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.
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 песчано-глинистой 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.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
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 песчано-глинистых 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. Глинистые 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. Регули-рование свойств ячеистых силикатных бетонов на основе песчано-глинистых пород // Известия вузов. Строительство. — 2007. — № 10. — С. 4—10.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
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.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.