CC BY
10УДК 691.32
Джаббарова Н.Э. кандидат химических наук, доцент, кафедра химии и технологии неорганических веществ, химико-технологический факультет, Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности,
Баку, Азербайджанская Республика Jabbarova N.E.
Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry and Technology of Inorganic Substances,
Faculty of Chemical Technology, Azerbaijan State University of Oil and Industry, Baku, Republic of Azerbaijan E-mail: nata.him@mail.ru
Свойства гипсововяжущих материалов с добавкой керамзитовой пыли
Properties of gypsum-binding materials with the addition of expanded clay dust
Аннотация: изучено влияние добавки керамзитовой пыли - отхода производства керамзита Сумгаитского завода (Азербайджан) на прочность гипсового камня, а также гранулометрический состав керамзитовой пыли и ее гидравлическая активность по поглощению извести. Определены зависимости прочности при сжатии гипсового камня с содержанием керамзитовой пыли от 10-50%. Установлено, что введение добавки от 1020% керамзитовой пыли тонкости помола 250 и 500 м2/кг приводит к небольшому снижению прочности при сжатии камня гипсового вяжущего с 16,0 МПа до 13,9 МПа, что позволяет, однако, использовать гипсокерамзитовые вяжущие для эксплуатации в сухих помещениях, а введение связующей добавки извести - 5% увеличивает прочность гипсового камня с керамзитовой пылью до 18 МПа.
Abstract: the influence of the addition of expanded clay dust - waste from the production of expanded clay of the Sumgait plant (Azerbaijan) on the strength of gypsum stone, as well as the granulometric composition of expanded clay dust and its hydraulic activity for lime absorption is studied. The dependences of the compressive strength of gypsum stone with the content of expanded clay dust from 10-50% are determined. It was found that the introduction of an additive from 1020% of expanded clay dust with a fineness of 250 and 500 m2/kg leads to a slight decrease in the
compressive strength of gypsum binder stone from 16.0 MPa to 13.9 MPa, which allows, however, to use gypsum - ceramsite binders for operation in dry rooms, and the introduction of a lime binder additive-5% increases the strength of gypsum stone with expanded clay dust up to 18 MPa.
Ключевые слова: отходы; керамзитовая пыль; гранулометрический состав; гидравлическая активность; добавка извести; прочность; гипс.
Keywords: waste; expanded clay dust; granulometric composition; hydraulic activity; lime additive; strength; gypsum.
В настоящее время одним из актуальных вопросов развития науки и техники является переработка природных и техногенных отходов и использование их в качестве добавки в строительные материалы. По прогнозу экспертов ООН уже в 1-ой половине XXI в. до 55% потребностей в природном сырье будут восполняться промышленными отходами [2, 6, 9].
Все больше внимания уделяеется использованию в строительстве традиционных гипсовых вяжущих, материалов и изделий на их основе, что обусловлено простотой и экономичностью их производства [8].
Азербайджан обладает значительными запасами минерального сырья, которое пока не нашло широкого промышленного применения на территории республики. Особое значение в этом плане имеет создание научно обоснованных технологий комплексной переработки и рационального использования местного минерального сырья и промышленных отходов [8, 9].
Керамзитовая пыль - отход производства керамзита - многотоннажных разновидностей отходов промышленности строительных материалов [7, 8], обладающая гидравлической активностью [3, 5].
В настоящее время известны отдельные исследования и разработки гипсовых композиций с керамзитовой пылью отдельных предприятий. Однако, систематических комплексных исследований влияния вида, состава, дисперсности и содержания добавок керамзитовой пыли на свойства гипсовых композиционных материалов не проводилось.
Целью настоящего исследования является изучение физико-химических свойств гипсововяжущих материалов с добавкой керамзитовой пыли.
В качестве сырьевых материалом использовались: строительный гипс марки Г-5 БП производственной фирмы ABADLIQ (г. Гянджа), керамзитовая пыль с циклонов и с фильтров пылеочистки Сумгаитского керамзитового завода AZKERAMZIT.
В качестве связующего использовали негашеную известь - оксид кальция, который добавлялся в различных количествах в зависимости от содержания керамзитовой пыли.
При исследовании свойств и структуры сырьевых компонентов, вяжущих использовались стандартные методы определения гидравлической активности, тонкости помола, сроков схватывания вяжущих, показателей прочности, коэффициенты размягчения и др.
Испытания на сжатие проводились на компьютеризированной машине для испытания на изгиб-сжатие YAW-300D с максимальным изгибающим и сжимающим усилием 300 и 10 кН соответственно.
Таблица 1 — Химический состав керамзитовой пыли
Содержание в % на сухую навеску
SiO2 ЛЬОэ Ре20э М§0 СаО К2О №20 ТЮ2 МпО Р205 S0з
60,2 18,1 9,1 3,0 1,8 2,3 0,8 0,9 0,1 0,2 0,9
Таблица 2 — Минеральный состав гипсового камня
Двуводный гипс Ангидрит Доломит Кварцевые и глинистые минералы
92-94 4,5-5,4 1-1,5 0,5-1
В таблицах 1, 2 приведен состав керамзитовой пыли и гипсового камня, а в таблицах 3, 4 данные определения гранулометрического состава принятых
для исследований разновидностей керамзитовой пыли и гидравлическая активность по поглощению извести КП различной тонкости помола.
Таблица 3 — Гранулометрический состав керамзитовой пыли
Пробы Проход через сито, %
1 мм 0,5 мм 0,2 мм 0,1 мм
2 3 5 6 7
КП-1 30 30 29 11
КП-2 9 7 8 66
О целесообразности помола активных минеральных добавок до 500800 м /кг, вводимых в шлакощелочные вяжущие приводится и в работе [9].
Таблица 4 — Гидравлическая активность по поглощению СаО керамзитовой пыли различной тонкости помола
Керамзитовая пыль Тонкость помола, м2/кг Активность, мг/г
КП 250 330
500 459
800 464
Анализ результатов исследований, приведенных в таблице 4 показывает, что при помоле до удельной поверхности 500 м /кг гидравлическая активность керамзитовой пыли повышается. При дальнейшем помоле до 800 м /кг гидравлическая активность повышается незначительно, что объясняется, очевидно, флокуляцией тонкоизмельченных частиц.
Анализируя состав и температурную область образования основного объема керамзитовой пыли от нормальной до около 800°С, можно сделать вывод, что ее следует рассматривать не как керамический материал, а как термически активированную глину.
Для обеспечения получения водостойких продуктов твердения в композиционные гипсовые вяжущие с керамзитовой пылью вводилась известь CaO.
Ранее нами было показано [1], что введение добавки от 10-20% керамзитовой пыли (КП) тонкости помола 250 м2/кг приводит к небольшому снижению прочности при сжатии камня гипсового вяжущего с 16,0 МПа до 13,9 МПа (при 20% КП). Как видно из рисунка 1 при использовании керамзитовой пыли дисперсностью 500 м2/кг также наблюдается снижение прочности гипсового камня, что позволяет, однако, использовать гипсокерамзитовые вяжущие (ГКВ) наравне с бездобавочным гипсовым вяжущим при производстве различных материалов для эксплуатации в сухих помещениях.
0
0 20 40 60
Количество керамзитовой пыли,%
Рисунок 1 - Зависимость прочности гипсового камня от содержания керамзитовой пыли
2
с удельной поверхностью 500 м /кг
Ниже приведены результаты исследований влияния содержания добавки извести на свойства композиционного вяжущего с добавкой 20%.
КП, имеющего наиболее высокую прочность камня. Как видно из рисунка 2 и 3 добавка извести в количестве 5% повышает прочности гипсового
камня до 15.8 МПа при дисперсности керамзитовой пыли 250 м кг, а при 500 м2/кг - до 18 МПа.
I-
(С %
и
У
о &
16 15,5 15 14,5 14 13,5
2 4 6 8
Количество извести,%
10
12
Рисунок 2 - Зависимость прочности гипсового камня от содержания извести СаО и
дисперсности керамзитовой пыли 250 м2/кг
0
Рисунок 3 - Зависимость прочности гипсового камня от содержания извести СаО и
2/
дисперсности керамзитовой пыли 500 м2/кг
Добавки извести к строительному гипсу оказывают как пластифицирующее действие, так и структурообразующее, что объясняется образованием ком -плексных новообразований гипса и извести [9].
Количество керамзитовой пыли,%
Рисунок 4 - Зависимость прочности гипсового камня от содержания керамзитовой пыли
2
с удельной поверхностью 500 м /кг с добавкой 5 % извести СаО
Динамика изменения прочности образцов в зависимости от содержания добавок от 10% до 20-30% объясняется образованием стерического стеснения, когда определенный объем наполнителя участвует в образовании каркаса в сочетании с частицами вяжущего.
Список литературы
1. Джаббарова Н.Э., Мамедзаде А.С. Влияние добавки керамзитовой пыли на прочность гипсового камня. — Academy, — Проблемы науки, — № 1 (64), — 2021, — С. 17-22.
2. Потапова Е.Н., Исаева И.В. Строительные материалы. — 7, — С. 20-22, — 2012.
3. Рахимов Р.З., Халиуллин М.И., Гайфуллин А.Р. Строительные материалы, 7, С. 13-15, 2012.
4. Соколов A.A. Композиционные шлакощелочные вяжущие с добавками молотого боя керамического кирпича, растворы и бетоны на их основе: автореф. дис. канд. техн. наук: защищена 20.05.2006: утв. 2007 / A.A. Соколов. — Казань : Изд-во КГ АСА, 2006. — 20 с.
5. Старостина И.В., Федорина М.Ю., Кузина Е.М. Современные проблемы науки и образования. — 6, — 2014.
6. Ферронская А.В. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник, М. Изд-во АСВ, — 2004. — 488 с.
7. Чернышева Н.В., Агеева М.С., Эльян Исса, Жамал Исса, Дребезгова М.Ю. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, — 4, — С. 12-18, — 2013.
8. Чернышева Н.В., Дребезгов Д.А. Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, — 5, — 125-133, — 2015.
9. Чернышева Н.В., Лесовик В.С. Быстротвердеющие композиты на основе водостойких гипсовых вяжущих. — Изд-во БГТУ, — Белгород, — 2011. 124 с.
