Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

К.т.н., доц. Володченко А.Н., студент Ромашова В.В.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова, Россия

Новое сырье для конструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов

В настоящее время актуальной задачей в строительстве является снижение материалоемкости строительных конструкций с одновременным уменьшением их теплопроводности, причем несущая способность при этом не должна существенно снижаться. Такими свойствами в наибольшей степени обладают автоклавные ячеистые бетоны конструкционно-теплоизоляционного назначения. Традиционным кремнеземистым сырьем для их получения является кварцевый песок, а в качестве вяжущего используют известь и цемент. При исключении цемента и использования в составе вяжущего только извести эксплуатационные показатели ячеистого бетона снижаются. Устранить этот недостаток можно путем использования сырья, которое позволит оптимизировать состав цементирующего вещества. С этой целью можно использовать глинистые породы незавершенной стадии глинообразования[1–3].

В экспериментах качестве использовали 3 глинистые породы месторождения Курской магнитной аномалии (КМА) и Архангельской алмазоносной провинции (ААП). Число пластичности пород позволило классифицировать их как супесь: супесь КМА – 6,5, супесь ААП-I – 3,5, супесь ААП- II – 2,2.

Глинистая составляющая пород согласно данным рентгенофазового и термографического анализа представлена гидрослюдой, смешаннослойными минералами, рентгеноаморфной фазой, монтмориллонитом и каолинитом.

Образцы ячеистого бетона формовали с использованием вяжущего, изготовленного путем совместного помола породы и извести (S_уд = 400 м²/кг) и исходной породы. За счет высокой дисперсности глинистых пород (S_уд = 110–130 м²/г) их предварительный помол был исключен. Оптимальное соотношение в вяжущем породы и извести С составило: супесь ААП-I – 2,0, супесь КМА – 1,5 и супесь ААП- II – 1,5.

Комплексное влияние содержания извести, давления автоклавной обработки и времени изотермической выдержки на свойства ячеистых бетонов изучали с применением метода математического планирования эксперимента. Средняя плотность изделий составляла 700 кг/м³.

Набольший предел прочности при сжатии ячеистый бетон достигает для супеси КМА при содержании СаО 18 мас. % и для супеси ААП-I и супеси ААП-II – 16 мас. % (рис. 1). Вероятно, что это содержание СаО обеспечивает синтеза рациональной структуры цементирующего вешества.

а б

в

Рис. 1. Влияние содержания СаО, давления автоклавирования и длительности изотермической выдержки на предел прочности при сжатии образцов основе супеси КМА (а), супеси ААП-I (б) и супеси ААП-II (в)

С увеличением давления автоклавной обработки с 0,6 до 1,4 МПа прочность повышается. Прирост прочности тем больше, чем меньше время автоклавирования. Рациональное время изотермической выдержки составляет 5 ч.

Использование глинистого сырья позволяет получать ячеистый бетон более высокой прочности, чем изделия на традиционном сырье. Прочность на сжатие контрольных образцов с содержанием 14 мас. % СаО составляет 3,2 МПа. Прочность образцов на основе супеси КМА, супеси ААП-I и супеси ААП-II составила соответственно 3,6, 3,8 и 4,2 МПа.

Формирование новообразований в известково-песчаных образцах происходит в системе CaO–SiO₂–H₂O. Глинистые породы обеспечивают фазообразование в системе CaO–SiO₂–Al₂O₃–Fe₂O₃–H₂O. При этом синтезируются низкоосновные гидросиликаты кальция CSH(B), гидрогранаты и алюминийзамещенный тоберморит.

Таким образом, глинистые породы незавершенной стадии глинообразования можно использовать для получения конструкционно-теплоизоляционных автоклавных ячеистых бетонов. Высокая активность сырья ускоряет формирование рациональной микроструктуры цементирующего вещества, что обеспечивает высокие эксплуатационные показатели изделий.

Литература:

1. Ямб Э., Чему Ж., Лесовик В.С., Володченко А.Н. Строительные материалы на основе латеритных пород Камеруна и цемента // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2010. № 1. С. 27-33.

2. Володченко, А.Н. Алюмосиликатное сырье для получения автоклавных отделочных материалов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2017. – № 2. – С. 172–177.

3. Володченко А.Н., Лесовик В.С. Повышение эффективности производства автоклавных материалов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2008. № 9. С. 10-16.. 2003. Ч. 1. № 5. – С. 237–240.