных смесей сзаданными эксплуатационными характеристиками на основе техногенныхотходов в виде синтетического ангидрита, модифицированного добавкамисульфата калия, портландцемента и пластифицирующих поверхностноактивных веществ.5Разработанспособполучениямодифицированноговяжущего,заключающийся в совместном помоле исходного синтетического ангидрита имодифицирующих добавок до удельной поверхности 450 м2/кг.Разработаны составы эффективных закладочных смесей на основесинтетического ангидрита, со следующими свойствами:- водопотребность - 28…32 %,- предел прочности при сжатии в возрасте 1 суток – 6,9…13,3 МПа;- предел прочности при сжатии в возрасте 7 суток – 24,0…33,5 МПа;- начало схватывания - 120…225 минут;- конец схватывания - 180…355 минут;- коэффициент размягчения - 0,65.Разработанные закладочные смеси на основе синтетического ангидрита вобъеме 35,0 м3 были использованы на объекте «Ленинградский пр., д.

35» сцелью ликвидации суффозионных разуплотнений грунта перед ротором ТПМКдля выполнения ремонтных работ на ПК 151+70,80 по объекту «Третийпересадочный контур от ст. «Деловой центр» до ст. «Нижняя Масловка» вкачестве аналога применяемых материалов, в результате чего полученэкономический эффект в размере 30876,4 рублей.Методология и методы исследования.Проведение исследований осуществлялось в соответствие с требованиямидействующих нормативных документов, с использованием современныханалитических способов изучения структурных характеристик ангидрита,включая рентгенофлуоресцентный анализ,рентгенофазовый анализ,электронную микроскопию, а также методов системного анализа истатистической обработки экспериментальных данных.Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы состоит вразработке программы экспериментальных исследований, получениирезультатов исследований, их обобщении и анализе.Положения, выносимые на защиту:- обоснование возможности применения синтетического ангидрита,полученного из отходов промышленности, в закладочных смесях;- зависимости прочностных свойств модифицированного вяжущего оттонкости помола, вида и количества добавок;- оптимизация состава закладочных смесей на основе синтетическогоангидрита, обеспечивающая требуемые эксплуатационные свойства;- рекомендации по получению эффективных закладочных смесей на основесинтетического ангидрита.Степеньдостоверностирезультатовработыобеспечиваетсяиспользованием статистических методов обработки данных, поверенного и6аттестованного лабораторного оборудования, соблюдением стандартныхметодов испытаний, а также применением современных аналитическихспособов исследования свойств материалов.Апробация результатов работы.

Основные положения диссертационнойработы были представлены на следующих конференциях и семинарах:Международная молодежная конференция «Оценка рисков и безопасность встроительстве. Новое качество и надежность строительных материалов иконструкций на основе высоких технологий» (2012 г., г.

Москва, Россия),семинара «Проблемы развития глинобитного зодчества» (2012 г., г. Ташкент,Узбекистан), 2-ая Международная научно-практическая конференции «Сухоестроительство: товароведческие аспекты развития отрасли» (2012 г., г. Киев,Украина), «Ресурсосберегающие технологии и эффективное использованиеместных ресурсов в строительстве» (2013 г., г. Новосибирск, Россия), 65-аяВсероссийской научной конференции (2013 г., г. Казань, РеспубликаТатарстан), I-я Международная студенческая научной конференция(2013 г., г.Магнитогорск, Россия), 16-ая Международнаямежвузовская научнопрактическая конференции молодых учёных, аспирантов и докторантов«Строительство – формирование среды жизнедеятельности» (2013 г., г.Москва,Россия), 66-ая Всероссийская научная конференция по проблемам архитектурыи строительства (2014 г., г.Казань, Республика Татарстан), VII Международнаянаучно-практическая конференции «Повышение эффективности производстваи применения гипсовых материалов и изделий» (2014 г., Нижний Новгород,Россия), V Международный семинар-конкурс молодых ученых и аспирантов, вобласти вяжущих веществ, бетонов и сухих смесей (2015 г, г.