Современные строительные материалы/4.Строительство и архитектура

Д.т.н. Удербаев С.С., Мурат Ж.А. магистрант гр.ПСМ-12-1м

Кызылординский Государственный университет им. Коркыт Ата, Казахстан

Применение комплексных минеральных добавок в технологии арболита

В настоящее время актуальной проблемой является обеспечение строительной индустрии Казахстана эффективными стеновыми строительными материалами. Важную роль при производстве стеновых материалов играет использование отходов промышленности и сельского хозяйства. Одним из эффективных стеновых материалов является арболит. Технология изготовления изделий из арболита во многом приближается к технологии изделий из обычных бетонов. Предприятия по производству арболита в основном сосредоточены в регионах, где имеются большие ресурсы отходов деревообработки, лесопиления и лесозаготовок. В условиях же Казахстана и Средней Азии широкомасштабное производство арболита может базироваться на растительных отходах сельского хозяйства. Как известно, к таким сельскохозяйственным отходам относятся: сечка камыша, костра конопли или льна, рисовая лузга и солома, гуза-пая и др.

Наиболее важным переделом в технологической цепочке производства бетонов с органическим заполнителем является процесс подготовки сырьевых компонентов. Известно, что для полного протекания химической реакции преодоления требуется также преодолеть потенциальный энергетический барьер. Отмеченная проблема преодоления потенциального энергетического барьера осуществляется различными способами: механические (измельчение, вибрация), физические (температурные) и химические в зависимости от вида добавки и вяжущего.

На практике строительных материалов применяется более 500 видов добавок различного назначения для придания и улучшения разных свойств вяжущих смесей, в том числе бетонов. В настоящее время на практике чаще используются комплексные добавки [1 – 7], применение которых обусловлено их эффективностью в отношении:

- полифункциональности действия, т.е. способности влиять сразу на несколько характеристик бетона, причём часто несвязанных друг с другом (и даже «дозировать» соотношения между ними в бетоне), а в некоторых случаях придавать им новые свойства (например, гидрофобность);

- возможности с их помощью существенно усилить и углубить какой-либо эффект, предельно достигаемый при введении однокомпонентной добавки;

- резкого уменьшения или практически полного устранения нежелательного действия каждой составляющей комплексной добавки.

Обобщая литературные данные необходимо отметить, что многие добавочные вещества не нашли широкого применения из-за сложности процессов обработки, присущих некоторым из минерализаторов, или дефицитности химических реактивов, удорожающих производство. Поэтому необходимо создание комплексной добавки с использованием местных сырьевых ресурсов с максимальным снижением расходов дорогих химических добавок.

Как известно получение искусственного строительного конгломерата (ИСК) повышенной прочности в системе “органический заполнитель + минеральное вяжущее” затруднено из-за природного происхождения компонентов, которые не отвечают условиям изоморфности [8-10].

Повышение адгезионной прочности контакта структурных компонентов портландцементного арболита наблюдается при минерализации поверхности зерен заполнителя жидким стеклом, что объясняется его клеящими свойствами. Причину тому Акчабаев А.А. [11] объясняет в том, что при взаимодействии диоксида кремния с целлюлозой образуются водородные связи и происходит конденсация. Чистая кремниевая кислота связывает органические вещества. Химизм такого взаимодействия следующий [11]:

(1)

где, m - количество молекул в ядре; n - количество ионов, адсорбированных на ядре; 2(n-Х) - количество противоинов адсорбционного слоя; 2Х - количество противоионов диффузного слоя.

I - на основе комплексной минеральной добавки; II – контрольный арболит на древесной дробленке без комплексной минеральной добавки; 1 – на рисовой лузге; 2 – на древесной дробленке; 3- на сечке рисовой соломы 4 – на подсолнечной лузге; 5 – на гуза-паи; 6 – на лозе виноградника; 7 – на измельченной стебле камыша

Рисунок 1 - График нарастания прочности арболита на различных видах органического заполнителя

Задача упрочнения каркаса структуры арболита достигнута введением уплотняющих минеральных добавок в виде тонкоизмельченных фракций комплексной добавки состоящей из барханного песка, известняка в совокупности с натриевым жидким стеклом [12-13]. Принятые меры позволили улучшить поверхность заполнителя, образуя, таким образом, минеральную пленку. В процессе твердения арболита с комплексными минеральными добавками с натриевым жидким стеклом образуется твердое вещество, упрочняющее его структуру. В дальнейшем повышается прочность R_б структуры образцов золошлакобетонов с органическим заполнителем.

К особенностям формирования структуры бетонов относится исследования [14] взаимосвязей и влияние уровней структуры на свойства бетонов. Необходимо отметить, что на свойства бетона важную роль оказывает энергия частиц и их свойства, а также их геометрия. Чем выше энергия частиц, тем более упрочняется контактная зона вяжущей части бетона и органического заполнителя. Следовательно, введение комплексной минеральной добавки является технологической мерой улучшающей структурные уровни в микро- и важнее всего в субмикроуровне.

Литература:

1. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон, - М.: Стройиздат, 1973. – 207 с.

2. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. – М.: Стройиздат, 1990. - 400 с.

3. Массаза Ф., Тестолин М. Последние достижения в применении добавок для цемента и бетона / перевод с английского языка // Cemeuto.– 1980. – №2.

4. Гладков В.С. Добавка в производстве морозостойких бетонов // Бетон и железобетон. - 1977. - №7.

5. Добролюбов Г., Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Прогнозирование долговечности бетона с добавками. – М.: Стройиздат, 1971. – 238 с.

6. Гамова И.А., Каменков С.Д. Повышение качества композиционных материалов путем применения совмещенных олигомеров // Обзорн. информ. ВНИИЛеспром. – М.: 1987.

7. Бутерин В.М., Щербаков А.С. Ускорение твердения арболита химическими добавками. //Научн. труды МЛТИ. 1986. Вып. 93, - С. 106.

8. Бухаркин В.И., Свиридов С.Г., Умянков П.И. и др. Использование древесных отходов для производства арболита. –М.: Лесная промышленность, 1975.

9. Крутов П.И., И.Х.Наназашвили, Н.И.Склизков и др. Справочник по производству и применению арболита / под. ред. И.Х. Наназашвили. –М.: СИ. 1987. -208с.

10. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ: (искусственные строительные конгломераты): Учеб. пособие для вузов. -М., Высш. школа, 1978. – 309 с.

11. Акчабаев А.А. Исследование влияния некоторых технологических факторов на интенсификацию твердения арболита: автореф. …. к.т.н. –М., 1977. –19 с.

12. Удербаев С.С. Упрочнение каркаса структуры конструкционно-теплоизоляционного арболита // Вестник Национальной инженерной Академии Республики Казахстан. -Алматы, 2005. -№ 3(17). -С. 101-104.

13. Удербаев С.С. Разработка технологии арболита с комплексным использованием отходов ТЭЦ и сельского хозяйства // Комплексное использование минерального сырья. - Алматы, 2005. - №5(242). -С. 83-86.

14. А.Н. Проталинский, Г.Н. Шибаева Г.Н. Оптимизация многоуровневой структуры бетонов по настраиваемым параметрам состояния //Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика». – Пенза, 2002. с.290-292.