Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЕГО ОСНОВЕ
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ДОСТИЖЕНИЙ
В ОБЛАСТИ ЖИДКОСТЕКОЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ 11
1.1 Производство вяжущих материалов на современном этапе 11
1.2 Структура, свойства и методы получения промышленных жидких стекол .. 12
1.3 Способы модифицирования жидких стекол 20
1.4 Система СаO-SiO2-Н20 25
1.5 Состав и структура соединений, образующихся в системе «жидкое стекло-кальцийсодержащая добавка» 29
1.6 Управление поверхностной активностью частиц кальцийсодержащих
добавок 36
1.7 Постановка цели и задач работы 38
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ.
МЕТОДОЛОГИЯ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 41
2.1 Характеристика использованных материалов 41
2.1.1 Жидкое стекло 41
2.1.2 Портландцемент 42
2.1.2 Песок строительный 42
2.1.3 Оксид, гидроксид, карбонат и сульфат кальция 43
2.1.4 Кремнийорганические жидкости 43
2.1.5 Заполнители с низкой кажущейся плотностью 44
2.2 Методология работы, методы и методики исследования состава и свойств материалов 46
2.2.1 Методология работы 47
2.2.2 Физико-химические методы исследования 49
2.2.3 Методика калориметрического исследования систем «цемент-жидкое
стекло» и «цемент-кремнийорганическая жидкость-жидкое стекло» 51
2.2.4 Методика исследования влияния типа кремнийорганической жидкости на
характер пептизации портландцемента в жидком стекле 51
2.2.5 Методика изготовления экспериментальных образцов композиционных
материалов 51
2.2.6 Методики испытаний физико-механических характеристик
экспериментальных образцов 52
2.2.7 Методика определения максимальной температуры применения образцов
композиционных материалов 53
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
НА ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА С КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИМИ ДОБАВКАМИ 54
3.1 Влияние природы кальцийсодержащих добавок и температурно-временных
параметров сушки на прочностные характеристики образцов 54
3.2 Исследование возможности пептизации портландцемента в объеме жидкого
стекла посредством введения кремнийорганических жидкостей 64
3.3 Исследование влияния типа кремнийорганической жидкости на
прочностные характеристики образцов 69
3.4 Предлагаемый механизм пептизирующего действия этилсиликата-40 и
тетраэтоксисилана 73
3.5 Предлагаемый механизм пептизирующего действия
полиметилгидридсилоксана и полиметилсиликоната калия 84
3.6 Исследование влияния модуля жидкого стекла и удельной поверхности
заполнителя на прочностные характеристики образцов 88
3.7 Выводы по главе 93
4. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
МОДИФИЦИРОВАННОГО ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И РАЗЛИЧНЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ 95
4.1 Композиционные материалы на основе заполнителей с высокой насыпной
плотностью 95
4.2 Композиционные материалы на основе заполнителей с низкой насыпной
плотностью 99
4.3 Разработка составов и технологии изготовления вермикулитовых
теплоизоляционных плит на основе разработанного вяжущего 103
4.4 Выводы по главе 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
ВЫВОДЫ 113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 136
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ДОСТИЖЕНИЙ
В ОБЛАСТИ ЖИДКОСТЕКОЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ 11
1.1 Производство вяжущих материалов на современном этапе 11
1.2 Структура, свойства и методы получения промышленных жидких стекол .. 12
1.3 Способы модифицирования жидких стекол 20
1.4 Система СаO-SiO2-Н20 25
1.5 Состав и структура соединений, образующихся в системе «жидкое стекло-кальцийсодержащая добавка» 29
1.6 Управление поверхностной активностью частиц кальцийсодержащих
добавок 36
1.7 Постановка цели и задач работы 38
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ.
МЕТОДОЛОГИЯ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 41
2.1 Характеристика использованных материалов 41
2.1.1 Жидкое стекло 41
2.1.2 Портландцемент 42
2.1.2 Песок строительный 42
2.1.3 Оксид, гидроксид, карбонат и сульфат кальция 43
2.1.4 Кремнийорганические жидкости 43
2.1.5 Заполнители с низкой кажущейся плотностью 44
2.2 Методология работы, методы и методики исследования состава и свойств материалов 46
2.2.1 Методология работы 47
2.2.2 Физико-химические методы исследования 49
2.2.3 Методика калориметрического исследования систем «цемент-жидкое
стекло» и «цемент-кремнийорганическая жидкость-жидкое стекло» 51
2.2.4 Методика исследования влияния типа кремнийорганической жидкости на
характер пептизации портландцемента в жидком стекле 51
2.2.5 Методика изготовления экспериментальных образцов композиционных
материалов 51
2.2.6 Методики испытаний физико-механических характеристик
экспериментальных образцов 52
2.2.7 Методика определения максимальной температуры применения образцов
композиционных материалов 53
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
НА ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА С КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩИМИ ДОБАВКАМИ 54
3.1 Влияние природы кальцийсодержащих добавок и температурно-временных
параметров сушки на прочностные характеристики образцов 54
3.2 Исследование возможности пептизации портландцемента в объеме жидкого
стекла посредством введения кремнийорганических жидкостей 64
3.3 Исследование влияния типа кремнийорганической жидкости на
прочностные характеристики образцов 69
3.4 Предлагаемый механизм пептизирующего действия этилсиликата-40 и
тетраэтоксисилана 73
3.5 Предлагаемый механизм пептизирующего действия
полиметилгидридсилоксана и полиметилсиликоната калия 84
3.6 Исследование влияния модуля жидкого стекла и удельной поверхности
заполнителя на прочностные характеристики образцов 88
3.7 Выводы по главе 93
4. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
МОДИФИЦИРОВАННОГО ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И РАЗЛИЧНЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ 95
4.1 Композиционные материалы на основе заполнителей с высокой насыпной
плотностью 95
4.2 Композиционные материалы на основе заполнителей с низкой насыпной
плотностью 99
4.3 Разработка составов и технологии изготовления вермикулитовых
теплоизоляционных плит на основе разработанного вяжущего 103
4.4 Выводы по главе 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
ВЫВОДЫ 113
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 136
Актуальность темы. В настоящее время основным вяжущим материалом является портландцемент, его производство является весьма материалоемким и энергозатратным. В связи огромными массами углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу при обжиге клинкера, производство портландцемента является серьезной экологической проблемой мирового масштаба. Другим материалом, обладающим клеевыми и вяжущими свойствами, является жидкое стекло, его применение существенно ограничено в связи с низкой водостойкостью получаемых на его основе материалов. Исследование по получению водостойких вяжущих на основе жидкого стекла является актуальным.
Одним из наиболее перспективных способов устранения недостатков, присущих жидкому стеклу, является его модифицирование посредством введения различных добавок. Благодаря высокой доступности и эффективности применения, особое место в их ряду занимают кальцийсодержащие вещества. В настоящее время отсутствуют работы, посвященные комплексному решению проблем модифицирования жидких стекол добавками данного типа.
Работа выполнена в рамках Госзадания «Наука» Минобрнауки РФ, тема № 3.3055.2011, № 1235 «Разработка научных основ получения наноструктурированных неорганических и органических материалов».
Степень разработанности. Исследования по проблемам жидкостекольных вяжущих и получению на их основе композиционных материалов ведутся научными коллективами МГУ им. Ломоносова г. Москва (И.Н. Тихомирова, Т.В. Скорина), МГСУ г. Москва (А.Н. Гришина, Е.В. Королев), САГМУ г. Самара (В.З. Абдрахимов, В.К. Семенычев, И.В. Ковков и др.), ВСГТУ г. Улан-Удэ (Е.В. Гончикова, Н.В. Архинчеева и др.), ФГУП "НПО РИ им. В.Г. Хлопина" г. Санкт- Петербург (В.А. Королёв, Ю.Н. Мищенко), ТГАСУ г. Томск (А.И. Кудяков, Н.Т. Усова) и др.
Цель работы: разработка составов и технологии получения модифицированного жидкостекольного вяжущего и композиционных материалов на его основе.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. Разработать оптимальные составы вяжущего на основе жидкого стекла и кальцийсодержащих добавок.
2. Исследовать возможность использования кремнийорганических жидкостей для пептизации кальцийсодержащих добавок в объеме жидкого стекла.
3. Установить оптимальные составы и параметры синтеза вяжущего на основе жидкого стекла и комплексного модификатора.
4. Изучить физико-химические процессы, протекающие при синтезе и твердении модифицированного жидкостекольного вяжущего.
5. Исследовать влияние природы заполнителей на свойства композиционных материалов на основе разработанного вяжущего.
6. Разработать составы и технологию изготовления композиционных материалов с заданными характеристиками на основе полученного вяжущего.
Научная новизна работы:
1. Установлено, что катионы натрия жидкого стекла связываются в водонерастворимые натрий-кальциевые гидросиликаты. В отвержденной и термически обработанной при 200 °С системе «портландцемент-этилсиликат- жидкое стекло» образуются продукты трех типов. Дегидратация основной массы затвердевшего вяжущего приводит к переходу кремнегеля в водонерастворимый ксерогель. Новообразования размером 20-80 мкм с общей формулой CaO-1,35SiO2-0,27Na2O-mH2Q являются продуктами гидратации минералов портландцемента. Новообразования размером 1-2 мкм с общей формулой CaO-1,64SiO2-0,53Na2O-nH2Q представляют собой продукты взаимодействия жидкого стекла и гидроксида кальция, выделяющегося в процессе гидратации портландцемента.
2. Установлено, что наибольшей пептизирующей способностью по отношению к частицам портландцемента обладает кремнийорганическая жидкость этилсиликат-40. Введение от 20 мас. % этилсиликата-40 по отношению к портландцементу приводит к снижению поверхностной активности его частиц в 2,8-3,0 раза, что дает возможность тонко и равномерно диспергировать его в объеме жидкого стекла. Защитное действие кремнийорганических жидкостей основано на гидролизе их пленок, в результате которого частицы цемента покрываются тончайшими слоями кремнегеля.
3. Установлено, что гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации портландцемента, полностью связывается в натрий-кальциевые гидросиликаты. Для достижения максимально водостойкой структуры твердения на один катион Na+жидкого стекла должен приходиться один катион Ca2+кальцийсодержащей добавки, обработанной этилсиликатом-40.
Теоретическая значимость работы:
Впервые получены данные об изменении реакционной способности кальцийсодержащих добавок при обработке кремнийорганическими жидкостями, что обеспечивает синтез натрий-кальциевых гидросиликатов. Это позволило решить проблему низкой водостойкости жидкостекольных вяжущих, существенно расширив потенциальную сферу их применения.
Практическая значимость работы:
1. Предложен способ эффективного управления реакционной способностью кальцийсодержащих добавок, позволяющий, в частности, вводить в высокомодульные жидкие стекла такой высокоактивный агент, как портландцемент. Оптимальный состав модифицированного жидкостекольного вяжущего, мас. %: этилсиликат-40 - 1,4, портландцемент - 6,9, жидкое стекло - 91,7, позволяющий получать в случае использования в качестве заполнителя песка с удельной поверхностью 600 см2/г материалы, предел прочности при сжатии которых достигает 47,4 МПа, при коэффициенте размягчения, равном 0,88.
2. Предложены составы композиционных материалов на основе модифицированного жидкостекольного вяжущего и заполнителей с различной кажущейся плотностью. В зависимости от применяемого заполнителя получены конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные материалы. Состав пресс-порошка и технология получения теплоизоляционных плит на основе разработанного вяжущего и вермикулита вспученного включает следующие компоненты, мас. %: портландцемент - 4,2, этилсиликат-40 - 1,2, жидкое стекло - 55,3, вермикулит вспученный - 39,3. На основе разработанных составов и технологии изготовлено 3200 плит (40 м3), продукция отправлена заказчику в г. Гусь-Хрустальный для кладки наружных слоев футеровки стекловаренных печей.
Методология и методы исследования. Методология работы включает установление оптимальных составов и параметров синтеза вяжущего на основе жидкого стекла, кальцийсодержащей добавки и кремнийорганической жидкости; комплексное изучение физико-химических процессов, протекающих при синтезе и твердении вяжущего; исследование влияния природы заполнителей на свойства композиционных материалов. Исследования выполнены с помощью комплекса физико-химических методов, включающих измерение коэффициента теплопроводности, удельной поверхности дисперсных образцов, комплексный термический анализ, рентгенофазовый, рентгенофлуоресцентный методы анализа, сканирующую электронную микроскопию, вискозиметрию, адгезиметрию и калориметрию.
Положения, выносимые на защиту:
1. Совокупность установленных с помощью научно обоснованных методик закономерностей формирования структуры и свойств материалов на основе жидкого стекла, кальцийсодержащих и кремнийорганических добавок.
2. Зависимость поверхностной активности кальцийсодержащих добавок от типа и количества вводимых кремнийорганических жидкостей;
3. Механизм физико-химических процессов, протекающих при синтезе и твердении системы «портландцемент-этилсиликат-жидкое стекло»
Степень достоверности. Достоверность результатов, представленных в диссертационной работе, подтверждается использованием широкого комплекса современных физико-химических методов исследований с применением аттестованных приборов и апробированных методик измерения, обсуждением основных положений работы на научных конференциях и их публикациях в соответствующих журналах.
Личный вклад автора
Личный вклад автора заключается в обсуждении цели, задач и программы выполнения исследовательских работ, разработке структурно-методологической схемы работы, выполнении экспериментов, обработке и интерпретации экспериментальных данных, обобщении установленных закономерностей, формулировании положений и выводов, подготовке публикаций и заявки на патент РФ на изобретение. Все экспериментальные результаты, приведенные в диссертации, получены автором лично или при его непосредственном участии.
Апробация работы:
Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научных и научно-практических конференциях и симпозиумах: XII Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (Горный Алтай, б/о «Иволга», 2014); IV Международная научная конференция молодых ученых «Перспективные материалы в строительстве и технике» (Томск, 2014); Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (Томск, 2015); XIX Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2015).
Публикации:
По материалам диссертационной работы опубликовано 6 работ в сборниках тезисов и докладов, трудах и материалах всероссийских и международных конференций, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и списка использованной литературы из 194 наименований. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 15 таблиц, 1 приложение.
Одним из наиболее перспективных способов устранения недостатков, присущих жидкому стеклу, является его модифицирование посредством введения различных добавок. Благодаря высокой доступности и эффективности применения, особое место в их ряду занимают кальцийсодержащие вещества. В настоящее время отсутствуют работы, посвященные комплексному решению проблем модифицирования жидких стекол добавками данного типа.
Работа выполнена в рамках Госзадания «Наука» Минобрнауки РФ, тема № 3.3055.2011, № 1235 «Разработка научных основ получения наноструктурированных неорганических и органических материалов».
Степень разработанности. Исследования по проблемам жидкостекольных вяжущих и получению на их основе композиционных материалов ведутся научными коллективами МГУ им. Ломоносова г. Москва (И.Н. Тихомирова, Т.В. Скорина), МГСУ г. Москва (А.Н. Гришина, Е.В. Королев), САГМУ г. Самара (В.З. Абдрахимов, В.К. Семенычев, И.В. Ковков и др.), ВСГТУ г. Улан-Удэ (Е.В. Гончикова, Н.В. Архинчеева и др.), ФГУП "НПО РИ им. В.Г. Хлопина" г. Санкт- Петербург (В.А. Королёв, Ю.Н. Мищенко), ТГАСУ г. Томск (А.И. Кудяков, Н.Т. Усова) и др.
Цель работы: разработка составов и технологии получения модифицированного жидкостекольного вяжущего и композиционных материалов на его основе.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. Разработать оптимальные составы вяжущего на основе жидкого стекла и кальцийсодержащих добавок.
2. Исследовать возможность использования кремнийорганических жидкостей для пептизации кальцийсодержащих добавок в объеме жидкого стекла.
3. Установить оптимальные составы и параметры синтеза вяжущего на основе жидкого стекла и комплексного модификатора.
4. Изучить физико-химические процессы, протекающие при синтезе и твердении модифицированного жидкостекольного вяжущего.
5. Исследовать влияние природы заполнителей на свойства композиционных материалов на основе разработанного вяжущего.
6. Разработать составы и технологию изготовления композиционных материалов с заданными характеристиками на основе полученного вяжущего.
Научная новизна работы:
1. Установлено, что катионы натрия жидкого стекла связываются в водонерастворимые натрий-кальциевые гидросиликаты. В отвержденной и термически обработанной при 200 °С системе «портландцемент-этилсиликат- жидкое стекло» образуются продукты трех типов. Дегидратация основной массы затвердевшего вяжущего приводит к переходу кремнегеля в водонерастворимый ксерогель. Новообразования размером 20-80 мкм с общей формулой CaO-1,35SiO2-0,27Na2O-mH2Q являются продуктами гидратации минералов портландцемента. Новообразования размером 1-2 мкм с общей формулой CaO-1,64SiO2-0,53Na2O-nH2Q представляют собой продукты взаимодействия жидкого стекла и гидроксида кальция, выделяющегося в процессе гидратации портландцемента.
2. Установлено, что наибольшей пептизирующей способностью по отношению к частицам портландцемента обладает кремнийорганическая жидкость этилсиликат-40. Введение от 20 мас. % этилсиликата-40 по отношению к портландцементу приводит к снижению поверхностной активности его частиц в 2,8-3,0 раза, что дает возможность тонко и равномерно диспергировать его в объеме жидкого стекла. Защитное действие кремнийорганических жидкостей основано на гидролизе их пленок, в результате которого частицы цемента покрываются тончайшими слоями кремнегеля.
3. Установлено, что гидроксид кальция, выделяющийся при гидратации портландцемента, полностью связывается в натрий-кальциевые гидросиликаты. Для достижения максимально водостойкой структуры твердения на один катион Na+жидкого стекла должен приходиться один катион Ca2+кальцийсодержащей добавки, обработанной этилсиликатом-40.
Теоретическая значимость работы:
Впервые получены данные об изменении реакционной способности кальцийсодержащих добавок при обработке кремнийорганическими жидкостями, что обеспечивает синтез натрий-кальциевых гидросиликатов. Это позволило решить проблему низкой водостойкости жидкостекольных вяжущих, существенно расширив потенциальную сферу их применения.
Практическая значимость работы:
1. Предложен способ эффективного управления реакционной способностью кальцийсодержащих добавок, позволяющий, в частности, вводить в высокомодульные жидкие стекла такой высокоактивный агент, как портландцемент. Оптимальный состав модифицированного жидкостекольного вяжущего, мас. %: этилсиликат-40 - 1,4, портландцемент - 6,9, жидкое стекло - 91,7, позволяющий получать в случае использования в качестве заполнителя песка с удельной поверхностью 600 см2/г материалы, предел прочности при сжатии которых достигает 47,4 МПа, при коэффициенте размягчения, равном 0,88.
2. Предложены составы композиционных материалов на основе модифицированного жидкостекольного вяжущего и заполнителей с различной кажущейся плотностью. В зависимости от применяемого заполнителя получены конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные материалы. Состав пресс-порошка и технология получения теплоизоляционных плит на основе разработанного вяжущего и вермикулита вспученного включает следующие компоненты, мас. %: портландцемент - 4,2, этилсиликат-40 - 1,2, жидкое стекло - 55,3, вермикулит вспученный - 39,3. На основе разработанных составов и технологии изготовлено 3200 плит (40 м3), продукция отправлена заказчику в г. Гусь-Хрустальный для кладки наружных слоев футеровки стекловаренных печей.
Методология и методы исследования. Методология работы включает установление оптимальных составов и параметров синтеза вяжущего на основе жидкого стекла, кальцийсодержащей добавки и кремнийорганической жидкости; комплексное изучение физико-химических процессов, протекающих при синтезе и твердении вяжущего; исследование влияния природы заполнителей на свойства композиционных материалов. Исследования выполнены с помощью комплекса физико-химических методов, включающих измерение коэффициента теплопроводности, удельной поверхности дисперсных образцов, комплексный термический анализ, рентгенофазовый, рентгенофлуоресцентный методы анализа, сканирующую электронную микроскопию, вискозиметрию, адгезиметрию и калориметрию.
Положения, выносимые на защиту:
1. Совокупность установленных с помощью научно обоснованных методик закономерностей формирования структуры и свойств материалов на основе жидкого стекла, кальцийсодержащих и кремнийорганических добавок.
2. Зависимость поверхностной активности кальцийсодержащих добавок от типа и количества вводимых кремнийорганических жидкостей;
3. Механизм физико-химических процессов, протекающих при синтезе и твердении системы «портландцемент-этилсиликат-жидкое стекло»
Степень достоверности. Достоверность результатов, представленных в диссертационной работе, подтверждается использованием широкого комплекса современных физико-химических методов исследований с применением аттестованных приборов и апробированных методик измерения, обсуждением основных положений работы на научных конференциях и их публикациях в соответствующих журналах.
Личный вклад автора
Личный вклад автора заключается в обсуждении цели, задач и программы выполнения исследовательских работ, разработке структурно-методологической схемы работы, выполнении экспериментов, обработке и интерпретации экспериментальных данных, обобщении установленных закономерностей, формулировании положений и выводов, подготовке публикаций и заявки на патент РФ на изобретение. Все экспериментальные результаты, приведенные в диссертации, получены автором лично или при его непосредственном участии.
Апробация работы:
Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научных и научно-практических конференциях и симпозиумах: XII Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (Горный Алтай, б/о «Иволга», 2014); IV Международная научная конференция молодых ученых «Перспективные материалы в строительстве и технике» (Томск, 2014); Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (Томск, 2015); XIX Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2015).
Публикации:
По материалам диссертационной работы опубликовано 6 работ в сборниках тезисов и докладов, трудах и материалах всероссийских и международных конференций, в том числе 2 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и списка использованной литературы из 194 наименований. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 15 таблиц, 1 приложение.
В результате выполненного комплексного исследования впервые получены данные о возможности управления реакционной способностью кальцийсодержащих агентов посредством их обработки кремнийорганическими жидкостями. Эффективное блокирование поверхности кальцийсодержащих добавок позволило решить проблему введения в высокомодульные жидкие стекла такого высокоактивного агента, как портландцемент. Это дало возможность существенно увеличить водостойкость жидкого стекла, полноценно используя потенциальные возможности кальцийсодержащих агентов, решив, таким образом, одну из наиболее фундаментальных проблем данного класса вяжущих материалов. При этом оптимальный состав модифицированного жидкостекольного вяжущего содержит относительно небольшое количество добавок, что позволяет использовать такие преимущества данных вяжущих материалов, как высокая адгезия по отношению к самым различным поверхностям, способность к формированию тонких пленок, а также значительная химическая стойкость.
Полученные данные об особенностях физико-химических процессов, протекающих при схватывании и твердении модифицированных жидкостекольных вяжущих, закономерностях их синтеза существенно расширили наши познания о такой уникальной субстанции, как жидкое стекло.
Разработанное модифицированное жидкостекольное вяжущее в полной мере удовлетворяет критериям универсальности. Предложенные составы и технология получения композиционных материалов на основе его и заполнителей с различной кажущейся плотностью позволяют производить материалы с самыми разнообразными характеристиками по ресурсоэффективной технологии без применения каких-либо дефицитных или экологически небезопасных материалов. В зависимости от применяемого заполнителя получены материалы, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к материалам конструкционного, конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного назначения.
Одним из итогов работы стало создание производственной линии, где были наработаны опытно-промышленные партии плит вермикулитовых теплоизоляционных - изделий на основе разработанного вяжущего и вермикулита вспученного. Полученный композиционный материал гораздо прочнее и обладает значительно большей водостойкостью по сравнению с ближайшим аналогом, кремневермикулитовыми композитами. Результаты апробации изготовленных плит в футеровке стекловаренных печей покажут в ближайшем будущем возможность широкого использования разработанного материала.
Одним из наиболее существенных итогов проведенного исследования следует считать создание реальных предпосылок для значительного расширения сферы применения жидкого стекла, традиционно ограниченной в связи с его низкой водостойкостью.
По итогам работы можно сделать предположение о дальнейших перспективах развития данного направления. Во-первых, это углубление исследований, направленных на понимание физико-химической сути процессов, протекающих при синтезе и твердении модифицированных жидкостекольных вяжущих за счет применения самых совершенных физико-химических методов анализа структуры материалов. Во-вторых, это расширение номенклатуры как кальцийсодержащих добавок, так и кремнийорганических жидкостей, и, в перспективе, поиск новых агентов, не уступающих им в эффективности применения. Наконец, одной из важнейших перспектив данного направления является масштабное внедрение в практическую деятельность полученных результатов - создание производств эффективных композиционных материалов, что со временем позволит осуществить выполнение основного закона диалектики - перехода количества в качество.
Полученные данные об особенностях физико-химических процессов, протекающих при схватывании и твердении модифицированных жидкостекольных вяжущих, закономерностях их синтеза существенно расширили наши познания о такой уникальной субстанции, как жидкое стекло.
Разработанное модифицированное жидкостекольное вяжущее в полной мере удовлетворяет критериям универсальности. Предложенные составы и технология получения композиционных материалов на основе его и заполнителей с различной кажущейся плотностью позволяют производить материалы с самыми разнообразными характеристиками по ресурсоэффективной технологии без применения каких-либо дефицитных или экологически небезопасных материалов. В зависимости от применяемого заполнителя получены материалы, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к материалам конструкционного, конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного назначения.
Одним из итогов работы стало создание производственной линии, где были наработаны опытно-промышленные партии плит вермикулитовых теплоизоляционных - изделий на основе разработанного вяжущего и вермикулита вспученного. Полученный композиционный материал гораздо прочнее и обладает значительно большей водостойкостью по сравнению с ближайшим аналогом, кремневермикулитовыми композитами. Результаты апробации изготовленных плит в футеровке стекловаренных печей покажут в ближайшем будущем возможность широкого использования разработанного материала.
Одним из наиболее существенных итогов проведенного исследования следует считать создание реальных предпосылок для значительного расширения сферы применения жидкого стекла, традиционно ограниченной в связи с его низкой водостойкостью.
По итогам работы можно сделать предположение о дальнейших перспективах развития данного направления. Во-первых, это углубление исследований, направленных на понимание физико-химической сути процессов, протекающих при синтезе и твердении модифицированных жидкостекольных вяжущих за счет применения самых совершенных физико-химических методов анализа структуры материалов. Во-вторых, это расширение номенклатуры как кальцийсодержащих добавок, так и кремнийорганических жидкостей, и, в перспективе, поиск новых агентов, не уступающих им в эффективности применения. Наконец, одной из важнейших перспектив данного направления является масштабное внедрение в практическую деятельность полученных результатов - создание производств эффективных композиционных материалов, что со временем позволит осуществить выполнение основного закона диалектики - перехода количества в качество.