К.т.н., доц. Володченко А.Н.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова, Россия

ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД

В основе производства ячеистых бетонов лежит энергосберегающая технология, а по строительно-эксплуатационным показателям и теплозащитным характеристикам ячеистобетонные изделия относятся к высокоэффективным и их производство во всем мире постоянно расширяется. Наряду с этим идет непрерывный научно-технический поиск в направлении совершенствования технологии, возможности замены чистых кварцевых песков более дешевыми рядовыми, полного или частичного исключения из технологии помола кремнеземистой составляющей за счет использования промышленных тонкодисперсных отходов, а также использования новых вяжущих веществ.

В этом плане несомненный интерес представляет технология получения автоклавных ячеистых бетонов на основе нетрадиционных для стройиндустрии глинистых пород, спецификой которых является незавершенность процессов глинообразования. Эти породы отличаются большим разнообразием вещественного состава и свойств. Они содержат тонкодисперсный слабоокатанный кварц, несовершенной структуры гидрослюду, Са²⁺монтмориллонит, неупорядоченный каолинит, смешаннослойные образования и другие минералы [1, 2, 3].

С использованием песчано-глинистой породы была изучена возможность получения ячеистого бетона. Методом математического планирования получена математическая модель, описывающая влияние на предел прочности при сжатии (параметр У) содержания извести в мас. % (x₁), времени изотермической выдержки в автоклаве в мин (x₂) и давления гидротермальной обработки в атм (x₃).

У = 22,24 + 2,43x₁-0,80(x₁² – 0,725) - 1,39(x₂² – 0,725)

Зависимость предела прочности при сжатии от содержания CaO и времени изотермической выдержки при гидротермальной обработке представлено в виде диаграммы (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма распределения величин предела прочности при сжатии в зависимости от содержания CaO и времени изотермической выдержки в автоклаве

Образцы имеют высокую прочность уже при содержании 18 мас. % оксида кальция и повышение содержания последнего до 26 мас. % увеличивает прочность только на 22–23 мас. %. Еще меньшей степени влияние оказывает изменение времени изотермической выдержки. Высокую прочность образцы набирают уже после 60 мин запаривания. Давление автоклавирования в пределах интервала планирования (6-10 атм) не оказывает влияния на предел прочности при сжатии.

Наиболее приемлемая величина содержания извести в смеси с глинистой породой, обеспечивающая достаточно высокую прочность, находится в пределах 20-24 мас. %. Оптимальное время изотермической выдержки составляет 2,5 час, что в 2-3 раза меньше, чем для изделий на основе традиционного сырья.

На основе данного сырья получен ячеистый бетон со средней плотностью 670–690 кг/м³, удовлетворяющий требованиям теплоизоляционно-конструкционного. Морозостойкость составляет 15–25 циклов. Для повышения эксплуатационных характеристик ячеистых бетонов возможна замена части извести на цемент.

Рентгенофазовым и термографическим анализом установлено, что новообразования представлены низкоосновными гидросиликатами кальция и гидрогранатами. Гидрогранаты образуются при взаимодействии гидроксида кальция с глинистыми минералами. Гидросиликаты образуются при взаимодействии Са(ОН)₂ как с кремнеземом, входящим в состав глинистых минералов, так и с тонкодисперсным кварцем, входящим в состав породы.

Высокая дисперсность песчано-глинистых пород позволяет исключить их предварительный помол при приготовлении сырьевой смеси, что приводит к существенному снижению энергетических затрат. Снижение расхода энергоносителя возможно также и за счет сокращение продолжительности изотермической выдержки изделий в автоклаве в 2–3 раза.

Таким образом, установлено, что отложения начальной стадии глинообразования и продукты коры выветривания сланцев алюмосиликатного состава могут быть применены в качестве сырья для получения силикатных стеновых материалов автоклавного твердения. За счет использования подобного сырья, которое содержит метастабильные минералы несовершенной структуры и тонкодисперсный кварц, ускоряется разрушение кремнеземистых компонентов сырьевой смеси и, как следствие, ускоряется синтез новообразований.

ЛИТЕРАТУРА:

1. 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.

2. 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.

3. 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.