AP 08856219 «РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОРИЗОВАННЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ»

AP08856219 «Разработка ресурсосберегающей технологии поризованных гранулированных и композиционных строительных материалов»

AP08856219 «Разработка ресурсосберегающей технологии поризованных

гранулированных и композиционных строительных материалов»

 

Актуальность.

Проект посвящен решению проблемы повышения энергетической эффективности и развития технологии материалов для «зеленого» строительства. Для обеспечения энергетической эффективности строительства необходимы долговечные композиционные материалы, которые сочетают высокие теплозащитные свойства со стабильностью структуры. Создание высокопористых материалов посредством обоснованного сочетания структурообразующих компонентов, обеспечивающих реализацию различных механизмов формирования пор.

 

Цель проекта.

Разработка ресурсосберегающей технологии низкообжиговых и безобжиговых пористых гранул для теплоизоляционных композиционных материалов с регулируемой плотностью на основе бесцементной матрицы, тонкодисперсных и волокнистых наполнителей техногенного происхождения.

 

Ожидаемые результаты.

Научные основы формирования и поризации материалов с учетом состава сырьевых компонентов; развитие представлений о механизме формирования пор в различных структурах; разработка принципов создания композитов комбинированной структуры. Расширение ассортимента и повышение качества теплоизоляционных материалов; повышение энергоэффективности и комфортности возводимых объектов; рациональное использование природных и техногенных ресурсов.

 

Срок реализации: 2020 – 2022 годы (27 месяцев)

 

Достигнутые на данный момент результаты.

Разработана схема оценки природных и техногенных материалов для получения пористых гранулированных и композиционных материалов. Определены технологические критерии сырьевых материалов. Предложены рецептуры смесей, содержащих тонкодисперсные, волокнистые и зернистые наполнители. Разработаны составы многокомпонентных смесей для получения гранул по обжиговой технологии.

Выполнены исследования по формированию пористой структуры гранулированных материалов.  Разработаны способы обработки сырцовых гранул, обеспечивающие образование пористого материала размером 5 – 20 мм  и плотностью 100 – 600 кг/м3

Оптимизирован вещественный состав матрицы композиционных материалов по виду и содержанию наполнителей, составу и плотности жидкого компонента. Проведены исследования процессов твердения и свойств магнезиальных и жидкостекольных композиционных материалов с различным количеством безобжиговых и обожженных пористых заполнителей.

Выполнены исследования по формированию пористой структуры гранулированных материалов на основе жидкостекольных и магнезиальных смесей. В качестве наполнителей использованы техногенные тонкодисперсные, волокнистые и пустотелые материалы: стекольный бой, отходы обогащения магнетитовых руд, вскрышная опока, зола от сжигания угля; зольная микросфера, отходы производства вспученного перлита, пеномагнезита и пеностекла; древесные опилки, пшеничная шелуха, отходы мебельного производства.

Разработаны способы обработки сырцовых гранул, обеспечивающие образование пористого материала с учетом состава формовочной смеси. Для получения гранул фракций 5 – 10 и 10 – 20 мм плотностью 250 – 500 кг/м3 из жидкостекольных смесей с тонкодисперсным наполнителем рекомендован способ термического вспучивания. Для получения гранул фракции 5 – 10 мм плотностью 350 – 600 кг/м3 из жидкостекольных смесей с пустотелым наполнителем необходимо обеспечить контактное омоноличивание частиц наполнителя и низкотемпературное вспучивание. Пористые магнезиальные гранулы с волокнистым и пустотелыми частицами 10 – 15 мм плотностью 500 – 600 кг/м3 целесообразно получать при сочетании способов  контактного омоноличивания, свойлачивания и вспенивания.

Выполнены исследования вещество матрицы композиционных материалов на основе жидкого стекла и каустического магнезита. Проведена оптимизация вещественного состава матрицы композиционных материалов по виду и содержанию наполнителей, состава и плотности жидкого компонента.

В качестве матрицы композиционных материалов исследованы вяжущие, обладающие высокой адгезией, активизирующим влиянием на твердение наполнителей. Проведены исследования влияния тонкодисперсных и волокнистых наполнителей на реологические свойства, структуру и прочность магнезиального и жидкостекольного вяжущих веществ. Установлены предпочтительные виды наполнителей (зола и микросфера теплоэнергетики, керамзитовая пыль, древесные опилки, пшеничная шелуха, некондиционная овечья шерсть, отходы мебельного производства); концентрации тонкодисперсных наполнителей 30 – 60%, волокнистых наполнителей 15 – 35%, при которых вяжущая масса имеет формовочные свойства, затвердевший камень приобретает требуемую прочность.

Выполнено проектирование состава и структуры композиционных материалов на основе пористого гранулированного заполнителя  и матрицы на основе жидкого стекла и каустического магнезита. Для проектирования состава композиционных материалов использованы расчетные и экспериментальные методы. Рассмотрены различные модели упаковок  пористых заполнителей в композиционных материалах. Для выявления многофакторной зависимости плотности и прочности композиционных материалов от рецептуры формовочных масс использовано математическое планирование экспериментов. Исследованы свойства разработанных композиционных материалов. Магнезиальные композиты характеризуются плотностью 640 – 850 кг/м3 и прочностью 6,7 – 10,0 МПа. Жидкостекольные композиты имеют плотность 380 – 650 кг/м3 и прочность 3,5 – 8,7 МПа.

 

Члены исследовательской группы

Мирюк Ольга Александровна – д.т.н., профессор, заведующая кафедрой строительства и строительного материаловедения – руководитель проекта

Индекс Хирша по Web of Science – 2

https://publons.com/researcher/3512033/publications/

Индекс Хирша по Scopus – 3

Scopus ID: 6504824408

ORCID: http://orcid.org/0000-0001-6892-2763

Загороднюк Лилия Хасановна  – д.т.н., профессор Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова – исполнитель.

Scopus ID: 56938725300

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9840-4414

Олейник Александр Иванович – д.т.н., доцент кафедры строительства и строительного материаловедения  – исполнитель.

Scopus ID: 57222407063

Штыкова Ирина Владимировна –  магистр, и.о. заведующего кафедрой автоматизации, информационных систем и безопасности  – исполнитель.

Scopus ID: 57220835509

Смагина Дана Маратовна –  магистр, старший преподаватель кафедры строительства и строительного материаловедения  – исполнитель.

Грабовец Татьяна Николаевна –  преподаватель кафедры строительства и строительного материаловедения  – исполнитель.

Макарова Анна Владимировна –  студентка образовательной программы «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»  – исполнитель.

Публикации по теме:

  1. Miryuk O.A. Granular magnesia compositions // Complex Use of Mineral Resources. 2021. №1 (316). P. 32– 39. КОКСОН. Web of Science. https://doi.org/10.31643/2021/6445.04
  2. Oleynik A. I., Akhmedov K. M. and Shamov V. V. Stability of a Multistoried Building on a Ground Base Described by a Bilinear Model // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. v. 147. Р. 243 – 249. Scopus. https://doi.org/10.1007/978-3-030-68984-1_36
  3. Miryuk O.A. Molding Properties of Alkali Silicate Compositions. // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. v. 147. Р. 118 – 124. Scopus. https://doi.org/10.1007/978-3-030-68984-1_18
  4. Miryuk O.A. Porous Magnesia Compositions with Various Fillers. // Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. v. 147. Р. 344 – 350. Scopus. https://doi.org/10.1007/978-3-030-68984-1_50
  5. Miryuk O.A., Oleynik A. I. and Akhmedov K. M. Deformation of the prefabricated monolithic cover from porous concrete reinforced with fiberglass fittings // Journal of Physics: Conference Series. 2021. 1967. 012055. Scopus. https://doi:10.1088/1742-6596/1967/1/012055
  6. Miryuk O.A. Magnesia compositions with technogenic fillers // Journal of Physics: Conference Series. 2021. 1967. 012054. Scopus. https://doi:10.1088/1742-6596/1967/1/012054
  7. Miryuk O.A. Environmental Aspects of Resource-Saving Cement Technology // Environmental and Climate Technologies. 2021. v.25. no.1 Р.803 – 815. Scopus. https://doi.org/10.2478/rtuect-2021-0060
  8. Miryuk O., Fediuk R., Amran M. Foam glass crystalline granular material from a polymineral raw mix // crystals. 2021. 11(12). article 1447. Scopus. https://doi.org/10.3390/cryst11121447
  9. Мирюк О.А. Формирование композиций на основе жидкого стекла // Труды Международной научно-практической конференции «Ауэзовские Чтения – 19: 30 лет Независимости Казахстана». Шымкент. ЮКУ им. М.Ауэзова. 2021. Т. 4. С. 246– 250.
  10. Тажибаева Д.М. Обзор существующих технологий и сырья для получения безобжиговых пористых заполнителей // Труды Международной научно-практической конференции «Ауэзовские Чтения – 19: 30 лет Независимости Казахстана». Шымкент. ЮКУ им. М. Ауэзова. 2021. Т. 7. С. 140 – 144.
  11. Мирюк О.А. Композиция для производства пористого заполнителя. Патент РК на изобретение № 34547. 20.11.2020.
  12. Мирюк О.А. Сырьевая смесь для получения легких бетонов. Патент РК на изобретение № 35097. 28.05.2021.

Контактная информация для потенциальных пользователей:

E-mail: info@rii.kz, psm58@mail.ru

Приемная комиссия

Call - центр

Call-center: 8(71431)50702, 87013849448 По вопросам заселения в общежития: 8(71431)9-25-68, 87054403859 Электронный адрес: abiturient@rii.kz