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

В отчете представлены результаты исследований по физико-химическому обоснованию и разработке способов получения строительных и технических материалов с использованием отходов горнометаллургического и топливно-энергетического комплексов Мурманской области. Изучены свойства композиционных механоактивированных вяжущих на основе низкокальциевой золы Апатитской ТЭЦ и гипса. Показано, что данная композиция является воздушным вяжущим. Установлена эффективность применения механоактивации для синтеза геополимеров на основе высокожелезистой золы Апатитской ТЭЦ. С использованием механоактивированной золы и жидкого стекла с модулем 1.79 при гидротермальных условиях твердения получены геополимеры с прочностью при сжатии в возрасте 7, 28 и 180 сут равной 74.9, 76.4 и 90.3 МПа соответственно. Показано, что для пеносиликатов на основе микрокремнезема и нефелинового концентрата наиболее эффективными порообразователями, способствующими формированию замкнутой пористости, являются графитсодержащие отходы Кандалакшского алюминиевого завода. Обоснована возможность применения немагнитной фракции отходов обогащения железистых кварцитов для получения керамических строительных материалов. Исследованы способы получения и свойства легких бетонов на основе форстеритового концентрата и магнийфосфатной связки, которые предлагается использовать в сталелитейной промышленности. Предложены критерии выбора способов утилизации термоактивированных серпентинитов в природоохранных технологиях. Показано, что лизардит целесообразно использовать в виде фракционированного материала, в том числе совместно с вермикулитом. Получены укрупненные партии вермикулит-сунгулита, использованные для ускоренного создания травяной дернины. Проанализирована структура пород Ковдорского массива (Мурманская область), включая горные породы проявления строительного камня «Рудник Железный». Выявлены породы, наиболее перспективные для получения строительного камня. Предложены усовершенствованные способы получения газозолобетона на основе золошлаковой смеси Апатитской ТЭЦ. Показано, что кремнеземсодержащие добавки, полученные при выщелачивании магнезиально-железистого гранулированного шлака, на 20-40% повышают прочность легкого бетона на пористом заполнителе, что переводит его в класс высокопрочных бетонов. Доказана возможность использования вскрышных уртитовых пород и отсевов их дробления в различных областях строительства. На основе отсевов дробления уртита разработан состав мелкозернистого бетона класса В30 с обеспеченной морозостойкостью F2300. Изучен состав и свойства титаносиликатных порошков, содержащих примеси ниобия, железа, кобальта, а также их влияние на основные свойства цементного камня. Показано, что эти порошки могут использоваться в качестве модифицирующих добавок в бетонные матрицы для улучшения механических и самоочищающихся свойств цементного камня.