Исследование процесса синтеза гидрокарбонатных магнезиальных структур в водных условиях

Объект исследования – магнезиальное вяжущее на основе порошка каустического магнезита и водного раствора бикарбоната магния в качестве затворителя.
Предмет исследования – процесс синтеза гидрокарбонатных магнезиальных структур при твердении гидравлического магнезиального вяжущего в водных условиях.
Цель работы – исследование процесса синтеза гидрокарбонатных магнезиальных структур при твердении гидравлического магнезиального вяжущего в водных условиях.
В результате исследования: установлено влияние водной среды и типа системы (открытой и закрытой) на процессы гидратации и твердения магнезиального вяжущего.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 13

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………… 14

1.1 Магнезиальные вяжущие вещества……………………………………………………… 14

1.2 Гидратация магнезиальных вяжущих ………………………………………………….. 15

1.2.1 Гидратация магнезиального оксихлоридного цемента …………………… 15

1.2.2 Гидратация магнезиального оксисульфатного цемента …………………. 19

1.3 Водостойкие магнезиальные композиции ……………………………………………. 20

1.3.1 Неорганические добавки ………………………………………………………………. 21

1.3.2 Органические добавки ………………………………………………………………….. 22

1.3.3 Минеральные добавки ………………………………………………………………….. 23

1.3.4 Карбонизация магнезиального цемента ………………………………………… 24

1.3.5 Затворение раствором бикарбоната магния …………………………………… 25

1.4 Твердение магнезиального гидрокарбонатного цемента в воде ……………. 26

1.5 Фазообразование и изменение фаз в системе MgO-CO2-H2O ……………….. 28

1.6 Предпосылки исследований ………………………………………………………………… 31

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ …………… 33

2.1 Характеристика исходных материалов ………………………………………………… 33

2.1.1 Каустический магнезит ………………………………………………………………… 33

2.1.2 Раствор бикарбоната магния …………………………………………………………. 35

2.2 Методы исследований …………………………………………………………………….. 36

2.2.1 Постановка эксперимента …………………………………………………………….. 36

2.2.2 Определение концентраций ионов CO2− −
3 и HCO3 …………………………… 37
2.2.3 Измерение pH среды …………………………………………………………………….. 38

2.2.4 Определение предела прочности на сжатие …………………………………… 39

2.2.5 Определение объемного фазового состава…………………………………….. 39

2.2.6 Определение истинной плотности ………………………………………………… 42

2.2.7 Рентгенофазовый анализ ………………………………………………………………. 42

2.2.8 Термический анализ……………………………………………………………………… 43

2.2.9 Масс-спектрометрия …………………………………………………………………….. 44

2.2.10 Электронная микроскопия ………………………………………………………….. 44

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………………. 45

3.1 Измерение pH среды …………………………………………………………………………… 45

3.2 Измерение концентраций ионов CO2− −
3 и HCO3 в среде твердения ………… 47

3.3 Измерение прочности образцов …………………………………………………………… 50

3.4 Определение объемного фазового состава …………………………………………… 52

3.5 Рентгенофазовый анализ …………………………………………………………………….. 54

3.6 Термический анализ ……………………………………………………………………………. 56

3.7 Масс-спекстрометрия …………………………………………………………………………. 59

3.8 Электронная микроскопия ………………………………………………………………….. 60

4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ……………………………………………………………………………. 63

4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения
……………………………………………………………………………………………………………………. 64

4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………………… 64

4.1.2 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………….. 65

4.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………… 69
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………… 69

4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения ………………………………………………………………………………………………….. 70

4.3 Бюджет научно-технического ислледования ……………………………………. 73

4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования ….. 74

4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования ………………………….. 75

4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………. 76

4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………. 77

4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………… 77

4.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………… 78

4.3.7 Бюджетная стоимость НИР …………………………………………………………… 78

4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ……… 79

4.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности …………………. 80

4.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности…………………………. 80

4.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения
разработки …………………………………………………………………………………………………… 81

5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 86

5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 87

5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ……………………………………………………………… 87

5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ……………………………………………………………………………………………… 88

5.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 89

5.2.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов ………………. 90
5.2.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов ……………………………………………………………………….. 96

5.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………….. 96

5.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……… 96

5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……. 97

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………….. 98

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 101

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА ……………………………………………………… 103

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………… 104

Приложение А …………………………………………………………………………………………… 109