Реферат: Геополимерные вяжущие материалы

Ет=(Lк+ Lоп)/ Lк •100%,

где Lк - средняя длина корней тест-культуры в рабочем растворе (мм), а Lоп - средняя длина корней тест-культуры в контрольном растворе (мм)

( рис. 3.4. Интенсивность прорастания тест-культуры в различных видах экстракта. Разбавление 1:100, 7 суток

рис. 3.5. Интенсивность прорастания зерен тест-культуры в зависимости от концентрации водного раствора ГВ 80)

На основании полученных результатов можно сделать вывод о снижении эффекта торможения развития семян тест-культуры с увеличением степени разбавления. Кроме этого, геополимерное вяжущее с температурной обработкой в процессе твердения, при прочих равных условиях с другими исследованными образцами вяжущих, имеет минимальную степень фитотоксичности. Немного хуже показатели для цементного вяжущего и далее - для геополимерного, твердевшего в естественных условиях.

Необходимо заметить, что значение фитотоксично-сти для образца геополимерного вяжущего ГВ 80 не превышает порогового показателя уже на втором разбавлении (1:100). При этом фитотоксическое действие всех исследованных образцов отсутствует на третьем разбавлении (1:1000). Последнее согласно [5] свидетельствует о минимальной степени токсикогенного воздействия на среду обитания биологических сообществ и человека.

Следует отметить, что расчетный способ оценки фитотоксичности дает усредненную характеристику влияния той или иной среды, учитывая лишь длину корня наиболее активного зерна тест-культуры. Поэтому независимо от расчетных данных целесообразно проводить визуальную оценку фитотоксичности исследуемых экстрактов.

Таким образом, из полученных данных следует, что геополимерные вяжущие на основе техногенного сырья - низкокальциевой золы-уноса ТЭЦ не обладают повышенными показателями токсичности. Сравнительная оценка степени фитоэффекта показала, что эффект торможения для цементного вяжущего выше в сравнении с аналогичным показателем для геополимерного вяжущего. При этом следует отметить экологическую целесообразность использования термообработки геополимерного вяжущего в процессе его твердения.

Полученные результаты позволяют рассматривать низкокальциевые золы-уноса ТЭЦ как техногенное сырье* с высокой степенью биопозитивности для производства строительных материалов на основе геополимерных вяжущих[15].

Заключение

Геополимеры хоть и являются новой разработкой, но возможно использовались и в прошлом для строительства пирамид, для изготовлении ваз, скульптур.

В настоящее время были разработаны технологии нескольких разновидностей геополимеров на основе различных термически обработанных алюмсиликатов природного и промышленного происхождения - полевошпатовых горных пород, шлака, золы и др. Эти вяжущие способны твердеть и набирать прочность как притепловлажностной обработке, так и в нормальных условиях.

В качестве сырья для получения геополимеров используются алюмо-силикатные материалы, которые подвергаются термической обработке при температуре 750…850 °С. Это позволило, в сравнении с портландцементом, снизить на 70…90 % расход энергии и выбросы углекислого газа при производстве вяжущего. Еще менее энергозатратны технологии геополимерных материалов на основе золы-уноса и доменного гранулированного шлака, так как эти промышленные отходы в процессе образования уже прошли термическую обработку.

Технология изготовления высокопрочных геошлаковых полимеров сводится к двухстадийной тепловой обработке: тепловая обработка в гидротермальных условиях для протекания гидратационного твердения, последующая сушка при 105-110°С или сухой прогрев при 150-250°С, что может быть реализовано в одном тепловом аппарате.

Высокие прочностные показатели достигаются не только на прессованных, но и на виброуплотненных композициях. Снижение прочности неизбежно, если в минерально-шлаковое вяжущее вводятся заполнители. В табл. 2 представлены результаты испытания песчаных бетонов на двух минерально-шлаковых вяжущих. Водовяжущее отношение во всех составах было 0,25, массовая доля щелочи 2%. Использовались молотые глауконитовый песчаник с Sуд = 1300 м2/кг, гравий с Sуд = 910 м2/кг, шлак с Sуд = 440 м2/кг. Мелким заполнителем служил сурский песок. Образцы формовались на виброплощадке.

Результаты испытаний (табл. 2) свидетельствуют, что с увеличением содержания шлака в смеси с 10-20 до 60% образцы из смешанного вяжущего имеют высокие показатели прочности через 28 сут нормального твердения, хотя пористость их ниже, чем прессованных. Поэтому отношение к шлаку как активирующему началу для создания геополимеров из горных пород должно быть пересмотрено. И чем быстрее произойдет такая позитивная переоценка, тем значительнее будет вклад в экономику строительной индустрии.

При сравнении способа активации силикат-глыбы (рис. 1) очевидна эффективность электромагнитной активации: 95-98% растворимость твердых силикатов натрия наблюдается при измельчении в присутствии воды при 8уд = 350-400 м2/кг, при температуре тепловой обработки 150°С. Повышение растворимости силикат-глыбы, а следовательно, физико-химической активности ШСВ за счет электромагнитной активации происходит в результате повышения физико-химической активности среды, приводящей к увеличению активной поверхности твердых компонентов вяжущих.

При оценке экологичности, геополимерное вяжущее с температурной обработкой в процессе твердения, при прочих равных условиях с другими исследованными образцами вяжущих, имеет минимальную степень фитотоксичности. Немного хуже показатели для цементного вяжущего и далее - для геополимерного, твердевшего в естественных условиях.

Таким образом, геополимеры представляют собой перспективный класс наноструктурированных материалов, имеющих перспективы применения в композиционных материалах как альтернатива портландцементу [1-16].

Список использованных источников

Для книг с одним автором

. [9] Калашников В.И. Использование дисперсных гравелитовых пород в качестве основного структурообразующего компонента минерально-шлаковых вяжущих // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сб. научных трудов Международной научно-технической конференции. Пенза: 18-19 мая, 2004. С. 121-126.

. [14] Лесовик В. С. Геоника. Предмет и задачи. Белгород: Изд-во БГТУ,2012.213с.

Более трех авторов

3. [3] Калашников В. И. Силицитовые геополимеры - первые шаги к созданию материалов будущего / В. И. Калашников, В. Ю. Нестеров, Ю. С. Кузнецов, Ю. В. Гаврилова, Ерошкина Н. А. // Материалы МНТК «Актуальные вопросы строительства», МГУ, Саранск, 2004, с. 160-165.

. [6] Калашников В.И., Нестеров В.Ю., Хвастунов В.Л., Комохов П.Г., Соломатов В.И., Марусенцев В.Я., Тростянский В.М. Глиношлаковые строительные материалы. Пенза: ПГАСА. 2000. 206 с.

. [10] Сравнительная оценка прочностных и деформационных характеристик мелкозернистых бетонов на основе композиционных минерально-шлаковых вяжущих/ Калашников В.И., Хвастунов В.Л., КарташовА.А., Москвин Р.Н., Тростянский В.А. // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сб. научных трудов Международной научно-технической конференции. Пенза. 18-19 мая, 2004. С. 114-117.

Для журнальных статей

6. [11] Новые геополимерные материалы из горных порд, активированные малыми добавками шлака и щелочей/ В. И. Калашников [и др.] //Строительные материалы.-2006.-N6-.-С.93-95

. [12] Теоретические и технологические основы получения высокопрочного силицитового геополимерного камня/ В. И. Калашников и др.// Строительные материалы.-2006.-N5-.- С.60-63

. [13] Вяжущие и бетоны на основе вулканических шлаков/ Л. А. Урханова и др.//Строительные материалы.-2006.-N7-.-С.22-24.

. [15] Оценка биопозитивности геополимерных вяжущих на основе низкокальциевой золы-уноса/ Н. И. Кожухова и др.// Строительные материалы, 2012-N9, С. 84-85

Для патентов и изобретений

10. [2] Геополимерное вяжущее на золах-уноса ТЭЦ и мелкозернистый бетон на его основе/ Кожухова Н. И. /автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ,Белгород 2013

. [7] Калашников В.И., Хвастунов В.Л., Карташов А.А. Сравнительная оценка виброуплотненного и вибропрессованного глиношлакового и карбонатно-шлакового безобжигового кирпича различного назначения // Монография. Депонировано в ФГУП ВНИИНТП. 2003. 114 с.

. [8] Калашников В.И., Хвастунов В.Л., Москвин Р.Н. Формирование прочности карбонатно-шлаковых и каустифицированных вяжущих // Монография. Депонировано в ФГУП ВНИИНТПИ. 2003. 158 с.

. [16] Методические рекомендации. МР 2.1.7.2297-07. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности.

Для интернет-статей

14. [5] http://my.mail.ru/community/catastrof/2A05C872041053A5.html

. [1] Водостойкость геополимерных вяжущих с комплексной добавкой /Е. А. Ерошкина, А. А. Мишанов, стр. 1-4

. [4] Ресурсно- и энергосберегающие технологии строительных материалов на основе минерально-щелочных и геополимерновяжущих -Н.А. Ерошкина, М.О. Коровкин, стр. 5-8

Приложение

Зола-унос - зола от сжигания угля

Техногенное сырье - отходы, образованные на стадиях получения и обработки металлов, которые могут служить источником воспроизводства сырья, а также отходы горно-металлургических производств (отвалы бедных руд, хвосты обогащения, шламы, пыли, лом, шлаки и др.), содержащие цветные, редкие и другие металлы.

Фитотоксичность - способность пестицидов или друхих веществ оказывать токсическое (отравляющее) воздействие на растения.

Дисперсность -величина, показывающая какое число частиц можно уложить вплотную в одном метре. Чем меньше размер частиц, тем больше дисперсность.

Диспергирование- раздробление крупных частиц на более мелкие; приводит к увеличению поверхности раздела, т. е. дисперсности.

Некондиционный заполнитель- не удовлетворяющий требуемым качествам, норме, стандарту. геополимерный вяжущий материал

Шлак- металлургический расплав (после затвердения - камневидное или стекловидное вещество), обычно покрывающий поверхность жидкого металла. Формируется из пустой породы рудных материалов, из флюсов, золы кокса и т.д.