CC BY
25УДК 691.002
А.С. МИРОНОВА, инженер,
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Техногенное сырье в производстве стеновых и отделочных материалов
Весьма распространенным и востребованным строительным продуктом являются стеновые материалы (керамика и силикатный кирпич, мелкие блоки из ячеистого бетона и др.). Преобладающим видом стенового материала в России является керамический кирпич, его доля по объему производства и потребления стеновых материалов составляет от 20 до 30 %, а вторая позиция принадлежит силикатному кирпичу [1].
До недавнего времени в России производился только «серый» силикатный кирпич. В настоящее время производители силикатного кирпича стали активно выпускать кирпич, окрашенный в массе, пустотный, со сколотой фактурой (рустированный), под природный камень и их комбинации. Такой кирпич используется как облицовочный. Ассортимент силикатного кирпича отдельных предприятий достигает 30 и более видов.
Будущее силикатного кирпича связано с совершенствованием технологического процесса, улучшением качества продукции и использованием природного и техногенного сырья. Однако если оборудование для заводов силикатного кирпича и блоков можно приобрести за рубежом, то сырьевая база формируется на месте и улучшение ее во многом определяет будущее строительного материала.
Работами российских ученых доказано, что сырьевую базу можно расширить за счет отходов и попутных продуктов различных отраслей прмышленности. Особую ценность представляют пылевидные светлоокрашенные отходы, в частности пыль уноса асфальтобетонного завода (АБЗ) — карбонатно-кремнеземистый продукт, состоящий из СаС03 59,87% мас.; 8Ю2 — 11,63%;
Таблица 1
ППП Содержание оксидов, мас. % Сумма
БЮ2 А!20з Fe2Oз СаО МдО Б03 R2O
39,96 11,64 - 2,4 33,53 11,92 0,55 - 100
Таблица 2
Остатки на ситах Размер отверстий сит, мм
1,25 0,9 0,63 0,315 0,16 0,07 0,08 <0,08
Частные, % 0,03 0,11 0,1 0,4 6,1 8,2 2,4 82,66
Полные, % 0,03 0,14 0,24 0,64 6,74 14,94 17,34 100
М^ С03 — 25,04% . Химический и гранулометрический составы отхода АБЗ в Самаре приведены в табл. 1 и 2.
Исходя из минералогического и гранулометрического составов можно сделать вывод, что образующаяся пыль уноса представляет собой смесь тонкодисперсных доломита и кварцевого песка. Песок нерастворим в воде и инертен к кислотам и щелочам. Карбонаты кальция и магния также нерастворимы в воде, но активно реагируют с любыми кислотами, как минеральными, так и органическими. Исследование надатомной структуры пыли уноса асфальтобетонного завода показали, что размер частиц составляет не более 90 нм.
Использование отходов как техногенного сырья преследует цель экономии ресурсов и получения энергосберегающего эффекта с одновременным улучшением экологической обстановки [2].
Анализ работы асфальтобетонных заводов Самарской области показал, что количество образуемых отходов весьма значительно и постоянно пополняется. Введение карбонатно-кремнеземистого продукта в сырьевую смесь для силикатного кирпича (от 20 до 40 %) позволяет снизить его плотность на 10—15% и изменить в лучшую сторону минералогический и фазовый составы, повысить прочность кирпича-сырца за счет увеличения адгезионного сцепления частиц. Высокая степень дисперсности отхода положительно сказывается на химических процессах, формирующих структуру кирпича до запаривания в автоклаве. Высокая реакционная способность СаС03 и 8Ю2 нанодисперсных (~90 нм) размеров способствует кристаллизации новообразований на ранней стадии твердения, в результате чего длительность автоклавной обработки можно уменьшить.
За счет размеров частиц карбонатно-кремнеземис-того продукта возрастает не только реакционная способность СаС03 и 8Ю2, но и пластичность сырьевой смеси, что позволяет перейти к выпуску крупноформатных изделий, а также расширить номенклатуру облегченных и пустотелых камней.
Не меньший интерес, как адсорбционно- и адгезионно-активный компонент, пыль уноса представляет в фасадных отделочных системах на основе белых, цветных и рядовых цементов.
В настоящее время подавляющее большинство материалов для мокрых или фасадов зарубежного происхождения (Германия, Италия, Испания, Финляндия), или производятся в России на совместных предприятиях с использованием импортных компонентов и технологий.
Постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12.1997 г. № 1636 продукция, впервые осваиваемая производством по зарубежным технологиям, а также изготавливаемая по зарубежным нормам и стандартам и поставляемая в соответствии с их требованиями на территорию нашей страны, подлежит всесторонней проверке на соответствие отечественным нормативным документам, которых в России нет.
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
"~62 февраль 2010
Таблица 3
Строительный материал Рфэк - оптическая плотность
Известь 0,025
Карбонатный шлам 0,035
Карбонатно-кремнеземистая пыль уноса 0,06
Цемент 0,068
Глина 0,12
Алюмокальциевый шлам 0,19
Строительный рынок России наполнен импортными декоративными фасадными покрытиями, адаптированными к европейскому климату. Однако согласно СНиП 23-01—99 «Строительная климатология» Россия разделена на четыре строительно-климатических района и три зоны влажности, отличающиеся по температур-но-влажностному режиму от европейских стран, поэтому на эксплуатационные качества материалов для наружных фасадных декоративных покрытий жесткое влияние оказывает число переходов через 0оС в зимний период. Это объясняет частое несоответствие эксплуатационных качеств фасадных покрытий, заявленных импортным производителем.
На базе кафедры строительных материалов СГАСУ был проведен сравнительный анализ адсорбционной способности широко применяемых строительных материалов природного, искусственного и техногенного происхождения. Опыт был произведен на фотоэлектро-колориметре КФК-3-«ЗОМС» (табл. 3). Адсорбционная активность материалов представляет большой научный и практический интерес как важнейшее свойство в ряду смачивания, адгезионной активности и прочности.
Водородные связи — причина большой силы сцепления воды (высокое поверхностное натяжение), определяющее способность прилипать (смачивать). Хорошее смачивание обеспечивается как свойствами жидкости, так и смачивающей поверхностью. Данные по смачиванию указывают на важную роль полярных электрических взаимодействий при адсорбции и, как следствие, при адгезии: чем меньше твердая частица, тем тоньше и прочнее водная адсорбционная оболочка и выше клеящая способность [3]. Следует также отметить, что хотя электростатическое взаимодействие играет решающую роль, оно не является единственной причиной адгезии. В адгезии участвуют такие явления, как молекулярные силы, эпитаксия и химическое взаимодействие.
Для дальнейших исследований были разработаны фасадные штукатурки с применением карбонатно-кремнеземистой пыли и подана заявка на изобретение.
Применение карбонатно-кремниземистого продукта в системах, у которых отвердевание и проявление адгезионных свойств происходит в течение такого времени, которое делает возможным их практическое использование, приобретенные механические свойства материалов могут достигать больших значений. В таких системах пыль уноса с асфальтобетонного завода представляет собой нанодисперсный неорганический клей, обеспечивающий адгезионные свойства материала в связи с тем, что контакт между веществами в твердом состоянии легче осуществить, если присутствует хорошо смачивающая жидкость. Условия подвижности этих частиц создает жидкость, а также образование контактов за счет броуновского движения, что дает возможность осуществить контакты на большей площади [4].
Особенностью клеящей способности данного неорганического материала является:
— участие в адгезии нанодисперсионной среды (смачивание и частичное прилипание за счет жидкости);
— эпитаксиальные явления (кристаллизация раствора);
— образование адгезионных контактов за счет химического взаимодействия (активность вступления в реакции СаС03 и MgСOз);
— молекулярные силы — когезия (образование адсорбционного слоя в материале, который инициирует поляризацию молекул).
Ассортимент современных зарубежных строительных материалов на российском рынке исчисляется сотнями марок, а отечественное производство этих материалов явно отстает. Вместе с тем Россия обладает весьма значительными запасами сырья, в том числе и техногенного характера, которое может повысить качество и номенклатуру стеновых и отделочных материалов, удовлетворяющих самым строгим требованиям современного строительного рынка.
Ключевые слова: пыль уноса, силикатный кирпич, фасадная штукатурка
Список литературы
1. Баринова Л. С., Куприянов Л.И., Миронов В.В. Силикатный кирпич в России: современное состояние и перспективы развития // Строит. материалы. 2008. № 11. С. 4-9.
2. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности. Ростов на-Дону: Феникс, 2007. 368 с.
3. Сычев М.М.Неорганические клеи. Л.: Химия, 1974. 160 с.
4. Туторский И.А., Новиков С.В., Догаткин Б.А. Адгезия, клеи, цементы, припои. М.: ЖФК, 1965. Т. 39. 218 С .
В издательстве «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ» вышел дайджест «Материалы для дорожного строительства»
В дайджест вошли статьи, опубликованные в журнале «Строительные материалы»® за 2004-2009 гг. -всего более 100 статей по тематическим разделам:
- нормативная и методическая база отрасли;
- материалы для дорожного строительства;
- ремонт дорог.
Для приобретения дайджеста следует направить заявку произвольной формы в издательство по факсу или электронной почте. Не забудьте указать наименование организации, почтовый адрес доставки, ФИО получателя.
Телефон/факс: (495) 976-22-08, 976-20-36
E-mail: mail@rifsm.ru. rifsm@mail.ru
(ЭДдаа^ШШ)'
«Материалы для дорожного строительства»
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Л] февраль 2010 бэ""
