CC BY
49
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Wavenumber cm-1
Рисунок 3. КР-спектрограмма наноразмерных гидросиликатов бария
Таким образом, установлено, что полученные продукты являются гидросиликатами бария, содержащими тетраэдры SiO4 и Si-(OH) трех типов гидроксилов. Формирование химической связи Ва - О, свидетельствует о связывании соединений бария с образованием гидросиликатов бария Изменение концентрации кремниевой кислоты в диапазоне C(SiO2) = 0,3.. .0,7 % не оказывает влияния на формирование указанных химических связей.
Список литературы:
1. Гришина А.Н., Королев Е.В., Сатюков А.Б. Синтез и исследование устойчивости золей гидросиликатов бария // Строительные материалы. 2013. № 9.
2. Гришина А.Н., Королев Е.В. Выбор технологии синтеза наноразмерных гидросиликатов бария // Нано-технологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2013. Т. 5. № 4.
3. Жерновский И.В., Нелюбова В.В., Череватова А.В., Строкова В.В. Особенности фазообразования в системе СаО SiO2 H2O в присутствии наноструктуриро-ванного модификатора // Строительные материалы. 2009. № 11.
4. Иванов К.В. Жидкофазный синтез ацетато- оксалато-и гидроксититанилов некоторых nS2 металлов, физико-химические характеристики их термических
превращений и экектрореологические свойства: автореферат дисс. канд. хим. наук, Иваново, 2011.
5. Иноземцев А.С., Королев Е.В. Структурообразование и свойства конструкционных высокопрочных легких бетонов с применением наномодификатора Bisnanoactivus // Строительные материалы. 2014. № 12.
6. Пономарев А.Н. Нанобетон: концепция и проблемы. Синергизм наноструктурирования цементных вяжущих и армирующей фибры // Строительные материалы. 2007. № 6.
7. Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Степанова И.В., Старчуков Д.С. Нанодобавки из кремне- и железосодержащего (III) золя для тяжелого бетона на рядовых цементах // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2010. № 5.
8. Чукин Г.К. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезема М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2008.
9. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов Учебное пособие. - М.: Академкнига, 2006.
10. Яковлев Г.И., Первушин Г.Н., Корженко А., Бурьянов А.Ф., Пудов И.А., Лушникова А.А. Модификация цементных бетонов многослойными углеродными нано-трубками // Строительные материалы. 2011. № 2.
БЕТОННЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ЗАПОЛНИТЕЛЯХ ИЗ КЕРАМИЧЕСКОГО
КИРПИЧНОГО БОЯ
Хаджиев Магомед Рамзанович
Аспирант кафедры «Технология строительного производства» ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова, г. Грозный
В настоящее время в стране и во всем мире накормлено огромное количество отходов техногенной деятельности человечества и многие ученые называют их теперь новыми месторождения. По данным [1, с.5-7] на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных
материалов и других отраслей промышленности Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов. В связи с этим в отвалах и шламохранилищах страны накоплено более 80 млрд. тонн только твердых отходов. Под полигоны для их хранения ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для сельского хозяйства
земель. Значительная часть этих отвалов составляет отходы разборки зданий и сооружений и процесс интенсивного накопления строительных отходов не только не уменьшается, а, наоборот, набирает обороты.
Темпы роста объема отходов строительства и сноса зданий и сооружений в нашей стране составляют 25 % в год при ежегодном их образовании более 17 млн. тонн [2, с.6-7]. Соотношение между кирпичным боем и бетонным ломом в образующихся отходах строительства и сноса зданий составляет примерно 40:60 %.
Из всего многотоннажного объема твердых отходов, имеющих в отвалах в России, ежегодно используется лишь около 2 млрд. тонн, что составляет около 28 % от общего объема их ежегодного образования.
Таким образом, разработка альтернативных способов утилизации твердых отходов строительства и сноса зданий и сооружений является актуальной задачей научно-технического прогресса развития программы «зеленого строительства и зеленых композитов».
Из некондиционного бетона заводов ЖБИ и отходов строительства и сноса зданий получают крупный и мелкий заполнители для бетонов путем их переработки на различных дробильно-сортировочных комплексах.
В работах [2, с.38,146; 3, с.105,184] исследованы составы и свойства бетонного лома, а также разработаны и предложены оптимальные составы обычных (тяжелых) бетонов на основе вторичных заполнителей из «старого» бетона.
Однако, вопрос утилизации керамического кирпичного боя (ККБ) остается открытым и актуальным, поскольку он (кирпичный бой) среди прочих твердых отходов строительства и сноса зданий и сооружений в определенных районах республики составляет иногда больше половины этих отходов.
Кроме того, эффективным использованием ККБ в технологии бетона и железобетона может быть существенно расширена сырьевая база строительного производства. Автор работы [4, с.189] сравнительными исследованиями легкого бетона, полученного на основе продуктов дробления производственного брака кирпича, с традиционно применяемым керамзитобетоном доказывает перспективу использования ККБ в технологии легких бетонов.
Однако, анализ источников отечественной литературы [2-4], свидетельствует о недостаточной изученности применения ККБ для получения бетонных композитов и о практическом отсутствии опыта его переработки и нормативно-технической документации. В качестве вторичного сырья кирпичный бой в настоящее время в основном применяется для засыпки ям, неровностей дорог в загородных поселках и как дренажное средство. Следовательно, кирпичный керамический бой и производственный брак как вторичное сырье имеют ограниченную область применения в строительстве и их дальнейшее накопление в местах отвала или же на территории самих промышленных объектов неизбежно.
Ю.М. Баженов и другие учёные страны [5, с.29] утверждают, что в настоящее время и в обозримом будущем основным конструкционным материалом для строительства будет являться бетон и железобетон. В связи с этим увеличение и расширение возможности применения керамического кирпичного боя и брака при производстве различных бетонов является одной из актуальных задач строительного материаловедения. В частности, относительно к легким бетонам, которые используются в современном строительстве как конструкционный, теплоизоляционный и конструкционно-теплоизоляционный материал.
Для разработки и обоснования технологии использования керамического кирпичного боя и брака кирпича при изготовлении легких бетонных изделий и конструкций в научно-техническом центре коллективного пользования «Современные строительные материалы и технологии» Грозненского государственного нефтяного технического университета имени академика М.Д. Мил-лионщикова были проведены экспериментальные исследования.
Исследованиями установлено, что продукты переработки ККБ (рис. 1) имеют ту же структуру, что и изначальный материал - кирпич, обладающий своей проектной прочностью, стойкостью и пористой структурой. Кроме того, вторичный заполнитель из ККБ характеризуется также малой лещадностью зерен.
Рисунок 1. Продукты переработки ККБ: а - крупный заполнитель фракции 5-20 мм; б - мелкий заполнитель (отсев дробления ККБ)
Для исследования кирпичного боя и продукта его В результате рассеве продукта дробления ККБ и
переработки производилось его измельчение с использо- ПБК на наборе сит 5-40 мм получены следующие соотно-ванием щековой лабораторной дробилки ДС-200щл, затем шения щебеночной и песчаной фракций (табл. 1). на основе набора сит согласно ГОСТ Р 51568-99 выполнялся анализ гранулометрического состава.
Таблица 1.
Результаты рассева продукта дробления ККБ и ПБК на ситах 5-40_
Наименование дробимого сырья Содержание в продукте дробления ККБ зерен фракции, % по массе
0-5 мм 5-10 мм 5-10 мм 20-40 мм
ККБ 27,54 9,78 24,04 38,64
Количество частиц менее 5 мм (песок из ККБ) составляет около 25-30 % от массы дробимого сырья. Основные физико-механические показатели отдельных фракций вторичного заполнителя из ККБ приведены в таблице 2.
Таблица 2.
_Физико-механические показатели вторичного заполнителя из ККБ_
Наименования характеристик Размеры фракций, мм
0,16-0,315 0,3150,63 0,63-1,25 1,25-2,5 2,5-5,0 5-10 10-20
Истинная плотность р, кг/м3 2,63
Насыпная плотность, кг/м3 1180 1121 1047 975 926 863 848
Пустотность, % - - - 26 33 40 46
Марка по дробимости 400
Пористость, % 16
Особенностью вторичного заполнителя из ККБ, как показали исследования, является то, что его зерна состоят из фрагментов дробимого керамического кирпича и растворной части между ними, количество последнего находится в пределах 15-20 % от массы перерабатываемой продукции.
Содержание так называемой каменной муки, т.е. частиц менее 0,16 мм, находится в пределах 10-20 % от массы отсева дробления или 3 -6 % от массы дробимого сырья.
Важной отличительной чертой такого заполнителя является наличие пористой структуры его зерен, приводящей к повышенному водопоглощению такого заполнителя, что предполагает использование его в бетонной смеси совместно с суперпластификаторами водоредуци-рующего действия.
Установлено, что заполнитель, характеризующийся повышенной водопотребностью и водопоглоще-нием, оказывает своеобразное влияние на процессы струк-турообразования легкого бетона. Вследствие перераспределения воды между твердой, жидкой и газообразной фазами меняются и реологические свойства бетонной смеси. При введении в бетонную смесь такой заполнитель сначала поглощает жидкую фазу из бетонной смеси, а затем в процессе образования капиллярно-пористой структуры цементного камня отдает ее, т.е. происходит своеобразное отсасывание влаги из пор заполнителя в твердеющий цементный камень, способствующий образованию плотной структуры цементного камня.
Для изучения физико-механических характеристик бетонных композитов на основе заполнителя из кирпичного боя были изготовлены III серии образцов-кубов с размером ребра 10 см состава 1:1,7:1,4 при В/Ц = 0,7:
- Ья серия образцов выполнена с замещением традиционного крупного керамзитового заполнителя на вторичный щебень из ККБ. С использованием обычного кварцевого песка Червленого месторождения Грозненского района ЧР с модулем крупности МК = 1,8;
- П-я серия образцов с заменой мелкого заполнителя на песок из дробленого ККБ с модулем крупности МК = 2,3;
- В Ш-ей серии образцов для изучения степени влияния пластифицирующих добавок на свойства бетонной смеси на заполнителе из ККБ в состав введен суперпластификатор С-3 в количестве 2 % от массы вяжущего.
В исследованиях в качестве вяжущего использовался портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н производства ФГУП «Чири-Юртовский цементный завод», соответствующий ГОСТ 31108-2003.
Анализ и обработка полученных результатов показали следующее (рис. 2):
- прочность образцов на сжатие первой серии образцов, полученных на основе кварцевого песка Червленого месторождения и щебня из кирпичного боя, составляет 39,2 МПа, а плотность бетона - 1970 кг/м3. Данный вид бетона, имея хороший показатель по прочности на сжатие, характеризуется более высокой плотностью из-за плотного Червленского песка, что переводит его в категорию тяжелых бетонов;
I II III
Номер серии образцов-кубов с ребром 10 см
Рисунок 2. Свойства образцов с использованием заполнителей из ККБ
- образцы 11-ой серии, изготовленные с использованием легкого песка и щебня из кирпичного боя, показали прочность на сжатие 29,7 МПа и плотность 1745 кг/м3;
- образцы Ш-ей серии с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 2 % от массы цемента показали прочность на сжатие 41,4 МПа и плотность 1790 кг/м3.
Как показали результаты исследований, использование вторичного заполнителя из ККБ совместно с суперпластификаторами позволяет значительно снизить плотность бетона без существенного снижения его прочности, а также получить легкие бетоны классов по прочности на сжатие В20-В30.
Кроме того, проведенными сравнительными исследованиями себестоимости вторичных заполнителей из ККБ с традиционно применяемыми заполнителями установлено, что использование ККБ вместо керамзита в легких бетонах позволяет снижать его себестоимость до 35 %.
Таким образом, широкое использование керамического кирпичного боя в технологии бетона будет обеспечивать получение эффективных легких конструкционных бетонных композитов соответствующих марок по плотности и достаточно прочных на сжатие (В20-В30). Использование ККБ в промышленных масштабах приведёт при этом к существенному снижению нагрузки данных отходов на среду обитания человека и освобождению значительных территорий для сельскохозяйственных нужд.
Также, применение заполнителя из керамического кирпичного боя экономически более целесообразно с точки зрения снижения себестоимости легкого бетона на его основе, поскольку стоимость заполнителей в бетоне достигает 30-50 % стоимости бетонных и железобетонных
конструкций, а иногда и более. Поэтому изучение, правильный выбор заполнителей, рациональное их производство и применение имеют большое народнохозяйственное значение.
Список литературы:
1. Дворкин, Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 368 с.
2. Сайдумов, М.С. Отсевы дробления бетонного лома и горных пород для получения бетонных композитов: автореф. дис... канд. тех. наук: 05.23.05 /М.С. Сайдумов - Белгород: 2012. - 23 с.
3. Муртазаев, С-А.Ю. Эффективные бетоны и растворы на основе техногенного сырья для ремонтно-строительных работ: автореф. дис... докт. тех. наук: 05.23.05 /С-А.Ю.Муртазаев. - Грозный: 2009. - 43 с.
4. Хадисов, В.Х. Легкие бетоны с использованием керамического кирпичного боя и производственного брака / В.Х. Хадисов, М.С. Сайдумов // Проблемы инновационного биосферно-совместимого социально-экономического развития в строительном, жилищно-коммунальном и дорожном комплексах: материалы 3-й междунар. науч.-практ. конф. (9-10 апреля 2013 г. Брянск) в 2-х томах. Т. 1/ Брян. гос. инженер.-технол. акад.; ред.кол.: А.В. Алексейцев, Н.П. Лукутцова, B.C. Янченко, М.А. Сенющенков -Брянск, 2013. - С.189-194.
5. Баженов, Ю.М. Бетон: технологии будущего / Ю.М Баженов // Строительство: новые технологии-новое оборудование. -М.: ИД "Панорама", 2009. -№ 8. -С.29-32.
