Регистрация / Вход
Прислать материал

Безобжиговые строительные композиты на основе гипсовых отходов промышленности

Общие сведения
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Название доклада
Безобжиговые строительные композиты на основе гипсовых отходов промышленности
Название программы
Государственное задание образовательным организациям высшего образования, подведомственным Минобрнауки Росии в сфере научной деятельности
Исполнитель проекта
Тверской государственный технически университет/ Белов Владимир Владимирович
Название проекта
Исследование оптимальных упаковок полидисперсных структур безобжиговых композиционных строительных материалов на основе гипсовых отходов природного и техногенного генезиса с применением компьютерного моделирования
Номер контракта
№234
Докладчик (участник)
Участник
Петропавловская Виктория Борисовна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью данного исследования является создание теоретических основ ресурсосберегающих технологий получения безобжиговых вяжущих на основе гипсовых отходов промышленности. Применительно к созданию композиций и технологий безобжиговых гипсовых строительных вяжущих с дисперсными модификаторами необходимо отказаться от использования известных составов на основе полуводного гипсового вяжущего и дорогостоящих химических модификаторов, избежать усложнения технологии и обеспечить ее высокую эффективность.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время энергоемкость продукции, производимой в нашей стране более, чем в 4 раза выше, чем в промышленно-развитых странах. Еще более остро эта проблема стоит в строительном комплексе, одном из наиболее ресурсо- и энергоемких. Необходимость энерго- и ресурсосбережения настойчиво требует иных подходов к проектированию технологических процессов, не отвечающих современным требованиям по эффективности.
Одним из направлений снижения показателя энергоемкости в промышленности строительных материалов является проектирование принципиально новых технологий получения строительной продукции, исключающих или сокращающих стадии или переделы, где затрачивается наибольшое количество энергии.
Еще одна проблема строительной отрасли связана с вопросами ресурсосбережения, поскольку производство строительных материалов требует вовлечения огромных ресурсов: минерального сырья и топливных ресурсов. Использование в производстве гипсовых отходов позволило бы не только удешевить получаемую продукцию, вовлечь в производство ценное техногенное сырье,
Получение строительной продукции непосредственно сырья, без традиционного перевода его в вяжущее путем термообработки, одной из самых энергоемких операций, позволяет значительно снизить затраты на производство, упростить технологию и исключить наиболее опасные операции с использованием предельных технологических параметров.
Описание исследования

Исследования по данной теме позволяют обосновать возможность получения безобжиговых вяжущих систем на основе техногенных гипсовых отходов с ис­пользованием  наномодифицирующих  минеральных добавок, что позволяет исключить наиболее трудо- и энергоемкие операции получения гипсовых материалов. 

Получение гипсовых безобжиговых композитов связано с оптимизацией гранулометрического состава композита, обеспечивающего  высокие физико-механические характеристики изделий. В связи с этим в исследованиях используются для проектирования составов сырьевых смесей при получении композита методы математического моделирования. Современный уровень изучения внутренней структуры дисперсной системы на основе техногенных ресурсов, являющейся основой безобжиговых гипсовых композитов, позволяет проектировать модели оптимальных упаковок частиц гипса для получения высокопрочного материала. Система имеет сложную внутреннюю организацию и формируется под воздействием внешних факторов, определяющих специфический механизм твердения безобжиговых композитов.

Предложены методики расчетов гранулометрических составов сырьевых смесей безобжиговых гипсовых композитов с использованием компьютерного моделирования, что значительно сокращает трудоемкость технологических процессов проектирования сырьевых смесей и повышает точность подбора  составов. С применением данных методик выполнены расчеты  дисперсных систем на основе техногенного гипса. 

Разработанные методики  подбора гранулометрического состава могут быть использованы для более широкого их использования в проектировании эффективных сухих строительных смесей на основе как гипсовых, так и других минеральных вяжущих с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

 

 

 

Результаты исследования

По результатам проведенных исследований  внесены новые представления о механизме структурообразования дисперсных систем на основе двуводного гипса и теоретических предпосылках переработки техноген­ных отходов в безобжиговые гипсовые вяжущие. Установлены закономерности изменения структуры в соответствии с разработанной моделью оптимизации гранулометрического состава дисперсных систем на основе техногенного  двуводного гипса. Разработаны методики численного исследования структуры дисперсных систем  на основе дигидрата сульфата кальция. 

Структура гипсовой дисперсной системы отличается большей упорядоченностью. Количество контактов в дисперсной гипсовой  системе нормированного гранулометрического состава увеличивается. Они трансформируются в кристаллизационные контакты срастания. Это формирует структуру высокой прочности. На основе дисперсных систем техногенного дигидрата сульфата кальция оптимального гранулометрического состава получены  гипсовые композиты с прочностью более 70 МПа.

Результаты исследований показывают  возможность широкого применения безобжиговых высокопрочных композитов  при изготовлении различной номенклатуры изделий для жилищного строительства, позволяющих не только снизить стоимость строительных объектов, но и обеспечить  их высокое  качество, надежность и безопасность.

Полученные результаты исследований запатентованы и не имеют аналогов за рубежом, что подтверждается многочисленными высокими оценками  и наградами выставок и международных салонов инноваций и технологий.

Практическая значимость исследования
Практическая значимость работы заключается в расширении сырьевой базы производства гипсовых строительных материалов и изделий за счет использования отходов двуводного гипса и разработке энергосберегающей технологии получения гипсовых изделий.
Разработаны и теоретически обоснованы рекомендации по оптимизации составов бинарных сырьевых смесей из порошков техногенного дигидрата сульфата кальция, а также высокопрочных безобжиговых композитов с высокими показателями качества.
Разработаны принципы технологии производства изделий на основе дигидрата сульфата кальция, позволяющих значительно снизить удельный расход энергии за счет исключения энергозатратных операций получения вяжущего вещества и сушки готовых изделий.
Результаты исследований могут быть также использованы в технологии сухих строительных смесей.