Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

К.т.н., доц. Володченко А.А., студент Поспелов М.А.

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова, Россия

Влияние полифункционального алюмосиликатного сырья на процессы структурообразования

силикатных систем*

В настоящее время производство силикатных материалов во всем мире базируется на традиционной технологии, в которой главным сырьевым компонентом является кварцевый песок, запасы которого ограничены. Особую сложность на традиционном сырье вызывает получение эффективных высокопустотных изделий, вследствие низкой прочности сырца и неоптимальной структурой матрицы [1-2].

Для решения этой задачи необходим новый подход к технологии получения силикатных материалов, заключающийся в переходе от традиционного сырья к получению композиционного вяжущего на техногенном сырье [3-4]. Использование попутных продуктов (техногенного сырья), сулит также значительные выгоды и основному производству, несущему непроизводительные затраты, связанные с добычей избыточных масс сырья и удалением «отбросов» в отвалы. Исследованиями, проведенными в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова было показано, что для этих целей можно использовать глинистые породы незавершенной стадии глинообразования, в частности, попутно добываемые песчно-глинистые породы Курской магнитной аномалии (КМА) [5-9].

С целью повышения эффективности высокопустотных силикатных изделий было изучено взаимодействие в системе CaO–SiO₂–AI₂O₃–H₂O. Установлено, что наряду с гидросиликатами кальция, образуются гидрогранаты, обеспечивающие цементирующему соединению высокую плотность и низкую деформативность.

Установлено, что изучаемые породы в условиях пропарки при температуре 90–95°C активно взаимодействуют с известью и продуктами гидратации портландцемента. При этом протекают физико-химические процессы, которые приводят к синтезу комплексного вяжущего, образующего прочный каркас [10]. Наличие в породах тонкодисперсного кварца и метастабильных глинистых минералов, обладающих свойствами природных наноразмерных частиц, приводит к образованию кристаллических тоберморитоподобных соединений гидросиликата кальция – CSH(B) и C₂SH₂, а также гидрогранатов из ряда твердых растворов C₃AH₆–C₃AS₂H₂, что обеспечивает получаемому материалу прочность и водостойкость.

Таким образом, использование вскрышных песчано-глинистых пород незавершенной фазы минералообразования позволит решить проблему дефицита качественного традиционного сырья для производства строительных материалов, существенно расширить сырьевую базу, сократить энергозатраты на производство. Установлено, что при использовании изучаемого сырья образуется прочная микроструктура цементирующего вещества за счет высокой плотности упаковки материала, а также увеличения числа контактов и их прочности между новообразованиями.

В регионах, где отсутствуют месторождения кварцевого песка, породы подобного состава могут стать надежной сырьевой базой для производства силикатных материалов.

*Статья подготовлена в рамках программа развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова на 2017-2021 годы.

Литература:

1. Володченко А.А., Загороднюк Л.Х., Прасолова Е.О., Чхин С. Нетрадиционное глинистое сырье как компонент неорганических дисперсных систем // Вестник МГСУ. 2014. № 9. С. 67-75.

2. Volodchenko A.A., Lesovik V.S., Volodchenko A.N., Zagorodnjuk L.H. Improving the efficiency of wall materials for «green» building through the use of aluminosilicate raw materials // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. T. 10. № 24. С. 45142–45149.

3. Кара К.А. Изучение размолоспособности кварцсодержащих добавок как компонента композиционных вяжущих // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 5. С. 45-5

4. Алфимова Н.И. Повышение эффективности стеновых камней за счет использования техногенного сырья // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2011. № 2. С. 56-59.

5. Володченко А.А., Лесовик В.С., Чхин С. Стеновые материалы на основе нетрадиционного сырья // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. № 5. С. 53-57.

6. 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.

7. Володченко А.Н. Природный пигмент для окрашивания автоклавных силикатных изделий // Технические науки - от теории к практике. 2014. № 31. С. 96-102.

8. Володченко А.Н. Влияние состава сырья на пластическую прочность газобетонной смеси // Научные труды SWorld. 2013. Т. 39. № 2. С. 45-49.

9. Володченко А.Н. Повышение морозостойкости силикатных материалов на основе нетрадиционного сырья // Инновации в науке. 2013. № 24. 24-30.

10. Лесовик В.С., Володченко А.Н., Алфимов С.И., Жуков Р.В., Гаранин В.К. Ячеистый бетон с использованием попутнодобываемых пород архангельской алмазоносной провинции // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. № 2. С. 13–18.