Решение задач современного строительного материаловедения сводится к получению высококачественных материалов, расширению и поиску рациональной сырьевой базы, которые могут быть осуществлены за счет использования различных отходов производств. В настоящей работе рассматривается возможность применения отхода горноперерабатывающей промышленности – сапонитсодержащего материала (ССМ), получаемого при обогащении кимберлитовых руд месторождения алмазов им. М.В.Ломоносова, в качестве активной минеральной добавки для цементных вяжущих и бетонов. Исследовалось влияние механической и температурной обработки на ряд свойств материала, отобранного из хвостохранилища и находящегося в исходном состоянии. Изучение активности поверхности образцов ССМ заключалось в определении сорбционной емкости, кислотно-основных центров и их распределения. Определен рост активности поверхности частиц материала в результате механоактивационного воздействия и ее снижение при температурной обработке. Эти эффекты связаны с фазовыми перестройками и структурными изменениями песчано-глинистой породы, что подтвердилось в ходе проведения термического анализа. Температурное воздействие не имеет выраженного влияния на микроструктуру, отмечается «сглаженность» частиц и формирование консолидированной поверхности структурных элементов сапонитсодержащего материала.
В настоящее время для понижения уровня запыленности вблизи и на территориях карьеров, горно-обогатительных и других объектов с повышенным содержанием мелкодисперсной пыли перспективным является применение специальных пылеподавляющих реагентов. Выполнен анализ путей понижения пылеобразующей способности неорганических дисперсий с высокой степенью пыления. Из-за отсутствия нормативно-технической документации, посвященной стандартизации методик контроля качества пылеподавляющих составов, возникает необходимость анализа существующих параметров и методов их определения для разработки обязательных методик контроля свойств пылеподавляющих составов, образуемых ими пленок и консолидированных систем. Исследование посвящено обоснованию необходимых методов оценки пылеобразующей способности неорганических дисперсий после обработки различными пылеподавляющим средствами и оценки их эффективности. Рассмотрены параметры и описаны методики количественной оценки определения качества консолидированного слоя образцов пыли при использовании разных пылеподавляющих составов. В результате анализа совокупности значений параметров установлено, что наиболее устойчивым к воздействию негативных факторов за счет формирования более плотной и прочной сетки полимерной матрицы являются образцы пылящей поверхности, обработанные эмульсией алкидной глифталевой смолы на водной основе с высоким агломерирующим действием на частицы неорганической дисперсии и образованием консолидированного слоя с углом смачивания 92,5° и пределом прочности при сжатии 0,56 МПа.
Сформулированы принципы выбора рациональных областей использования природного и техногенного сырья в промышленности строительных материалов с учетом его типоморфизма. Использование данных по типоморфным особенностям сырья позволяет совершенствовать технологические показатели, оптимизировать процесс синтеза, снижать энергоемкость производства, регулировать свойства продукта на стадии подбора сырьевых компонентов и разработки состава смеси.
Предложен и обоснован кристаллохимический подход к проблеме выбора сырья для производства неорганических строительных материалов. В качестве основных критериев при выборе, проектировании и разработке технологии производства строительных материалов предлагается использовать кристаллохимические параметры вещества следующих стадий: генезис сырья, техногенез, эксплуатация строительных материалов. Выявлена зависимость формирования технологических свойств материалов от степени кристалличности исходных минералов. Сформулированные принципы выбора рациональной области использования природного и техногенного сырья в промышленности строительных материалов, исходя из кристаллохимических особенностей основных породообразующих минералов, позволили разработать эффективные мелкозернистые бетоны с использованием отходов мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов и технологию их производства.
Разработаны методологические основы рационального использования потенциала техногенного сырья. Техногенные процессы, формирующие отходы промышленности, проранжированы по степени преобразования конечных продуктов. В зависимости от энергонасыщенности сырья (энергии, заложенной природными и техногенными процессами) и энергоемкости операций при формировании отходов, определены критерии оценки качества и принципы использования техногенных отходов. Апробация теоретических исследований в лабораторных условиях подтвердила эффективность предложенного подхода и позволила установить области использования крупнотоннажных отходов гоков. На их основе синтезированы вяжущие низкой водопотребности (ВНВ) и широкая номенклатура строительных материалов. Подготовлены нормативные документы, позволяющие использовать данные отходы в дорожной промышленности и строительной индустрии.
