Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ И ПЕРЕГОРОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ГИПСА И ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ'

ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ И ПЕРЕГОРОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ГИПСА И ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
40
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГИПСОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ / ФОСФОГИПС / СТЕНОВЫЕ И ПЕРЕГОРОДОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ / ДИСПЕРСНОСТЬ / ВИБРОФОРМОВАНИЕ / ПОЛУСУХОЕ ПРЕССОВАНИЕ / ФАКТУРА ЛИЦЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ / СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / СТРОИТЕЛЬНАЯ ОТРАСЛЬ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Булатов Булат Галиевич

Обоснованна целесообразность расширения производства и применения гипсовых стеновых и перегородочных изделий в техническом, технологическом и экономическом аспектах. Проанализирован отечественный и зарубежный опыт строительства и эксплуатации малоэтажных жилых зданий с несущими стенами из гипсобетонных блоков. Проведен анализ основных технологических процессов, используемых при получении стеновых изделий на основе природного гипса и гипсосодержащих промышленных отходов. Показана эффективность технологии полусухого прессования при массовом производстве гипсобетонных стеновых и перегородочных изделий из фосфогипса по сравнению с ранее используемыми для данных целей литьевой технологии и виброформования. Приведена технологическая схема производства мелкоштучных стеновых изделий из фосфогипса, характеристики полученных изделий и опыт их использования в жилищном строительстве.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Булатов Булат Галиевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FEATURES OF CHOOSING THE MOST RATIONAL TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF WALL AND PARTITION PRODUCTS BASED ON NATURAL GYPSUM AND GYPSUM-CONTAINING CONTAINING WASTE IN MODERN CONDITIONS

The expediency of expanding production and application of gypsum wall and partition wall products in technical, technological and economic aspects. Having analyzed the domestic and foreign experience in the construction and exploitation of low-rise residential buildings with load-bearing walls made of gypsum concrete blocks. Having analyzed the main technological processes used in the receiving of wall products, based on natural gypsum and gypsum-containing industrial waste. The technologies of semi-dry pressing in mass production of gypsum concrete wall and partition wall products made of phosphogypsum has shown efficiency in comparison to injection molding technology and vibro forming, which have been used before. The technological scheme for the production of small-piece wall products from phosphogypsum, the characteristics of the obtained products and experience of using them in housing construction.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ И ПЕРЕГОРОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ГИПСА И ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ»

ЭКСПЕРТ: ■ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

2023. № 1 (20)

EXPERT: THEORY AND PRACTICE

Научная статья УДК 691

ГРНТИ: 67.09 Строительные материалы и изделия ВАК: 2.1.5. Строительные материалы и изделия doi:10.51608/26867818_2023_1_51

ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА НАИБОЛЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ И ПЕРЕГОРОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ГИПСА И ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

© Автор 2023 БУЛАТОВ Булат Галиевич

SPIN: 8159-2083 старший преподаватель кафедры природообустройства, строительства

AuthorID: 662674 и гидравлики

ResearcherID: G-5478-2018 Башкирский государственный аграрный университет

(Россия, Уфа, e-mail: bfd82@mail.ru)

Аннотация. Обоснована целесообразность расширения производства и применения гипсовых стеновых и перегородочных изделий в техническом, технологическом и экономическом аспектах. Проанализирован отечественный и зарубежный опыт строительства и эксплуатации малоэтажных жилых зданий с несущими стенами из гипсобетонных блоков. Проведен анализ основных технологических процессов, используемых при получении стеновых изделий на основе природного гипса и гипсосодержащих промышленных отходов. Показана эффективность технологии полусухого прессования при массовом производстве гипсобетонных стеновых и перегородочных изделий из фосфогипса по сравнению с ранее используемыми для данных целей литьевой технологии и виброформования. Приведена технологическая схема производства мелкоштучных стеновых изделий из фосфогипса, характеристики полученных изделий и опыт их использования в жилищном строительстве.

Ключевые слова: гипсовое вяжущее; фосфогипс; стеновые и перегородочные изделия; дисперсность; виброформование,■ полусухое прессование; фактура лицевой поверхности; строительные материалы; строительная отрасль

Для цитирования: Булатов Б.Г. Особенности выбора наиболее рациональной технологии производства стеновых и перегородочных изделий на основе природного гипса и гипсосодержащих отходов в современных условиях // Эксперт: теория и практика. 2023. № 1 (20). С. 51-54. doi:10.51608/26867818_2023_1_51.

Original article

FEATURES OF CHOOSING THE MOST RATIONAL TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF WALL AND PARTITION PRODUCTS BASED ON NATURAL GYPSUM AND GYPSUM-CONTAINING CONTAINING

WASTE IN MODERN CONDITIONS

© The Author(s) 2023 BULATOV Bulat Galievich

Senior lecturer of the Department of Environmental Engineering, Construction and Hydraulics

Bashkir State Agrarian University (Russia, Ufa, e-mail: bfd82@mail.ru)

Annotation. The expediency of expanding production and application of gypsum wall and partition wall products in technical, technological and economic aspects. Having analyzed the domestic and foreign experience in the construction and exploitation of low-rise residential buildings with load-bearing walls made of gypsum concrete blocks. Having analyzed the main technological processes used in the receiving of wall products, based on natural gypsum and gypsum-containing industrial waste. The technologies of semi-dry pressing in mass production of gypsum concrete wall and partition wall products made of phosphogyp-sum has shown efficiency in comparison to injection molding technology and vibro forming, which have been used before. The technological scheme for the production of small-piece wall products from phosphogypsum, the characteristics of the obtained products and experience of using them in housing construction.

Keywords: gypsum binder; phosphogypsum; wall and partition products; dispersion; vibro forming; semidry pressing; facture surface; construction sphere

For citation: Bulatov B.G. Features of choosing the most rational technology for the production of wall and partition products based on natural gypsum and gypsum-containing waste in modern conditions // Expert: theory and practice. 2023. № 1 (20). Pp. 51-54. (InRuss.). doi:10.51608/26867818_2023_1_51.

Гипсовые строительные материалы и изделия, которые применяются человечеством с незапамятных времен (с древнего Египта и Месопотамии) в настоящее время переживают свое второе рождение. Причем это связанно не столько с присущим именно гипсовым материалом и изделиями комплексом положительных свойств (экологичность, негорючесть, технологичность производства и применения, хорошие теплофизические свойства), сколько с низкими энергозатратами на их получение, что особенно важно в современную эпоху климатических изменений и радикального снижения углеродных выбросов. Следовательно, без существенного расширения объемов производства гипсовых строительных материалов в ближайшее время стройинду-стрии не обойтись.

Если проанализировать практически всю номенклатуру гипсовых материалов и изделий, выпускаемых отечественной промышленностью строительных материалов за последние два десятилетия, то можно заметить важную тенденцию [1]. Опережающими темпами, даже по сравнению с производством портландцемента и извести, увеличивается производство гипсовых вяжущих и связанных с ними практически всех видов отделочных материалов -сухих штукатурных смесей и для самонивелирующихся стяжек под полы, гипсокартона, потолочных, звукоизоляционных и декоративных изделий. Внедряются в строительство и современные эффективные тепло и звукоизоляционные материалы на основе пеногипса (большей частью в качестве облегченных стяжек полов жилых зданий, к тому же обладающих значительными звукоизоляционными свойствами).

Однако отечественной промышленностью, к сожалению, не производится гипсовые стеновые изделия для малоэтажного строительства, за исключением ряда малотоннажных «полукустарных» производств, например гипсокерамзитовых блоков, полученных по литьевой технологии, без автоматизации с обилием ручного труда. Из перегородочных изделий на гипсовой основе производятся только пазо-гребневые гипсовые перегородочные плиты, они безусловно качественны, имеют очень гладкую поверхность (не требуют затрат на оштукатуривание), но, к сожалению, по стоимостным параметрам не могут конкурировать с более массовыми изделиями (газобетон, пустотно -поризованными керамическими блоками, силикатный кирпич) [2; 6].

Многие исследователи и технологи полагают, что необходимо изменить этот негативный тренд, тем более что наша страна имела богатый исторический опыт массового производства гипсовых стено-

вых изделий. Двухэтажные дома, построенные в 1940-1960-х гг., уже более 80 лет назад, прекрасно эксплуатируются до сих пор [3; 10].

Тем не менее, простое копирование исторического опыта в современных условиях связанно с рядом трудноразрешимых задач. В частности литьевая технология получения стеновых изделий металлоемкая, имеет низкую производительность и связанна с повышенным расходом гипсового вяжущего. Технология виброформования безусловно экономична, однако она требует дополнительного производства гипсового щебня различной фракционного состава. Но основным минусом данных технологий является, практически невозможность без значительных дополнительных затрат на шлифовку, создать заданные геометрические параметры полученных изделий. В том числе и пазогребневые замковые соединения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Так же соединения (не на раствор, и на клей) используются для газобетона, силикатного кирпича и блоков, пустотной керамики и даже у современных производителей ке-рамзитобетонных стеновых блоков.

Практически единственной технологией, способной обеспечить выполнение трех основных условий - высокую производительность, экономичность (связанная с пониженным расходом гипсового вяжущего) и возможность обеспечения точных геометрических параметров производимых изделий, является технология полусухого прессования. Она уже более пятидесяти лет с успехом используется при производстве силикатного кирпича.

Что бы обеспечить эффективный процесс полусухого прессования необходимо, на мой взгляд, выполнение двух главных условий: Во-первых, сырьевая смесь должна быть очень мелкодисперсной. Во-вторых, необходимо обеспечить заданные временные параметры схватывания и твердения смеси. Если обеспечение выполнения второго условия не представляет особой сложности в практическом плане, химические добавки для регулирования сроков схватывания и твердения на рынке имеются. То обеспечение первого условия, в особенности при использовании в качестве сырья природного гипса, связанно с большими сложностями, даже гипсовые отсевы сложно домалывать в шаровой мельнице из-за их налипания на мелющие тела, помол возможен только в дезинтеграторе.

На мой взгляд, решить данную проблему возможно при использовании многотоннажных гипсосо-держащих отходов промышленных производств, наиболее массовым из которых является фосфогипс. Фосфогипс является высокодисперсным веществом ^уд= 3500-4500 см2/г, аналогичного цементу), его до-

ЭКСПЕРТ: ■ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

малывать нет необходимости и возможно его непосредственно использовать в качестве сырьевых смесей для прессования стеновых изделий при высоких давлениях (гиперпрессование), либо в сочетании с гипсовым вяжущим при умеренных давлениях, стандартное прессование [4; 7; 9]. Получение стеновых и перегородочных изделий из фосфогипса было реализовано с участием автора в г. Уфе в опытно-промышленном масштабе с использованием установки РК-250 для прессования грунтоблоков (Рисунок 1) [5].

EXPERT: THEORY AND PRACTICE

дочные изделия очень точной геометрии, разнообразной формы, в том числе с возможностью соединений паз-гребень в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем не только сплошных, но и пустотных и высокопустоных, с повышенной термической эффективностью. Второе неоспоримое преимущество данной технологии связанно с самыми низкими энергозатратами по сравнению с производством подобных изделий (газобетонных блоков, керамического кирпича, бетонных изделий) [8]. В отличие от

Полученные изделия размерами 390*190*90 мм (возможно, его использование как в качестве стенового, так и перегородочного блока), отличается хорошими геометрическими параметрами и гладкой поверхностью, поэтому выполненные из них перегородки нет необходимости оштукатуривать (аналогично пазогребневым гипсовым плитам производится только шпатлевка стеновых блоков). Несмотря на указанные преимущества, к сожалению, внедрить данную технологию в массовое производство не представляется возможным из за двух обстоятельств, так как данная технология малопроизводительна, предусматривает много ручного труда и её сложно автоматизировать, плюс необходимо выполнить пазогребне-вые соединения для выпускаемых изделий.

Наиболее рациональной технологией получения стеновых изделий из фосфогипса, учитывая его повышенную дисперсность, является полусухое прессование двухкомпонентных или бинарных смесей (фосфогипс 70-80% плюс гипсовое вяжущее 2030%) при стандартных (15-20 мПа) или повышенных (20-40 мПа) давлениях, аналогично традиционной технологией получения силикатного кирпича из из-вестково-кремнеземистых смесей, в зависимости от смесительного, помольного и прессовального оборудования. Данная технология, по сравнению с рассмотренными выше обладает двумя очень важными преимуществами. Первое связанное с возможностью полной механизации и комплексной автоматизации всех стадий технологического процесса, а также возможностью получить стеновые и перегоро-

производства силикатного кирпича, который считается самым дешевым, из технологического процесса полностью исключаются два самых энергоемких переделов - помол сырьевой смеси в шаровых мельницах по мокрому способу, фосфогипс сам по себе имеет повышенную дисперсность и молоть его не нужно, и термовлажностная обработка отпрессованных изделий в автоклавах, гипсовые композиции твердеют на воздухе без использования дополнительных повышенных давлениях и температур. Принципиальная схема технологического процесса получения стеновых изделий из фософогипса, представлена на рисунке 2.

Вяжущее

Дозирование

Фосфо- —> Дозиро- —*

гипс вание

Пресо-вание

Смешивание

Добавка нейтрализующая

Дозирование

ВОДА

Дозирование

Рис. 2. Технологическая схема получения стеновых изделий из фосфогипса

Опытно-промышленные испытания показали, что полученные изделия, в частности гипсобетонные

2023. № 1 (20)

перегородочные блоки из фософгипса, отличаются точными геометрическими размерами, гладкой лицевой поверхностью, могут укладываться без раствора на клей и не требуют оштукатуривания с двух сторон. Фрагмент из данных изделий представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Перегородочный блок из фосфогипса, полученный по технологии полусухого прессования

Рис. 4. Внутренняя перегородка из фосфогипсобетонных блоков

Вывод. В целом, учитывая современные тенденции и повышенное внимание, которое уделяется в стройиндустрии энергосбережению и использовании отходов производства, полагаем, что представленная технология получения стеновых и перегородочных изделий из фософгипса будет в ближайшем будущем иметь большие перспективы.

Библиографический список

1. Современное состояние и перспективные возможности использования фосфогипса для производства вяжущих материалов / Е. А. Удалова, А. И. Габитов, А. Р. Шу-

ваева [и др.] // История и педагогика естествознания. -2016. - № 4. - С. 55-58. - EDN ZADRCR.

2. Опыт производства и эксплуатации гипсовых стеновых изделий / Р. Н. Мирсаев, В. В. Бабков, И. В. Недосеко [и др.] // Строительные материалы. - 2008. - № 3. - С. 78-80. - EDN

3. Исторический опыт и современные перспективы производства гипсовых стеновых изделий / Р. Н. Мирсаев, Т. В. Печенкина, В. В. Бабков [и др.] // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2008. - № 2(10). - С. 125-130. - EDN KBEJQT.

4. О влиянии давления прессования на свойства гипсовых безобжиговых материалов / А. Ф. Бурьянов, Т. Б. Новиченкова, В. Б. Петропавловская, Ю. Ю. Полеонова // Проблемы прочности и долговечности бетона и железобетона : Материалы научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора По-лака А. Ф., Уфа, 08-09 декабря 2011 года / Государственный комитет Республики Башкортостан по строительству и архитектуре, РОО "НТО строителей" Республики Башкортостан, ГУП "Научно-исследовательский, проектно- конструкторский и производственный институт строительного и градостроительного комплекса РБ", ФГБОУ ВПО "Уфимский государственный нефтяной технический университет". - Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2011. - С. 102-105. - EDN UUKUNV.

5. Булатов, Б. Г. Перспективы использования результатов функционирования системы автоматизации производства стеновых изделий из фосфогипса / Б. Г. Булатов, И. В. Недосеко // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2017. -№ 1(39). - С. 302-308. - EDN YЮBDJ.

6. Петропавловская, В.Б. Гипсовые модифицированные композиции с использованием активированного базальтового наполнителя / В.Б. Петропавловская, М.Ю. Завадько, Т.Б. Новиченкова, К.С. Петропавловский, А.Ф. Бурьянов // Строительные материалы. 2020. № 7. С. 10-17.

7. Гипсовые модифицированные композиции с использованием активированного базальтового наполнителя / В. Б. Петропавловская, М. Ю. Завадько, Т. Б. Новиченкова [и др.] // Строительные материалы. - 2020. - № 7. - С. 10-17. -DOI 10.31659/0585-430X^020-782-7-10-17. - EDN EVPOHV.

8. Петропавловская, В. Б. Получение безобжиговых гипсовых изделий / В. Б. Петропавловская, А. Ф. Бурьянов, Т. Б. Новиченкова // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии : Четвертая Международная научно-практическая конференция, Ростов-на-Дону, 15 ноября 2006 года. Том 2.

- Ростов-на-Дону: Ростовский государственный строительный университет, 2006. - С. 374-379. - EDN YSAPQB.

9. Гипсошлаковые композиции из отходов промышленности в строительных технологиях / Р. Н. Мирсаев, И. И. Ах-мадулина, В. В. Бабков [и др.] // Строительные материалы. -2010. - № 7. - С. 4-6. - EDN MTHGAP.

10. Промышленные отходы предприятий Урало,Баш-кирского региона в строительных технологиях / Р. Н. Мирсаев, В. В. Бабков, А. Е. Чуйкин [и др.] // Строительные материалы.

- 2003. - № 10. - С. 22-24. - EDN IBEGEV.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Статья поступила в редакцию 09.01.2023; одобрена после рецензирования 07.02.2023; принята к публикации 15.02.2023. The authors declare no conflicts of interests.

The article was submitted 09.01.2023; approved after reviewing 07.02.2023; accepted for publication 15.02.2023.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.