М.В. Акулова, Б.Р. Исакулов, Ж.Б. Тукашев,

М.Д. Джумабаев, А.М. Сартова

Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

Казахско-русский международный университет

ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ

ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И МЕСТНЫХ СЫРЬЕВЫХ

РЕСУРСОВ ЗАПАДНОГО КАЗАХСТАНА

Анализ мирового опыта свидетельствует о том, что широкие возможности в решении этого комплекса проблем открываются с применением цементов и бетонов из минеральных отходов промышленности и агропромышленного комплекса. Они обладают рядом физико – механических и технико – эксплуатационных характеристик, значительно превышающих аналогичные свойства многих других минеральных вяжущих и композитов на их основе. Вместе с тем последнее время все большее внимание уделяется разработке технологических процессов и схем, внедрение которых позволило бы уменьшить количество промышленных отходов и обеспечить их максимальную утилизацию, в том числе в промышленности строительных материалов. Это тем более важно для тех регионов, где в избытке имеются промышленные и сельскохозяйственные отходы [4].

Для этих целей нами определены исследование свойств легких бетонов на основе хромосодержащего шлама АЗХС (Актюбинский завода хромовых соединений), которых более 3,5млн. т ежегодно поступает в отвалы завода. Одним из способов переработки хромосодержащего шлама АЗХС является производство вяжущих и наполнителей для легких арболитобетонов на их основе.

В качестве заполнителей арболита использованы природные органические материалы растительного происхождения (измельченные тростники камыша, стебли хлопчатника и рисовая лузга) и отходы промышленности (боросодержащие и хромосодержащие шламы) и проведены их физико-механические испытания. В виде быстротвердеющего компонента нами использован строительный гипс Чимкентского гипсового завода. Результаты стандартных испытаний гипса: нормальная густота теста —45%, начало схватывания — 15 мин 30 с, конец схватывания — 18 мин 30 с, остаток на сите с сеткой № 02 — 5,8%, предел прочности образцов при сжатии через 1,5 ч — 5,4 МП а, предел прочности при изгибе через 1,5 ч — 2,5 МПа. Сухой хромосодержащий шлам из отвала АЗХС измельчен в лабораторной шаровой мельнице до удельной поверхности 0,5 м²/г (метод воздухопроницаемости) [1, 2, 3].

Вяжущее получено путем совместного перемешиванием строительного гипса и измельченного хромосодержащего шлама в шаровой мельнице в течение 20 мин. Состав гипсохромошламового вяжущего состоит из 60% строительного гипса и 40% хромосодержащего шлама. Результаты испытаний смешанного вяжущего по ГОСТ 125—70: нормальная густота теста — 39%, начало схватывания — 11 мин, конец схватывания — 17 мин 30 с, предел прочности при сжатии через 1,5 ч — 2,85 МПа, предел прочности при изгибе через 1,5 ч — 1,7 МПа. Подбор составов легких бетонов выполнен по заданной жесткости бетонной смеси. При подборе жесткость аролитовой смеси выбрана равной 10—15 с. При изучении изменения прочности во времени использовали арболитовые образцы со средней плотности 600 до 650 кг/м³. Исследования показывают, что интенсивный рост прочности наблюдается первые 28 суток, а в дальнейшем значительно медленнее. Увеличение прочности на сжатие, на наш взгляд, объясняется тем, что со временем продолжается процесс гидратации камня вяжущего. Гипсохромошламосодержащий раствор, поглощенный органическим заполнителем в процессе приготовления арболитовой смеси, в период твердения мигрирует в тело каркаса, вследствии чего углубляется процесс гидратации гипсохромошламового цементного камня при последующем твердении. Добавки-замсдлители увеличивают продолжительность подготовительного периода при твердении вяжущего, повышают удобоукладываемость бетонной смеси и прочность арболита. Например, введение 15% добавки в виде пиритного огарка от массы гипсхромошламового вяжущего позволило повысить прочность арболита при сжатии через 1,5 часа с 1,1 до 1,8 МПа. Через 30—60 мин после затворения прочность образцов при сжатии составляет 50—80% от 28-дневной прочности. В таблице даны предложенные нами составы и свойства гипсохромошламового арболита. Для изучения влияния фактора времени на прочность гипсохромошламового арболита проводились испытания прочности образцов различного состава, хранившихся в воздушно-сухих условиях.

Испытания показали, что для пропаренных образцов гипсохромошламового арболита характерно интенсивное нарастание прочности в первые 5—7 суток после пропаривания, что, очевидно, связано с удалением избыточной влажности воды из образцов и увеличением жесткости органического заполнителя, а также сцепления заполнителя с камнем вяжущего.

Таблица

Предлагаемые составы и свойства гипсохромошламового арболита

Наименование показателей	Един. изм.	Величина показателей для арболита
		В 0,75	В 1,0	В 1,5	В 2,5	В 3,5
1. Расход пуццоланового цемента марки 400	кг	250	280	300	325	350
2. Расход гипса марки 100	кг	100	100	100	110	120
3. Расход смешанных органи- ческих заполнителей (стебли тростника камыша и рис.луз.)	кг	175/65	195/65	215/65	235/70	250/75
4. Расход воды на 1м^3 смеси при сухих органических заполнителях	л/м^3	270	300	325	350	370
5. Расход хромошлама	кг	75	80	85	90	95
6.Расход комплексных добавок: - жидкое стекло; - хлористый кальций	кг/м^3 кг/м^3	10 6	10 6	12 6	12 6	12 8
7. Плотность в высушенном состоянии	кг/м^3	400-430	450-460	500-540	540-590	590-600
8. Призменная прочность при сжатий Rbn	МПа	0,3	0,6	0,95	1,65	2,1
9. Модуль упругости при сжатии σ = 0,3 Rbn	МПа	200-250	250-400	400-650	650-1100	1000-1300
10. Водопоглощение (по массе) через 48 часов	%	95	85	75	67	45
11. Морозостойкость	цикл	5	20	35	50	75
12.Коэффициент теплопроводности	Вт/м^2К	0,05	0,065	0,085	0,10	0,135

При дальнейшем выдерживании образцов (до 12 мес.) прочность образцов повышается и это можно объяснить увеличением прочности камня вяжущего. Для образцов гипсохромошламового арболита нормального твердения характерно постепенное нарастание прочности в течение первого месяца твердения с дальнейшей стабилизацией этого показателя во времени. Прочность образцов нормального твердения существенно ниже, чем у пропаренных образцов, и с течением времени этот разрыв в прочности сохраняется. Приведенные выше результаты определений основных технических свойств легких бетонов показывают, что их можно использовать для изготовления ограждающих и несущих конструкций - жилых и сельскохозяйственных зданий и сооружений.

Список литературы

1. Гордашевский П.Ф., Бройдо Ц.И. Разработка технологии производства борогипсовых вяжущих и изделий, — Сборник научных трудов, № 26. М., РОСНИИМС, 1963.

2. Ломовцева С.Б, Савинкова Е.И, Вильнянский Я.Е. Использование гипсовых отходов травления трансформаторной стали для получения гипсо- и ангидритошламового вяжущего. – Известия вузов, химия и химическая технология, т. 14, № 4, 1973.

3. Симановская Р.Э. Исследования в области химии и технологии воздушных вяжущих материалов, полученных из фосфогипса. – В кн: Гипс и фосфогипс. Сборник научных трудов НИУИФа, вып. 160. М., Госхимиздат, 1958.

4. Заурбеков Ш.Ш, Муртазаев С-А.Ю, Успанова А.С, Сайдумов М.С. Использование золошлаковых отходов ТЭЦ г. Грозного для получения строительных композитов. - Экология и промышленность России, январь 2011г.