CC BY
54
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ БЕЗАВТОКЛАВНЫХ СИЛИКАТНЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД
Володченко Александр Анатольевич
аспирант Белгородского государственного технологического университета
им. В. Г. Шухова, г. Белгород Е-mail: [email protected]
DURABILITY OF NON-AUTOCLAVE SILICATE MATERIALS BASED
ON SAND-SHALE
Aleksandr Volodchenko
graduate of Belgorod State Technological University named after
V.G. Shukhov, Belgorod,
АННОТАЦИЯ
Установлено, что песчано-глинистые породы незавершенной стадии глинообразования пригодны для получения атмосферостойких безавтоклавных силикатных материалов.
ABSTRACT
It has been that sand and clay rocks of incomplete clay formation stage can be used for production of weatherproof non-autoclave silicate materials.
Ключевые слова: песчано-глинистые породы; известково-песчано-
глинистое вяжущее; силикатные материалы; долговечность.
Keywords: sand-clay rocks, lime-sand binder, silicate materials, durability.
В современных условиях на первый план выходят задачи увеличения производства и расширения области применения эффективных стеновых материалов, для производства которых используются промышленные отходы и местное сырье. Ранее проведенными исследованиями было показано, что для производства автоклавных силикатных материалов можно использовать глинистые породы незавершенной стадии глинообразования, которые в больших количествах попадают в зону горных работ при добыче полезных ископаемых [1—11, 21].
Глинистые отложения — это продукты одной из заключительных фаз выветривания алюмосиликатных пород. Из всей гаммы глинистых отложений промышленность использует лишь малую часть, которая удовлетворяет действующим нормативно-техническим документам. Эти глины используются для производства цемента, керамических материалов, а также их можно применять для получения металлокомпозитов [12—20].
Установлено, что глинистые породы незавершенной стадии глинообразования можно использовать также в качестве сырья для получения безавтоклавных силикатных материалов [22]. Однако возникает вопрос о долговечности таких материалов, так как глинистые минералы могут оказать отрицательное влияние прочность цементирующей связки.
Целью настоящей работы является изучение долговечности безавтоклавных силикатных материалов на основе песчано-глинистых пород.
В исследованиях использовали супесь — вскрышную песчано-глинистую породу Курской магнитной аномалии. Глинистая фракция породы представлена монтмориллонитом, гидрослюдой, каолинитом и смешаннослойными образованиями. Активность используемой негашеной извести составляла 78,3 мас. %.
Образцы готовили методом полусухого прессования. Измельченную известь и супесь перемешивали, увлажняли необходимым количеством воды и выдерживали в герметичной чашке до полного гашения извести. Содержание извести составляло 5—15 мас. %. Прессование проводили при давлении 20 МПа. Образцы подвергали гидротермальной обработке при температуре 90—95°С по режиму 1,5+8+1,5 ч. Для оценки влияния действия воды на прочностные свойства полученного материала образцы каждого состава выдерживали в течение 1 года в водопроводной воде. Результаты экспериментов приведены на рис. 1.
05
С
го
*
о
з;
о.
с
з
&
0
1 У
о
о.
с
ъ
5
о.
с=
. . <
/ Л
г'"' *
4
о
15
5 1<
Содержание извести, мае. %
Рисунок 1. Прочность образцов в зависимости от содержания извести: 1 — после 2-х сут хранения при комнатной температуре;
2 — водонасыщенные; 3 — водонасыщенные после года хранения в воде
Максимальная прочность образцов в сухом и водонасыщенном состоянии достигается при содержании извести 10 мас. % и составляет соответственно 22,58 и 18,35 МПа. Прочность водонасыщенных образцов, выдержанных 1 год в воде, повысилась почти в два раза в сравнении с исходными образцами. Максимальной прочности 34,71 МПа образцы достигают при содержании извести 12 мас. %. Повышение прочности, вероятно, связано с тем, что породообразующие минералы породы обеспечивают синтез цементирующего соединения, обладающего гидравлическими свойствами.
С целью интенсификации синтеза новообразований часть песчаноглинистой породы подвергали совместному помолу с известью. Сырьевую смесь готовили путем смешивания полученного известково-песчано-глинистого вяжущего (ИПГВ) с исходной супесью. В экспериментах использовались составы с ИПГВ, в которых соотношение извести к супеси составляло 1:1, 1:1,5, 1:2 и 1:2,5. Полученные образцы подвергали 100 циклам попеременного увлажнения и высушивания. Результаты экспериментов приведены в табл. 1
Таблица 1
Физико-механические свойства силикатных материалов на основе ИПГВ
Физико-механические характеристики Соотношение известь:супесь в вяжущем
1:1 1:1,5 1:2 2,5
Предел прочности при сжатии, МПа 18,90 19,60 20,02 20,20
Предел прочности при сжатии после 100 циклов попеременного увлажнения и высушивания, МПа 28,20 30,28 34,17 32,85
Потеря прочности после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания, % 0,78 0,81 0,73 0,77
Изменение соотношения извести к супеси с 1:1 до 1:2,5 приводит лишь к незначительному повышению прочности образцов. Использование ИПГВ вместо молотой извести не повышает прочности изделий, а даже несколько снижает. Можно предположить, что содержание тонкодисперсных минералов в исходной супеси достаточно для формирования прочной микроструктуры цементирующего вещества и увеличение тонкодисперсной составляющей за счет дополнительного помола части породы приводит к формированию состава новообразований, снижающих прочностные показатели материала. После испытания на попеременное увлажнение-высушивание прочность образцов существенно возросла. Повышение прочности составило от 49,2 % (состав ИПГВ 1:1) до 87,7 % (состав ИПГВ 1:2). Следовательно, оптимальное соотношение извести к супеси составляет 1:2. Морозостойкость образцов составляет 15 циклов, что соответствует показателям рядового кирпича.
Повышение прочности композитов после попеременного увлажнения и высушивания связано, вероятно, с гидравлическими свойствами полученного материала. Очевидно, при нахождении образцов в воде дальнейшая гидратация и перекристаллизация новообразований оказывает большее влияние на повышение прочности материала, чем разрушающее действие при попеременном увлажнении и высушивании.
Таким образом, песчано-глинистые породы пригодны для получения атмосферостойких безавтоклавных силикатных материалов. Морозостойкость
составляет 15 циклов. Использование известково-песчано-глинистого вяжущего вместо молотой извести несколько снижает прочностные показатели силикатных материалов. Оптимальное соотношение извести к супеси в вяжущем составляет 1:2. Выбор в качестве вяжущего молотой извести или ИПГВ будет зависеть от вещественного состава используемых песчаноглинистых пород.
Список литературы:
1. Алфимов С.И., Жуков Р.В., Володченко А.Н., Юрчук Д.В. Техногенное
сырье для силикатных материалов гидратационного твердения //
Современные наукоемкие технологии. — 2006. — № 2. — С. 59—60.
2. Володченко А.Н. Особенности взаимодействия магнезиальной глины с гидроксидом кальция при синтезе новообразований и формирование микроструктуры // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2011. — № 2. — С. 51—55.
3. Володченко А.Н. Г линистые породы — сырье для производства
автоклавных ячеистых бетонов // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции. — 2012.
— Т. 26. — № 2. — С. 11—14.
4. Володченко А.Н. Взаимодействие мономинеральных глин с гидроксидом
кальция в гидротермальных условиях // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции. — 2012. — Т. 30. — № 3. — С. 35—37.
5. Володченко А.Н., Жуков Р.В., Фоменко Ю.В., Алфимов С.И. Силикатный
бетон на нетрадиционном сырье // Бетон и железобетон. — 2006. — № 6.
— С. 16—18.
6. Володченко А.Н., Жуков Р.В., Алфимов С.И. Силикатные материалы на
основе вскрышных пород Архангельской алмазоносной провинции // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. — 2006. — № 3. — С. 67—70.
7. Володченко А.Н., Жуков Р.В., Лесовик В.С., Дороганов Е.А. Оптимизация свойств силикатных материалов на основе известково-песчано-глинистого вяжущего / А.Н. Володченко, // Строительные материалы. — 2007. — № 4.
— С. 66—68.
8. Володченко А.Н., Лесовик В.С. Повышение эффективности производства автоклавных материалов // Известия вузов. Строительство. — 2008. — № 9. — С. 10—16.
9. Володченко А.Н., Лесовик В.С. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья // Строительные материалы. — 2008. — № 11. — С. 42—44.
10. Володченко А.Н., Лесовик В.С., Алфимов С.И., Володченко А.А. Регулирование свойств ячеистых силикатных бетонов на основе песчано -глинистых пород // Известия вузов. Строительство. — 2007. — № 10. — С. 4—10.
11. Володченко А.Н., Лесовик В.С., Алфимов С.И., Жуков Р.В. Попутные продукты горнодобывающей промышленности в производстве строительных материалов // Современные наукоемкие технологии. — 2005. — № 10. — С. 79.
12. Ключникова Н.В. Взаимодействие между компонентами при изготовлении металлокомпозитов // Фундаментальные исследования. — 2007. — № 12— 1. — С. 95—97.
13. Ключникова Н.В. Термомеханическое совмещение компонентов при создании керамометаллических композитов // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции.
— 2012. — Т. 6. — № 2. — С. 65—69.
14. Ключникова Н.В. Изучение взаимодействия между компонентами при создании керамометаллических композиционных материалов // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно -практической конференции. — 2011. — Т. 10. — № 4. — С. 5—8.
15. Ключникова Н.В. Принципы создания керамометаллического композита на основе глин и металлического алюминия // Естественные и технические науки. — 2012. — № 2(58). — С. 450—452.
16. Ключникова Н.В. Керамометаллические композиционные материалы с высоким содержанием алюминия // Современные проблемы науки и образования. — 2011. — № 6. — С. 107—107.
17. Ключникова Н.В. Влияние пористости на свойства керамометаллических композитов // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции. — 2012. — Т. 6. — № 3. — С. 41—45.
18. Ключникова Н.В., Лымарь Е.А. Получение металлокомпозиционных материалов // Стекло и керамика. — 2006. — № 2. — С. 33—34.
19. Ключникова Н.В., Лымарь Е.А., Юрьев А.М., Проблемы совместимости керамической матрицы и металлического наполнителя при изготовлении композитов строительного назначения // Строительные материалы. — 2005. — № 11. — С. 54—56.
20. Ключникова Н.В., Юрьев А.М., Лымарь Е.А. Перспективные композиционные материалы на основе металлической матрицы и неметаллического наполнителя // Успехи современного естествознания. — 2004. — № 2. — С. 69—69.
21. 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.
22. Лесовик В.С., Строкова В.В., Володченко А.А. Влияние наноразмерного сырья на процессы структурообразования в силикатных системах // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2010. — № 1. — С. 13—17.
