Физико-химические основы получения композиционных строительно-технических материалов на основе техногенного и природного сырья для развития Арктической зоны Российской Федерации (промежуточный)

Объекты исследования: зола ТЭЦ, геополимеры, смешаные вяжущие, кремнеземсодержащие техногенные отходы переработки промышленных предприятий Мурманской области, отвальные гранулированные шлаки медно-никелевого производства, отходы горного производства Ковдорского ГОКа, представленые форстеритом, кальцитом и флогопитом; гранулированный магнезиально-силикатный реагент; раствор, моделирующий состав подотвальных вод Гайского ГОКа; горные породы месторождений строительного камня западного берега Кольского залива; технологические параметры и конструктивные решения строительных изделий на основе газобетона с использованием техногенного сырья; алюмосиликатные микросферы; легкий бетон на мелкодисперсном пористом заполнителе; нефелинсодержащие породы; титаносиликатный осадок, полученный совместным осаждением при взаимодействии соляной кислоты и титанита. Цель: исследование влияния механоактивации золы на микроструктурные и прочностные характеристики геополимеров с особым вниманием к роли железа в процессах, протекающих при геополимерном синтезе; изучение вяжущих свойств механоактивированных композиций на основе золы; физико-химическое и экспериментальное обоснование утилизации техногенного сырья Мурманской области (кремнеземистых отходов, шлаков медно-никелевого производства и др.) с получением эффективных строительных керамических и пеноматериалов, в том числе теплоизоляционных и морозостойких; разработка технологии получения бетона из форстеритового концентрата на магнезиальном цементе; выявление условий раздельного осаждения металлов; анализ петрофизических свойств горных пород для разработки рекомендаций по их применению в строительстве; оптимизация технологии, конструкции и физико-механических свойств композиционных материалов и изделий на основе газобетона; повышение прочностных свойств легкого бетона путем его модификации микросферами и кремнеземсодержащими добавками; оценка стойкости уртитов, уртитового щебня и бетонов на его основе в жидких агрессивных средах; получение новых недорогих добавок для цементных композитов, обладающих одновременно пуццолановыми и фотокаталитическими свойствами. Установлено, что существенное увеличение содержания реакционно-способного Fe в механоактивированной золе наряду с незначительным увеличением активных Si и Al не приводит к снижению прочности при ее щелочной активации. Изучены вяжущие свойства механоактивированных композиций на основе золы уноса ТЭЦ с добавками гипса, оксида кальция, кальцита и долмита. Разработаны: составы и способы получения теплоизоляционных пеноматериалов на основе силикатной матрицы и модифицирующих добавок с улучшенными физико-техническими свойствами; методы синтеза керамических изделий полусухого прессования повышенной прочности и морозостойкости, позволяющие получать стеновой и дорожный клинкерный кирпич; составы форстеритовых бетонов, и определены их свойства. Выявлены экспериментальные зависимости их прочности от количества каустического магнезита и тонкой фракции наполнителя в шихте, плотности водного раствора гидратных солей. Установлены закономерности многократного использования реагента при очистке растворов, высокие показатели физико-механических свойств проявления «Лодейное», которое рекомендуется для детальной разведки. Даны предложения по совершенствованию отдельных технологических операций и улучшению эксплуатационных свойств газобетонных изделий. Разработан легкий бетон прочностью 40,1 - 47,3 МПа (марка по прочности В35) при плотности 1275 - 300 кг/м³. Показано, что после одного года испытаний исследованные материалы обладают коррозионной стойкостью по отношению к агрессивным средам. Предложены составы фотокаталичических самоочищающихся цементных композитов с улучшенными прочностными свойствами. Выявлено, что в присутствии ТСО цементные композиты приобретают способность к самоочищению как в ультрафиолетовой, так и видимой областях спектра.