Использование техногенного сырья промышленных предприятий для получения декоративных материалов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 691.233:[658.567.1:622+669]

Е.А. Елагиных, А.А. Карпачева, Ж.М. Чередниченко

Сибирский государственный индустриальный университет

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Проблема переработки техногенных продуктов и отходов промышленных предприятий особенно актуальна для индустриального Кузбасса [1]. Использование вторичных минеральных ресурсов для расширения сырьевой базы стройиндустрии региона имеет важное значение не только с экологической точки зрения, но также с архитектурно-градостроительной. Большое количество зданий и сооружений, построенных в периоды конструктивизма и модернизма на территории Кемеровской области, лишены декоративных элементов, частично утратили их и нуждаются в обновлении, реконструкции, модернизации и эстетизации [2].

Настоящая работа направлена на исследование вторичных минеральных ресурсов предприятий городов Новокузнецка и Таштагола: отходов теплоэнергетики, горно-рудной промышленности, металлургии. Составы и смеси с требуемыми физико-механическими показателями, полученные с применением техногенного сырья, будут направлены в перспективе на выпуск недорогих декоративных отделочных и дорожных материалов.

Экспериментальные исследования проведены в лаборатории «Строительные материалы» Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ).

Использование алюмосиликатных микросфер в строительстве в качестве наполнителя в легких бетонах, красках, в смеси для огнезащитной обработки поверхности рассмотрено в работе [3]. Патент [4] позволяет увеличить количество вариантов отделки внешних поверхностей зданий и сооружений, придать разнообразную фактуру поверхности (под природный камень, дерево, бетон и пр.). Цветность поверхности придают введением различных неорганических пигментов (красного, желтого, черного и др.) в количестве 3 - 5 % для получения требуемой интенсивности окраски.

Планирование исследовательских работ включает два этапа.

Первый этап:

- исследование исходных сырьевых материалов (физических свойств, химического состава, минерального состава, фазового состава,

радиоактивности, токсичности, определение возможности использования в строительстве);

- подбор составов (методом математического планирования эксперимента);

- формование образцов;

- определение физико-механических показателей образцов;

- определение и построение зависимостей физико-механических показателей образцов от составов наполнителей, смесей;

- исследование составов пигментов (получение цветных декоративных материалов);

- тонкие исследования (микроскопия, рент-генофазовый анализ, дериватография) полученных образцов.

Второй этап:

- определение оптимального режима вибропрессования;

- определение оптимального режима твердения;

- формирование заявки на патент на изобретение РФ;

- опытно-промышленные испытания пробных образцов;

- составление технологического регламента;

- участие в выставке-ярмарке «Архитектура. Строительные материалы и технологии» с представлением инновационной продукции;

- публикация результатов исследований;

- расширение номенклатуры выпускаемой продукции;

- долголетние испытания образцов на прочность, морозостойкость и далее испытания опытно-промышленной партии.

Ожидаемые результаты: получение мелкозернистого бетона и декоративных растворов. Их отличие от «традиционных» составов:

- максимальное использование техногенных продуктов, в том числе и в качестве вяжущего компонента (опираясь на патенты и авторские разработки лаборатории «Строительные материалы»);

- себестоимость выпускаемой продукции значительно ниже себестоимости аналогичных декоративных материалов за счет использования местного сырья - вторичных минеральных

Рис. 1. Проект жилого дома усадебного типа с использованием декоративных материалов

ресурсов; сырье не нужно везти издалека, и, соответственно, транспортной составляющей в себестоимости нет. Исходные материалы - это техногенные продукты, которые являются отходами, поэтому не нужно получать лицензию на использование недр, проводить вскрышные работы и дорогостоящую добычу;

- выпускаемая продукция по своим физико-механическим свойствам, декоративности, долговечности не будет уступать природным аналогам, так как химические составы вторичных минеральных ресурсов сопоставимы с природным сырьем.

Номенклатура продукции может быть весьма разнообразной - более 60 типоразмеров тротуарной и 10 типоразмеров фасадной плитки. Вся продукция будет соответствовать требованиям ГОСТ 17608 - 91 «Плиты бетонные тротуарные».

Себестоимость продукции на основе техногенных продуктов составит 200 руб./ м2 (в пересчете на 1 м3 при толщине плитки 5 см -4000 руб.). Возможность получения цветных стеновых изделий, отделочных плит, дорожных материалов привлечет большое количество потенциальных заказчиков (рис. 1).

Определен потенциальный рынок сбыта готовой продукции: в первую очередь это город Новокузнецк и Новокузнецкий район, затем - города Кемеровской области, другие регионы РФ.

Проведение опытно-промышленных испытаний и внедрение результатов исследования в производственный цикл проводится на базе строительной компании ООО «Шерегеш-проект». Апробация НИР проведена при реорганизация Студенческого сквера и благоустройстве территории университетского кампуса (согласно Заданию на проектирование от ректората СибГИУ) (рис. 2, 3).

Выводы. Исследование по разработке и оптимизации составов отделочных и декоративных материалов на основе вторичных минеральных ресурсов позволяет:

- улучшить ряд экологических аспектов окружающей среды Кемеровской области;

- увеличить номенклатуру продукции выпускаемых декоративных изделий и составов отделочных материалов, уменьшить ее себестоимость;

- использовать результаты исследований в учебной деятельности, при подготовке студентов, обучающихся по направлениям подготовки Строительство и Архитектура.

ул. Кирова

Рис. 2. Территория университетского кампуса с проектным предложением благоустройства и озеленения

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

П а н о в а В.Ф., П а н о в С.А. Модель работы с техногенными продуктами как сырьем для стройиндустрии // Вестник СибГИУ. 2012. № 1. С. 47 - 50. Ж у р а в к о в Ю.М., Б л а г и н ы х Е.А. Формирование архитектурно- градостроительной среды индустриального города // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2013. № 31-1 (50). С. 77 - 83. П а н о в а В.Ф. Техногенные продукты как сырье для стройиндустрии. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2009. - 288 с.

Патент № 2453430 РФ. Способ получения бетонных изделий с рельефным декоративным слоем / А.С. Болянов, В.Ф. Панова, А.А. Карпачева // Изобретения. Полезные модели. 2012. № 18. Заявл.

27.12.2010. Опубл. 20.06.2012. Полезная модель 108064 РФ. Декоративная плита для малых архитектурных форм / А.С. Болянов, Е.А. Благиных. Заявл.

11.01.2011. Опубл. 10.09.2011. № 26.

© 2015 г. Е.А. Благиных, А.А. Карпачева, Ж.М. Чередниченко Поступила 05 декабря 2015 г.

ПРОЕКТНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

«СТУДЕНЧЕСКИМ СГКВЕР

Рис. 3. Реорганизация Студенческого сквера с разработкой декоративной клумбы