Научная статья на тему «Свойства безавтоклавных стеновых материалов на основе песчано-глинистых пород»

ABSTRACT

The author has proved that on the basis of sandy-clayey rocks of uncompleted clay formation stage non-autoclave wall materials with high physical and mechanical properties can be received.

Ключевые слова: песчано-глинистые породы; известь; известково-песчано-глинистое вяжущее; пропарка; силикатные материалы.

Keywords: sand-clay rocks;lime; lime-sand binder; steaming;silicate materials.

В настоящее времяв связи с реализацией национальной программы по жилищному строительству актуальной является задача увеличения производства и расширения области применения эффективных строительных материалов, изготавливаемых на основе промышленных отходов и местного сырья. Одним из самых распространенных стеновых материалов является силикатный кирпич, который по экономической эффективности превосходит глиняный кирпич.

Производство силикатных материалов базируется преимущественно на традиционной технологии, в которой главным сырьевым компонентом является кварцевый песок, запасы которого ограничены. Анализ данных по исследованию сырьевой базы автоклавных материалов позволил теоретически обосновать и экспериментально подтвердить возможность управления синтезом новообразований для получения композитов с заданными свойствами путем введения в сырьевую массу песчано-глинистых пород незавершенной стадии глинообразования [1—11, 22, 23].

Глинистые отложения являются продуктами одной из заключительных фаз выветривания алюмосиликатных пород. Из всех разновидностей глинистых пород промышленность использует лишь незначительную часть, которые удовлетворяют действующим нормативно-техническим документам. Эти глины используются для производства керамических материалов, цемента, а также их можно использовать для получения металлокомпозитов [12—21].

Целью исследования является изучение физико-механических свойств безавтоклавных силикатных материалов, полученных на основе песчано-глинистых пород незавершенной стадии глинообразования.

В работе использовали песчано-глинистые породы региона КМА. Изучаемые породы классифицированы как супесь и суглинки. Количество глинистых фракций менее 0,005 мм для суглинков колеблется в пределах 31,5—41,7 мас. %. Для супеси этот показатель составляет 16,93 мас. %. По размеру преобладают алевритовые и пелитовые частички. Исходя из данных термографического и рентгенофазового анализов пелитовая фракция представлена кварцем, монтмориллонитом, гидрослюдой, каолинитом и смешаннослойными образованиями типа гидрослюда-монтмориллонит.

Образцы готовили методом литьевого способа формования и полусухого прессования. Формовочная влажность смеси литьевого способа формования, в зависимости от содержания извести, составила от 40 до 55 %, полусухого прессования — 10—12 %. Прессование проводили при давлении 20 МПа. Образцы пропаривали при 90–95°С по режиму 1,5+9+1,5 ч.

Физико-механические свойства силикатных материалов на основе исследуемого сырья приведены в табл. 1.
Таблица 1.
Физико-механические свойства силикатных материалов

Образцы литьевого способа формования на основе супеси набирают прочность 2,73—2,79 МПа при содержании извести 10—15 мас. %. Образцы всех составов имеют высокую водостойкость (коэффициент размягчения Краз=0,81—1,0). Прочность образцов на основе суглинка № 1 повышается с 2,85 до 3,95 МПа. Самой высокой водостойкостью обладают образцы с содержанием 15 мас. % извести (Краз=0,79). Максимальную прочность (4,1 МПа) и водостойкость (Краз=0,98) обеспечивает 15 мас. % извести и на основе суглинка № 2.

Средняя плотность для всех исследуемых глинистых пород уменьшается с повышением содержания извести (см. табл. 1).

Прочность образцов полусухого способа прессования существенно выше, чем литьевого. Для супеси максимальная прочность 14,06 МПа соответствует содержанию извести 10 мас. %. Увеличение содержание извести до 25 мас. % снижает прочность до 8,80 МПа. Максимальную водостойкость имеют образцы с 10 и 15 мас. % извести (Краз=0,76—0,77).

Для суглинка № 1 наиболее резкое увеличение прочности с 9,13 до 14,38 МПа происходит с изменением содержания извести с 5 до 10 мас. %. Образцы имеют высокую водостойкость.

Для суглинка № 2 самая высокая прочность 13,79 МПа достигается при содержании извести 10 мас. %. По численному значению коэффициента размягчения (0,7—0,88) образцы с 10—25 мас. % извести являются водостойкими.

Сравнение изменения прочности для разных глинистых пород показывает, что максимальной прочности образцы достигают при содержании извести 10–15 мас. %. Изучаемые глинистые породы отличаются между собой по составу. Однако для этих пород оптимальное содержание извести для получения максимальной прочности одинаково —10—15 мас. %.Это имеет практическое значение, так как при колебаниях вещественного состава сырья, которое неизбежно в процессе реального производства, можно получать строительные материалы с заданными физико-механическими свойствами.

Нужна помощь в написании статьи?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Цена статьи

Было установлено, что изучаемые породы в условиях пропарки при температуре 90—95°C активно взаимодействуют с известью. По данным ДТА и рентгенофазового анализов новообразования представлены преимущественно гидросиликатами кальция и гидрогранатами.

Таким образом, на основе песчано-глинистых пород незавершенной стадии глинообразования можно получать безавтоклавные стеновые материалы с высокими физико-механическими показателями. Изучаемое сырье за счет содержащихся в них метастабильных глинистых минералов и тонкодисперсного кварца активно взаимодействует с известью в условиях тепловлажностной обработки с образованием слабоокристаллизованных низкоосновных гидросиликатов кальция и гидрогранатов, что приводит к возникновению прочной микроструктуры получаемого материала.

Список литературы:

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.
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.
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.
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.
Володченко А.Н., Лесовик В.С. Повышение эффективности производства автоклавных материалов // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2008. —№ 9. —С. 10—16.
Володченко А.Н., Лесовик В.С. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья // Строительные материалы. — 2008. — № 11. — С. 42—44.
Володченко А.Н., Лесовик В.С., Алфимов С.И., Володченко А.А. Регулирование свойств ячеистых силикатных бетонов на основе песчано-глинистых пород // Известия вузов. Строительство. — 2007. — № 10. — С. 4—10.
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.
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.
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.
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.
Ключникова Н.В., Лымарь Е.А., Приходько А.Ю. Керамические композиционные материалы строительного назначения с использованием металлического наполнителя // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2005. — № 7. — С. 62—65.
Ключникова Н.В. Взаимодействие между компонентами при изготовлении металлокомпозитов // Фундаментальные исследования. — 2007. — № 12—1. — С. 95—97.
Ключникова Н.В. Принципы создания керамометаллического композита на основе глин и металлического алюминия // Естественные и технические науки. — 2012. — № 2(58). — С. 450—452.
Ключникова Н.В. Керамометаллические композиционные материалы с высоким содержанием алюминия // Современные проблемы науки и образования. — 2011. — № 6. — С. 107—107.
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.
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.
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.
Ключникова Н.В., Лымарь Е.А. Получение металлокомпозиционных материалов // Стекло и керамика. — 2006. — № 2. — С. 33—34.
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.
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.
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.
Лесовик В.С., Володченко А.А. Долговечность безавтоклавных силикатных материалов на основе природного наноразмерного сырья// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. —2011. —№ 2. —С. 6—11.