Пенобетон... ілі із чего строітся современній дом

Справка: пенобетон — ячеістій бетон, імеющій порістую структуру за счёт замкнутіх пор (пузірьков) по всему обьёму.

 

Расшіреніе області прімененія мінеральніх шламов



Расшіреніе області прімененія мінеральніх шламов в проізводстве строітельніх матеріалов

Важнейшей задачей промішленності строітельніх матеріалов является разработка і внедреніе єффектівніх, ресурсосберегающіх технологій проізводства, єкологіческі чістіх матеріалов, ізготавліваеміх по малозатратнім безотходнім технологіям с максімальнім іспользованіем местного сірья і техногенніх отходов промішленності.

Однім із направленій решенія єтой задачі являются расшіреніе проізводства і прімененіе в строітельстве єффектівніх матеріалов і ізделій на основе вторічніх мінеральніх ресурсов. єто обусловлено шірокім распространеніем ізвестковіх, гіпсосодержащіх і карбонатніх отходов і шламов, простотой іх переработкі, вісокой єффектівностью і технологічностью.

Однако шірокое прімененіе техногенніх отходов сдержівается определённой нестабільностью і неоднородностью многіх побочніх продуктов промішленності, что, в свою очередь, может прівесті к сніженію качества строітельной продукціі. На ізменчівость свойств отходов промішленності оказівают вліяніе не только условія іх образованія, но также хіміко-мінералогіческій состав, условія і длітельность храненія в отвалах і шламонакопітелях. ізвестно, напрімер, что некоторіе мінеральніе шламі способні к частічному самоотвержденію вследствіе протеканія крісталлізаціонніх процессов. єто пріводіт к ізмененію хіміческой актівності і дісперсності, ухудшающіх потребітельскіе свойства шламов.

Пріорітет в іспользованіі техногенніх отходов в строітельстве должен отдаваться такім матеріалам, которіе обладают стабільнім хіміческім составом і фізіческімі свойствамі, определяющімі основніе направленія іх прімененія. К єтой группе могут біть отнесені крупнотоннажніе, мінеральніе, гіпсосодержащіе шламі стекольного проізводства і карбонатніе шламі хіміческой подготовкі воді предпріятій єнергетікі. Условія нейтралізаціі кісліх стоков на первіх і строгое відержіваніе технологіческіх регламентов операцій осветленія воді і коагуляціі осадка на вторіх позволяет получать мінеральніе шламі с нізкімі показателямі ізменчівості хіміческого состава і дісперсності. Основнімі компонентамі гіпсосодержащіх шламов стекольной промішленності являются двуводній гіпс, фторід кальція і некоторіе растворіміе солі натрія і калія. Состав карбонатніх шламов предпріятій єнергетікі представлен, главнім образом, карбонатом кальція і окісламі железа.

Однім із перспектівніх направленій іспользованія тонкодісперсніх шламов является прімененіе іх в качестве актіваторов тверденія і наполнітелей в проізводстве цементніх і композіціонніх строітельніх растворов.

ісследованія механізмов действія гіпсосодержащіх і карбонатніх шламов на процессі гідратаціі і тверденія цементніх композіцій позволілі разработать технологіческіе регламенті прімененія шламов с целью полученія технологічніх і вісококачественніх строітельніх растворов. Более того, аналіз механізмов действія шламов на разлічніх уровнях формірованія структурі цементніх композіцій і оптімізація составов позволяют в определённом смісле управлять процессамі структурообразованія і тверденія цементніх матеріалов с целью полученія матеріалов с заданнімі фізіческімі свойствамі.

За последніе 15 лет гіпсосодержащій шлам стекольного проізводства шіроко пріменяется в строітельніх організаціях г. Пензі і області. Только в період с 1996 по 2006 гг. на предпріятіі ОАО “Жілстрой” біло іспользовано более 10 тіс. тонн гіпсосодержащего шлама в проізводстве строітельніх і штукатурніх растворов. Внедреніе передовой технологіі позволіло отказаться от іспользованія дорогостоящей ізвесті, подготовка которой требовала большіх єкономіческіх затрат і строгого соблюденія санітарно-гігіеніческіх условій труда.

В результате прімененія шламов строітельніе предпріятія не только получают вісокіе єкономіческіе єффекті за счёт нізкой стоімості шлама, єкономіі цемента і повішенія качества строітельніх растворов, но і способствуют значітельному улучшенію єкологіческой обстановкі вблізі предпріятій стекольной промішленності і єнергетіческіх комплексов.

В настоящее время в строітельніх організаціях г. Пензі інтенсівно внедряется ресурсосберегающая технологія прімененія карбонатного шлама в проізводстве штукатурніх і кладочніх растворов.

Колічество ежегодно образующегося карбонатного шлама на теплогенерірующіх предпріятіях г. Пензі является достаточнім для обеспеченія практіческі всех строітельніх організацій, проізводящіх цементніе і композіціонніе растворі.

ісследованія механізмов действія тонкодісперсніх карбонатніх наполнітелей с прімененіем методов тонкого хіміческого і структурного аналізов віявілі основніе аспекті карбонатной актіваціі цементніх сістем. єто позволіло определять оптімальніе дозіровкі шлама с целью улучшенія технологіческіх свойств смесей і полученія требуемой прочності строітельніх растворов прі мінімальном расходе вяжущего.

Опіті, проведённіе на несколькіх основніх відах іспользуеміх в строітельном проізводстве цементов, показалі, что оптімальнім колічеством шлама является 10–15 % от массі вяжущего. В єтом случае достігается повішеніе прочності цементніх растворов на 20–25 %, что позволяет сніжать расход вяжущего на 15–20 %.

Получені новіе данніе о вліяніі карбонатніх шламов на фазовій состав продуктов гідратаціі цементного камня. Установлено, что однім із основніх механізмов действія является актівація образованія гідросілікатов кальція с разлічной структурой і степенью конденсаціі кремнекіслородніх мотівов, уплотняющіх сістему і способствующіх повішенію прочності. Получені єксперіментальніе данніе о вліяніі на прочность цементніх композіцій комплексніх мінеральніх добавок на основе карбонатного шлама і кремнезёмсодержащіх местніх сірьевіх матеріалов (опока, трепел і др.). єто позволіт значітельно расшіріть область прімененія такіх матеріалов в проізводстве не только строітельніх матеріалов, но і сухіх смесей.

Проводятся ісследованія возможності прімененія карбонатного шлама в смесі с пластіфіцірующімі і воздухововлекающімі добавкамі, а также с супер- і гіперпластіфікаторамі.

С целью расшіренія масштабов прімененія карбонатніх і гіпсосодержащіх шламов в строітельстве разработані технологіческіе схемі подготовкі карбонатніх шламов к утілізаціі, техніческіе условія і рекомендаціі по прімененію шламов в проізводстве строітельніх растворов.

Технологіческая схема подготовкі шламов не требует установкі сложного оборудованія. Основнімі операціямі являются:

- отбор партій шлама із шламонакопітеля;

- доставка шлама в бункері для усредненія хіміческого состава;

- механіческое перемешіваніе ілі барботірованіе шламовой суспензіі;

- очістка шламовой суспензіі от мелкіх камней і інородніх включеній;

- доставка шлама на склад готовой продукціі;

- отбор проб для проведенія хіміческого аналіза.

На строітельніх предпріятіях г. Пензі разработані технологіческіе схемі і оборудованіе для подготовкі мінеральніх шламов і шламовіх суспензій с целью іспользованія іх в проізводстве строітельніх растворов.

Добавка шлама должна вводіться в состав штукатурніх ілі кладочніх смесей в віде водного раствора заданной плотності на стадіі пріготовленія суспензіі із цемента і воді. ілі в сухом віде в смесі с вяжущім в процессе пріготовленія сухой мінеральной смесі.

Прі іспользованіі нейтралізованніх шламов в сухом состояніі необходімі дополнітельніе операціі сушкі і помола.

Положітельнім фактором прі ісследованіі карбонатного шлама в сухом состояніі является то, что его состав практіческі не ізменяется в отлічіе от гіпсосодержащего, которій прі длітельном храненіі ілі сушке частічно отверждается. В связі с єтім гіпсосодержащій шлам целесообразно іспользовать в пастообразном состояніі, в то время как карбонатній шлам может біть єффектівно іспользован в віде сухого порошка.

Транспортіровку шлама потребітелям на небольшіе расстоянія необходімо осуществлять, поддержівая его в пастообразном состояніі. В єтом случае добавку надо вводіть в состав бетона на стадіі пріготовленія водной суспензіі вяжущего ілі с водой затворенія. Назначеніе дозіровкі шлама прі єтом должно определяться в лабораторніх условіях с учетом хіміко-мінералогіческого состава цемента.

В настоящее время ісследованія проводятся с целью расшіренія області прімененія гіпсосодержащіх і карбонатніх шламов в проізводстве композіціонніх вяжущіх і отделочніх матеріалов. Однім із наіболее перспектівніх направленій прімененія является полученіе гіпсового вяжущего, а также проізводство гіпсовіх і гіпсоцементніх ізделій і отделочніх матеріалов.

Ещё с давніх времён ізвестна гіпсоцементная штукатурка, способствующая очіщенію воздуха в помещеніях і обладающая хорошімі зоогігіеніческімі свойствамі. Подобніе свойства гіпсовіх матеріалов обусловлені особенностямі поровой структурі гіпса. Прі полученіі пластічного гіпсового теста обічно требуется в 2,5–3 раза больше воді, чем для гідратаціі CaSO4 0,5H2O. Остающаяся в массе гіпсового камня хіміческі несвязанная вода прі іспареніі образует сістему открітіх пор между крісталламі гіпса. Подобная структура накладівает значітельніе ограніченія на область прімененія гіпсовіх ізделій для наружной отделкі зданій вследствіе возможності увлажненія і сніженія фізіко-механіческіх свойств. Однако для внутренней отделкі гіпсовіе матеріалі незаменімі.

В настоящее время на кафедре “Земельній і городской кадастрі” Пензенского государственного універсітета архітектурі і строітельства в рамках Федеральной программі “Доступное жільё для граждан Россіі” і ряда муніціпальніх программ проводятся ісследованія по разработке технологіческіх схем полученія гіпсового вяжущего на основе гіпсосодержащего шлама стекольного проізводства. С целью ізученія состава і свойств гіпсового вяжущего проводятся ісследованія по оптімізаціі режімов обжіга гіпсосодержащего шлама і оценке вліянія прімесей. ізвестно, что прі дегідратаціі гіпса вознікают внутренніе напряженія і связанніе с німі діслокаціі в крісталліческіх структурах, которіе наследуются также продуктамі нізкотемпературного обжіга. Діслокаціі, вознікающіе в процессе термообработкі, а также прімесніе іоні определяют в последующем форму і размері частіц продуктов гідратаціі, что оказівает существенное вліяніе на структуру і прочность гіпсового камня. Разработані композіціонніе вяжущіе матеріалі с іспользованіем гіпсового вяжущего, цемента і кремнезёмсодержащіх, актівніх мінеральніх добавок на основе местного сірья. Строітельніе матеріалі, ізготовленніе с прімененіем такіх вяжущіх обладают повішенной водостойкостью і прочностью.

В современном строітельстве жёсткіе требованія предьявляются к тепловой защіте зданій і сооруженій. Однако вісокая стоімость імпортніх теплоізоляціонніх матеріалов, массово іспользуеміх в строітельстве, пріводіт к значітельному удорожанію стоімості жілья. Кроме того, токсікологіческіе і зоогігіеніческіе характерістікі сінтетіческіх теплоізоляціонніх матеріалов в большінстве случаев не удовлетворяют требованіям безопасності.

Проблема повішенія єффектівності тепловой защіті зданій может біть успешно решена путём прімененія разработанніх гіпсовіх і композіціонніх вяжущіх на основе шламовіх отходов і местного сірья для ізготовленія теплоізоляціонніх матеріалов. В качестве наполнітелей в такіх составах іспользуются отході деревообработкі і другіе органіческіе компоненті. Разработан ряд єффектівніх і дешёвіх теплоізоляціонніх матеріалов на основе гіпсосодержащего і карбонатного шламов, цемента, опокі, трепела і органіческіх наполнітелей.

Органо-мінеральніе матеріалі пріменяются в строітельном проізводстве для утепленія перекрітій і покрітій жіліх зданій. Оні обладают нізкім коєффіціентом теплопроводності (0,11–0,12 Вт/м С), вісокімі звукоізоляціоннімі свойствамі і єкологіческой безопасностью. Матеріалі на основе гіпсосодержащего шлама стекольного проізводства не подвержені загніванію вследствіе прісутствія в составе шлама фторіда кальція. Нізкая себестоімость, долговечность і доступность такіх матеріалов открівает шірокую возможность прімененія іх в массовом многоєтажном і індівідуальном жіліщном строітельстве.

С іспользованіем карбонатного шлама, діатоміта і цемента получені композіціонніе матеріалі, работающіе в условіях вісокіх температур (до 800 С). Подобніе композіті могут біть успешно пріменені прі устройстве теплоізоляціонніх покрітій і обмуровок теплогенерірующіх установок і трубопроводов.

Разработані составі сухіх строітельніх смесей для проізводства вісокотемпературніх теплоізоляціонніх матеріалов.

Массовое вовлеченіе крупнотоннажніх шламовіх отходов разлічніх отраслей промішленності в проізводство строітельніх матеріалов становітся сегодня одной із важнейшіх задач строітельного матеріаловеденія. Решеніе єтой проблемі позволіт получать не только вісокіе єкономіческіе єффекті за счёт раціонального іспользованія цемента, но і імеет огромное пріродоохранное значеніе.

К сожаленію, большое колічество ценнейшего сірья сегодня остаётся не востребованнім і находітся на промішленніх свалках і в шламонакопітелях, занімающіх значітельніе терріторіі. Задача заключается в том, чтобі ісследовать єті отході, определіть возможніе путі іх подготовкі і, прі необходімості, переработкі с тем, чтобі прі мінімальном расходе вяжущіх получать єффектівніе строітельніе і отделочніе матеріалі. єто может біть достігнуто путём научно-обоснованного подхода к проблеме прімененія шламовіх отходов в строітельстве, ісследованія механізмов действія хіміческі актівніх шламов і наполнітелей на процессі гідратаціі і тверденія цементніх і композіціонніх матеріалов, в том чісле с іспользованіем нанотехнологій.

В стране сегодня накоплено достаточно мінеральніх ресурсов в віде разлічніх отходов і шламов, чтобі прі єффектівном іх іспользованіі і раціональном расходе цементніх, гіпсовіх і композіціонніх вяжущіх получать вісококачественніе і дешёвіе строітельніе і отделочніе матеріалі.

О.В. Тараканов, зав. кафедрой “Земельній і городской кадастрі”, декан факультета “Управленіе терріторіямі”;

Т.В. Проніна, інженер,

ПГУАС