Вторичные ресурсы в производстве композиционных строительных материалов на основе цемента

Abstract

Актуальность исследования обусловлена важностью проблемы рационального использования природных ресурсов в производстве композиционных строительных материалов. Возможность частичной замены природного невозобновляемого сырья, используемого в производстве многотонажных бетонных и растворных смесей на основе цемента, вторичными продуктами производства различных отраслей позволит решить проблемы: ресурсосбережения, энергопотребления и экологии. Строительная отрасль является крупнейшим потребителем побочных продуктов горнодобывающих предприятий: вскрышных пород и отходов горно-обогатительных предприятий, а это сотни миллионов тонн в год. Наиболее изученными являются вопросы, связанные с применением их в качестве мелкого и крупного заполнителя в бетонных и растворных смесях различного назначения. Расширение возможности применения в производстве композиционных строительных материалов вторичных продуктов производства горнодобывающих предприятий связано с получением на их основе активных минеральных добавок, наполнителей в бетонные и растворные смеси, а также энергетически активных наномодификаторов. Применение побочных продуктов различного химического состава и дисперсности позволяет направленно регулировать процессы структурообразования и твердения композиционных материалов на основе цемента и получать композиционные материалы с требуемыми эксплуатационными свойствами. Цель: научно обосновать и исследовать возможность применения отходов горнодобывающих предприятий в качестве компонентов в бетонные и растворные смеси на основе цемента. Объекты: модифицирующие добавки на основе вторичных продуктов; композиционные материалы с повышенными эксплуатационными свойствами. Методы: определение нормальной густоты, сроков твердения, прочности при изгибе и при сжатии по ГОСТ; термический анализ; электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, колориметрия. Результаты. Представлены результаты исследований, необходимых для научного обоснования, разработки и внедрения в строительную отрасль технологии производства строительных растворных смесей, полученных с использованием вторичных продуктов горнодобывающих предприятий. Представлены сравнительные результаты исследований по влиянию комплексной добавки микрокальцита и нано-SiO2 на свойства цементных систем. Показано, что введение комплексной добавки повышает прочность на сжатие цементного камня, позволяет сократить расход цемента без снижения его нормативных характеристик и повысить эксплуатационные свойства бетона

The relevance of the research is caused by the importance of the problem of rational use of natural resources in production of composite building materials. The possibility of partial replacement of natural non-renewable raw materials used in the production of multi-ton concrete and mortar mixtures based on cement with secondary products from the production of various industries will solve the problems of: resource saving, energy consumption and ecology. The construction industry is the largest consumer of by-products of mining enterprises: overburden and waste from mining and processing enterprises, which is hundreds of millions of tons per year. The most studied are the issues related to their use as fine and coarse aggregates in concrete and mortar mixtures for various purposes. The expansion of the possibility of using secondary products of mining enterprises in the production of composite building materials is associated with the production of active mineral additives, fillers in concrete and mortar mixtures, as well as energetically active nanomodifiers. The use of by-products of different chemical composition and dispersion makes it possible to control the processes of structure formation and hardening of composite materials based on cement and to obtain composite materials with the required performance properties. The main aim of the research is to scientifically substantiate and investigate the possibility of using waste from mining enterprises as components in concrete and mortar mixtures based on cement. Objects: modifying additives based on secondary products; composite materials with enhanced performance properties. Methods: determination of the mobility of mixtures, normal density, hardening time, flexural and compressive strength according to SS; thermal analysis; electron microscopy, x-ray phase analysis, colorimetry. Results. The paper introduces the results of studies necessary for scientific substantiation, development and implementation in the construction industry of the technology for production of building mortar mixtures obtained using secondary products of mining enterprises as well as the comparative results of studies on the effect of a complex additive of microcalcite and nano-SiO2 on the properties of cement systems. It is shown that the introduction of a complex additive increases the compressive strength of cement stone, reduces the consumption of cement without reducing its standard characteristics and improves the performance properties of concrete