Строительство и архитектура / 4. Современные строительные материалы

д.т.н. Заяханов М.Е., к.т.н. Подрез Г.А.,

к.т.н. Цыдендамбаев Ч.О., асп. Эрдынеев С.В.

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, Россия

Вулканические шлаки Забайкалья как компонент бесклинкерного вяжущего

Для обеспечения эффективного и качественного строительства, особенно в районах с суровыми климатическими условиями, необходимо развитое производство новых строительных материалов на основе местного минерального сырья и отходов промышленности. Как следует из результата исследований физико-химической активности шлакосиликатных вяжущих, наибольшее значение по прочности имеют все составы, твердевшие в условиях автоклавной обработки при давлениях выше 0,6 МПа. Очевидно, это вызвано, с одной стороны, увеличением продуктов новообразований, а с другой – повышением количества несвязанной свободной щелочи. В целом характерным для обеих систем является более высокая прочность на сжатие образцов системы полусухого формирования различных серий – на 12 ÷ 48%. При этом следует отметить, что степень гидратации силикат-глыбы в системе полусухого формирования меньше, чем у образцов системы пластического формирования (0,54 против 0,75). Это вызвано, как показывают структурные исследования, более плотной установкой внутри камня меньшей пористостью и более обширными монолитными контактами оболочек новообразований вокруг исходных частиц вяжущих.

Этапность формирования камня по наблюдениям методами физико-химического анализа и рН-метрии следующая:

I этап – растворение силикат-глыбы, о чем свидетельствует увеличение щелочности камня (рН-метрия);

I I этап – постепенное разложение вулканического шлака с выделением из его состава ионов и кремнекислоты.

I I I этап – взаимодействие этих ионных комплексов с ионами щелочных металлов и группами ОН^- с образованием цеолитоподобных групп R₂O · Al₂O₃ · nSiO₂ · m2H₂O, о чем свидетельствует появление структурных мотивов на данном рентгенофазового анализа и снижение рН-среды.

Как видно, щелочной агент, вводимый извне, выполняет двойную роль: первоначально деструктурирует силкат-глыбу, переводя его по поверхности частиц в жидкое состояние, параллельно с этим идет процесс растворения и взаимодействия с алюминокислотами составом вулканических шлаков.

Для увеличения прочности синтезируемого камня возможен ввод кристаллического кремнезема – кварца как затравки для кристаллизации кремнегеля. Для этого реализован комплекс экспериментов с использование чистого кварцевого песка и молотых кварцитов. Результаты экспериментов показывают, что при вводе в состав цементного камня (в среднем на 35%), наиболее интенсивный рост наблюдается до участка с содержанием 8-10% кристаллической затравки. В дальнейшем рост прочности не столь интенсивен.

Характерно, что при использовании молотого кварца, результаты выше на 15÷20%, чем на кварците. Это объясняется, очевидно, более совершенной кристаллической структурой в сравнении с кварцитом.

По результатам экспериментов, изложенных выше, состав из сухих компонентов шлакосиликатного вяжущего в данной системе рекомендован следующий, в % масс.: вулканический шлак – 44,72; силикат-глыба – 44,72; щелочь (NaOH) – 1,46; кварцит – 9,1.

Библиография:

1. Бабушкин В.И., Матвеев В.А., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинамика силикатов.- М.:Стойиздат, 1965.-253 с.

2. Волженский А.В., Буров Ю.С., Виноградов В.Н. Гладких К.В. Бетоны и изделия из шлаковых и зольных материалов.- М.:Стоиздат, 1973.-409с.