К.т.н., доц. Володченко А.Н.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова, Россия

ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ

СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В современном строительстве широко используются автоклавные силикатные материалы. По традиционной технологии для их изготовления используется известь и кварцевый песок. Однако месторождения кварцевых песков ограничены. В то же время по России общий объем отходов промышленности ежегодно составляет миллиарды тонн. Например, на предприятиях горнодобывающей промышленности большую часть этого объема составляют попутно добываемые скальные и рыхлые породы, которые идут в отвалы.

Сравнивая минеральный состав, структуру и текстуру так называемых отходов горнорудного производства, т.е. вскрышных и попутно добываемых пород следует сделать вывод об их существенном отличии, что и становится часто «объективной» причиной удаления их в отвалы.

Неблагоприятная экологическая перспектива, а также в связи с сокращением расходов на геологоразведочные работы и, как следствие, уменьшением прироста запасов полезных ископаемых, вынуждает ставить вопрос о комплексном использовании недр. Большая доля извлекаемых «пустых» пород приходится на глинистые отложения.

Глинистые отложения – это продукты одной из заключительных фаз выветривания алюмосиликатных пород. Конечной стадией выветривания являются чистые каолинитовые и монтмориллонитовые глины. Из всей гаммы глинистых отложений промышленность использует лишь малую часть, которая удовлетворяет действующим нормативно-техническим документам. В тоже время при разработке рудных месторождений в зону горных работ попадают сотни миллионов метров кубических нетрадиционных для промышленности строительных материалов глинистых пород, спецификой которых является незавершенность процессов глинообразования. Исходные материнские породы разрушились, за счет их минералов образовались термодинамически неустойчивые соединения, такие как смешаннослойные образования, несовершенной структуры гидрослюда, Ca²⁺монтмориллонит, неупорядоченный каолинит, тонкодисперсный неокатанный кварц и др.

Тщательное исследование сырья и установленная закономерность соответствия техногенных процессов геологическим при производстве строительных материалов, стала отправной точкой к разработке технологии, позволяющей использовать нетрадиционные для стройиндустрии песчано-глинистые породы, которые попали в зону горных работ при добыче полезных ископаемых.

Проведенные исследования показали принципиальную возможность получения на основе этих пород плотных и ячеистых автоклавных силикатных материалов [1, 2, 3].

Использование глинистых пород в виде известково-глинистого вяжущего позволяет повысить прочность сырца в 2–4 раза, готового силикатного кирпича в 1,5–2 раза. Оптимальное содержание глинистой породы, в зависимости от минералогического состава и активности сырьевой массы, составляет 20–40 мас. %. За счет высокой реакционной способности изучаемых глинистых пород возможно сокращения продолжительности изотермической выдержки изделий в автоклаве в 2–3 раза и, соответственно, снижение расхода энергоносителя.

На основе известково-глинистого вяжущего можно получать силикатные автоклавные материалы поризованной структуры, удовлетворяющие требованиям к теплоизоляционным и конструкционно-теплоизоляционным. Морозостойкость составляет 15–25 циклов. Для повышения эксплуатационных характеристик ячеистых бетонов возможна замена части извести на цемент.

Рост прочности силикатных материалов происходит в результате образования более прочной микроструктуры цементирующего вещества за счет увеличения плотности упаковки материала, а также появления гидрогранатов, которые являются армирующим компонентом в субмикрокристаллической гелевидной фазе из низкоосновных гидросиликатов кальция, что оказывает положительное влияние на эксплуатационные характеристики силикатных материалов. Структура полученных строительных материалов отличается от традиционных практически непрерывной гранулометрией, полиминеральным составом новообразований. Научно обоснованное использование энергетики применяемого сырья позволяет на 25–35 % снизить энергозатраты при их производстве и получать высокопустотные стеновые материалы.

Замена традиционных дефицитных сырьевых материалов более дешевыми и доступными попутными продуктами горнодобывающей промышленности позволит не только снизить катастрофически огромное содержание отходов горнодобывающей промышленности, но и повысить эффективность их использования в качестве сырья для силикатных автоклавных материалов.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что имеется большая перспектива для расширения сырьевой базы за счет использования нетрадиционных для стройиндустрии пород. Для этого необходимы новые подходы, теоретическое обоснование и разработка новых технологий.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Володченко, А.Н. Силикатные материалы на основе вскрышных пород Архангельской алмазоносной провинции / А.Н. Володченко, Р.В. Жуков, С.И. Алфимов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2006. – № 3. – С. 67–70.

2. Володченко, А.Н. Попутные продукты горнодобывающей промышленности в производстве строительных материалов / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик, С.И. Алфимов, Р.В. Жуков // Современные наукоемкие технологии. 2005. – № 10. – С. 79.

3. Володченко, А.Н. Особенности взаимодействия магнезиальной глины с гидроксидом кальция при синтезе новообразований и формирование микроструктуры / А.Н. Володченко // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2011. – № 2. – С. 51–55.