К.т.н., доц. Володченко А.Н.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова, Россия

Влияние алюмосиликатного сырья на состав

новообразований силикатных материалов

Одними из наиболее распространенных и экономичных стеновых материалов являются автоклавные силикатные материалы, эксплуатационные свойства которых определяются составом цементирующего соединения, синтез и формирование которого определяется составом исходного сырья. В производстве силикатных материалов по традиционной технологии используется известь и кварцевый песок. При этом в системе CaO–SiO₂–H₂O синтезируется ограниченный состав новообразований, состоящий из гидросиликатов кальция различной основности. Оптимизировать состав и микроструктуру цементирующего соединения можно за счет синтеза новообразований в системе CaO–Al₂O₃–SiO₂–H₂O за счет использования нетрадиционного сырья – песчано-глинистых пород незавершенной стадии глинообразования. Такие породы не пригодны для производства цемента, керамических материалов и керамзита, однако минеральный состав этих пород позволяет применять их для производства автоклавных силикатных материалов [1-3].

Цель работы – исследование процесса новообразований в автоклавных силикатных материалах на основе алюмосиликатного сырья.

В исследованиях использовался суглинок месторождения Курской магнитной аномалии. Пелитовая фракция представлена гидрослюдой, смешаннослойными образованиями, каолинитом, Ca²⁺монтмориллонитом и рентгеноаморфной фазой. Породу добавляли в сырьевую смесь в виде известково-песчано-глинистого вяжущего, полученного путем совместного помола извести и суглинка. Активность сырьевой смеси составляла 8 мас. %. Образцы формовали из сырьевой смеси влажностью 10 % при давлении прессования 20 МПа. Автоклавную обработку проводили по режиму 1,5+6+1,5 ч.

Установлено, что при содержании суглинка в количестве 5 мас. % происходит незначительное снижение предела прочности при сжатии, которая при дальнейшем увеличении содержания суглинка повышается. Максимальная прочность соответствует содержанию породы 20–30 мас. %. При этом содержании породы достигается максимальная средняя плотность и минимальное водопоглощение (табл. 1).

Таблица 1

Свойства силикатных материалов на основе суглинка

Физико-механические характеристики	Предел прочности при сжатии (МПа) при содержании суглинка, мас. %
	0	5	10	20	30	40	50
Предел прочности при сжатии, МПа	20,0	18,1	21,1	32,3	32,1	30,0	18,2
Средняя плотность, кг/м^3	1780	1850	1905	1980	1985	1955	1890
Водопоглощение, %	13,4	12,5	10,3	9,2	9,8	10,5	11,7

Методами термографического и рентгенофазового анализа изучен состав новообразований (рис. 1).

Рис. 1. Термограммы (а) и рентгенограммы (б) силикатных материалов:

содержание суглинка, мас. %: 1 – 0; 2 – 5; 3 – 10; 4 – 20; 5 – 30; 6 – 40; 7 – 50

В образцах на основе известково-песчаной смеси образуются низкоосновные гидросиликаты кальция состава CSH(B) (экзоэффект при 835°С) (см. рис. 1, а, кривая 1). В образцах на основе суглинка также зафиксировано образование низкоосновных гидросиликатов кальция. Однако основность этих соединений выше, о чем свидетельствует смещение экзоэффекта в область более высоких температур 870–880 °С (см. рис. 1, а, кривые 2–7). В образцах с содержанием суглинка зафиксировано также образование гидрогранатов (эндоэффект при 340 °С и отражения 5,00; 2,75; 2,00 Å,) (см. рис. 1, кривые 2–7). Изменение состава новообразований при введении в известково-песчаную смесь глинистых пород происходит за счет реакции гидроксида кальция с глинистыми минералами и тонкодисперсного кварца.

Таким образом, при использовании в качестве сырья песчано-глинистых пород незавершенной стадии глинообразования увеличивается плотность упаковки материала и изменяется состав цементирующего соединения. Синтезируемые гидрогранаты, выполняющие роль микронаполнителя в гелевидной фазе низкоосновных гидросиликатов кальция, оптимизируют микроструктуру цементирующего соединения, снижают его деформативность, за счет чего повышаются прочностные показатели автоклавных силикатных материалов. Алюмосиликатное сырье, представленное песчано-глинистыми породами незавершенной стадии глинообразования, пригодно в качестве сырья для получения эффективных автоклавных силикатных материалов.

Литература:

1. Аль-Азаб Т.С., Лесовик В.С., Володченко А.Н. Повышение эффективности безобжиговых строительных материалов на основе глинистых пород Йемена // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3м. С. 4-8.

2. Володченко А.Н., Лесовик В.С., Алфимов С.И., Володченко А.А. Регулирование свойств ячеистых силикатных бетонов на основе песчано-глинистых пород // Известия вузов. Строительство. – 2007. – № 10. – С. 4–10.

3. Володченко А.Н., Лесовик В.С. Реологические свойства газобетонной смеси на основе нетрадиционного сырья //Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 3. С. 45-48.