Управление структурообразованием строительных материалов с использованием термоактивации сырья

• Автор: Евтушенко, Евгений Иванович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 409 с. : ил. + Прил. (105 с.: ил.)

• 1. Перспективы использования термоактивационного

структурообразования при производстве строительных

материалов

* 1.1. Анализ процессов структурообразования, имеющих место при

производстве строительных материалов

1.1.1. Дефектообразование в процессе активации материалов

1.1.2. Процессы с участием дислокаций и их влияние на свойства

материалов

1.1.3. Структурная неустойчивость и дефектообразование в

аморфных материалах

1.1.4. Диффузионные процессы в активированных кристаллах

1.1.5. Особенности кинетики твердофазных реакций с учетом
неравновесности процесса
1.2. Методы изучения дефектообразования и активации
ф твердых тел
1.3. Практическое использование активационных процессов при
производстве строительных материалов
1.3.1. Термоактивационные процессы при производстве
и применении вяжущих материалов
щ 1.3.2. Активационные процессы при производстве бетонов
1.3.3. Активационные процессы при производстве стекла,
стеклокристаллических и керамических материалов
1.3.4. Активационные процессы в технологиях первичной
переработки отходов высокотемпературных технологий
1.4. Способы и устройства осуществления термоактивационных
процессов в условиях высоких градиентов нагрева
1.4.1. Тепловые устройства с традиционным подводом энергии
1.4.2. Способы термообработки материалов с использованием
электрической энергии
Ф Выводы по главе
2. Теоретические принципы структурообразования техногенного
сырья и строительных материалов на его основе
2.1. Активация и структурная нестабильность сырья с учетом
взаимодействия основных типов дефектов
2.2. Структурная нестабильность сырья с позиций дислокационной
модели
2.3. Активационные процессы при переработке и использовании
сырья с позиции теории переходного состояния
2.4. Изменения структуры при осуществлении твердофазных
реакции и превращений
2.5. Структурно-фазовые переходы и реакционная способность
_ материалов
2.6. Структурные (масштабные) уровни характерные для

природного и техногенного сырья, строительных материалов
2.7. Оценка качества композиционных материалов
Выводы по главе
3. Особенности термоактивационного структурообразования
техногенного сырья
3.1. Описание установок и методик экспериментов по изучению влияния градиентов нагрева и охлаждения на структуру и
^ свойства материалов
3.2 Термоактивация кварцсодержащих материалов
3.3. Декарбонизация в условиях термического удара
3.4. Термоактивация портландцементной сырьевой смеси и
получение портландцементного клинкера
3.5. Термоактивационные процессы в технологиях первичной
переработки металлургических шлаков
3.5.1. Термоактивация доменных граншлаков НЛМК
3.5.2. Активационных процессов при кристаллизации стекол
# 3.5.3. Термоактивация шлаков за счет полиморфных превращений
двухкальциевого силиката
3.5.4. Термоактивационные структурные изменения в
электросталеплавильных шлаках, не склонных к силикатному
распаду
фГ) Выводы по главе
4. Повышение эффективности производства строительных
материалов автоклавного твердения за счет использования техногенного сырья
4.1. Использование термоактивированных кварцсодержащих
материалов при производстве силикатных бетонов
4.2. Производство и исследование свойств шлакоизвестковых
вяжущих и бетонов на их основе
4.2.1. Оценка влияния кристаллизационных процессов доменных
гранулированных шлаков на свойства силикатных бетонов
ф 4.2.2. Производство и исследование свойств шлакоизвестковых
вяжущих и силикатных бетонов на основе шлаков ОЭМК,
получаемых по различным технологиям переработки
Выводы по главе
5. Повышение качества бетонов с учетом структурной
нестабильности вяжущих материалов
5.1 Особенности активационных процессов при гидратации
Ф портландцемента
5.2. Бетоны на добавочных и шлакопортландцементах с
использованием электросталеплавильных шлаков
5.2.1. Влияние условий первичной переработки электросталеплавильных шлаков на свойства
Ф портландцементного вяжущего
5.2.2. Бетоны на основе портландцементов с добавлением шлаков

ОЭМК, полученных по воздушно-сухой технологии
5.3. Свойства шлакощелочных вяжущих на основе шлака ОЭМК
• 5.4. Использование по механической активации шлаков ОЭМК при
получении бетонов
Выводы по главе
6. Совершенствование технологии производства строительной керамики с использованием структурной нестабильности
сырья
6.1 Влияние структурной нестабильности на технологические
свойства глинистого сырья и строительной керамики
6.2 Строительная керамика с термоактивированными добавками
6.2.1. Отощающие добавки на основе термоактивированных
кварцсодержащих материалов
6.2.2. Использование электросталеплавильных шлаков для
производства строительной керамики
6.2.3 Особенности использования шлаков ОЭМК и некоторых
ф отходов металлургического комплекса для производства
строительной керамики
Выводы по главе
7. Внедрение и направления использования термоактивационных
процессов в технологиях строительных материалов
щ:, 7.1. Интенсификация активационных процессов на существующем
обжиговом оборудовании
7.2. Повышение эффективности переработки и использования
техногенных отходов с учетом термоактивации
7.2.1. Некоторые рекомендации по переработке и использованию
техногенных отходов в Белгородской области
7.2.2. Разработка воздушно-сухой технологии переработки
электросталеплавильных шлаков, склонных к силикатному
распаду
7.2.3. Использование структурной неустойчивости и реакционной
Ф способности аморфно-кристаллических материалов (шламы и
суспензии) в производстве строительных материалов
Выводы по главе
Общие выводы 368
Список использованных источников
Приложения

неравенством парциальных коэффициентов диффузии (диффузионные напряжения) [119]. В работе [123] исследованы две возможности релаксации напряжений - образование дислокаций (дислокационные розетки) и трещин.
Дислокационная структура изменяется во времени сложным образом. Концентрируясь в начальной стадии процесса вблизи поверхности раздела, со временем дислокации зачастую выходят из пределов диффузионной зоны.
Напряженно-деформированное состояние в диффузионной зоне может вызываться любыми процессами, ответственными за изменение объема (дилатацию) [121]:
1. Взаимодействие точечных дефектов друг с другом.
2. Осаждение атомов, относящихся к примесям внедрения, на протяженных дефектах.
3. Эволюция дислокационной структуры.
4. Взаимодействие вакансий с дислокациями и порами.
5. Взаимодействие пор друг с другом и с дислокациями и т.д. Следует отметить, что химические взаимодействия, увеличивая степень дефектности и напряженность в материале, могут приводить как к повышению, так и снижению реакционной способности. Например, согласно экспериментальным данным [121], напряжения в оксидных пленках (достигают 3 ГПа) могут вызывать снижение скорости окисления за счет тормозящего влияния поля напряжения.
Автором [121] отмечается, что многообразие побочных явлений, обнаруживаемых при исследовании реакционной диффузии, не укладываются в рамки теории диффузии.
Очевидно, что процессы массопереноса по механизмам, представленным в работах [4, 19, 107, 108, 111-115], имеют место в действительности. И только использованием всех имеющихся дислокационных механизмов массопереноса можно объяснить ряд явлений, наблюдаемых при термоактивировании силикатных материалов, резкое ускорение взаимодействия при температуре полиморфных превращений и т.д. В связи с этим интересно рассмотреть другие примеры аномально высокой диффузии в материалах.
Массоперенос в условиях скоростной пластической деформации, действия магнитного поля и т.д.
В работе [124] изучены особенности эффекта аномального ускорения переноса атомов, проявляющегося в условиях скоростной пластической деформации металлов и сплавов. Исследования проводились при степени деформации 10-15% за время 0,01-0,0025 сек. При этом подвижность атомов на 2-3 порядка превосходит скорость диффузии в расплаве. Чисто вакансионный механизм не может обеспечить перенос вещества на 300-500 мкм за сотые и тысячные доли секунды. Это также трудно объяснить и с точки зрения диффузии по дислокационным трубам (т.к. не обеспечивается необходимая плотность дислокаций). Авторами отклонен также механизм, связанный со скольжением дислокаций, и делается вывод о межузельном механизме