Экологически обоснованное модифицирование строительных материалов на примере изделий из каустического магнезита

• Автор: Насонова, Алла Евгеньевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Роль экологии строительных материалов в формировании устойчивой среды обитания. Опыт использования каустического магнезита в строительной индустрии

1.1. Формирование экологических представлений в конце XX -

начале XXI вв

1.2. Исследования в области экологически безопасного строительства

1.3. Экологическое управление в строительстве

1.4. Экологическая оценка строительных материалов

1.5. Значение систем экологических оценок строительных материалов при экологической оценке зданий

1.6. Области использования магнезиальных вяжущих

1.7. Структура и строение магнезиального камня

1.8. Способы модификации магнезиального вяжущего
2. Методы повышения экологической эффективности плитных
изделий из каустического магнезита и определение потенциальных модифицирующих добавок
2.1. Анализ каустического магнезита и изделий из него по жизненному циклу
2.2. Выявление факторов, ухудшающих экологическую
эффективность изделий на основе каустического магнезита
2.3. Выбор модифицирующих добавок
3. Результаты исследований физико-механических свойств образцов,
модифицированных полимерными добавками, щавелевой кислотой, хризотил-асбестом и микрокремнеземом
3.1 Плитные изделия на основе каустического магнезита, модифицированного полимерными добавками
3.2 Деструкция плитных материалов на основе каустического магнезита, модифицированного полимерными добавками
3.3 Плитные материалы на основе каустического магнезита с добавкой щавелевой кислоты
3.4 Плитные материалы на основе каустического магнезита, модифицированные отходами асбоцеметных производств
3.5 Оптимизация составов плитных материалов на основе каустического магнезита, модифицированного серной кислотой
3.6 Исследование взаимодействия каустического магнезита с добавкой хризотил-асбеста, модифицированного серной кислотой

4 Разработка оптимальных составов материалов на основе каустического магнезита, обладающих повышенной водостойкостью
4.1 Сопоставление экспериментальных данных и предварительной экологической оценки модифицирующих добавок
4.2 Материалы исследования
4.3 Методы исследования
4.4 Планирование эксперимента и статистическая обработка результатов исследований
Результаты и общие выводы
Список литературы
Приложение 1 (Справка о производстве опытной партии
плитных изделий на основе каустического магнезита)
Приложение 2 (Список публикаций по теме
диссертации)

Введение
Актуальность темы. Вопросы устойчивого развития являются одной из глобальных проблем последнего десятилетия. Особая роль в ее решении отводится «зеленому» (или экологическому) строительству, т. е. строительству объектов с минимальным негативным влиянием на окружающую среду. Именно в этой отрасли содержится существенный потенциал «озеленения» экономики. Однако, анализируя научные работы, связанные с «зеленым» строительством, можно отметить, что большинство исследований сосредоточено на вопросах экологически устойчивой архитектуры и градопланирования, комплексного развития территорий, применения энергоэффективного оборудования, снижения теплопотерь зданий и т. п. Вопросы же, связанные с использованием экологических строительных материалов, являются наименее проработанными. Более того, не существует единого определения понятия «экоматериал». Оно сегодня имеет скорее рекламно-маркетинговый, нежели научный смысл. Следует отметить, что экологическое строительство невозможно без использования экологичных материалов, обладающих низкой эмиссией опасных веществ с поверхности, повышенной биостойкостью (т.к. биокоррозия не только разрушает строительный материал, но и создает опасную обстановку с точки зрения соблюдения гигиенических и экологических требований) и др. свойствами. Материалы на основе магнезиальных вяжущих веществ обладают рядом положительных свойств (биостойкость, низкая истираемость и др.), необходимых для создания экологичных материалов, но, тем не менее, имеют ограниченное применение из-за их низкой водостойкости. Поэтому наиболее важным аспектом создания экологичных материалов на основе магнезиальных вяжущих веществ является повышение их водостойкости.
Объект диссертационного исследования - строительные материалы на основе каустического магнезита.

рителя можно отнести добавление в раствор хлорида магния золя гидроксида железа(Ш) в количестве порядка десятых процента [96-97]. По мнению авторов разработки, это позволяет моделировать реальные процессы, идущие в земной коре. Добавление даже небольших количеств ионов Бе2+ и Ре3+ приводит к замещению на них ионов М^2+, что вызывает активные процессы серпентиниза-ции и отальковывания. По данным Зимич и Крамар, железосодержащие добавки способствуют ускоренной гидратации оксида магния, изменению состава гидратных фаз и свойств искусственного магнезиального камня. Войтович и Спирин предлагают использовать в качестве затворителя железный купорос [71]. Также были попытки использовать в качестве затворителя омагниченную воду, но они не привели к удовлетворительному результату [98].
Недавно предложен принципиально новый состав жидкости затворения на основе гидрокарбоната магния, которую получают путем растворения в воде магнезита при повышенном давлении [99-100]. При взаимодействии каустического магнезита с водным раствором 1У^(НСОз)2 сначала протекает реакция гидратации М§0 + Н20 —> Гу^ОНД, а затем реакция взаимодействия гидроксида магния с гидрокарбонатом:
М§(ОН)2 + М§(НС03)2 + 2НгО -> М§С03 Мв(0Н)2-ЗН20 + со2 Образующийся диоксид углерода далее вступает во взаимодействие с избытком гидроксида магния: М£(ОН)2 + 2С02 —> М§(НСОз)
Таким образом, в результате последовательного и циклического протекания реакций в цементном камне образуются две основные кристаллические фазы - гидроксид магния и гидрат гидроксокарбоната магния, количественное соотношение между которыми предопределяется содержанием гидрокарбоната магния в жидкости затворения. Отсутствие растворимых соединений в цементном камне из такого вяжущего определяет его повышенную водостойкость с коэффициентом водостойкости более 1, и этот цементный камень твердеет с увеличением прочности не только в воздушной среде с относительной влажно-