Получение отделочных материалов на основе отходов строительной промышленности Пушик В.И., pushikv@mail.ru Научный руководитель – Горяева Г.Н Ухтинский государственный технический университет, г. Ухта Широкая утилизация отходов промышленности в производстве строительных материалов требует решения ряда организационных и научнотехнических проблем. Необходима региональная каталогизация отходов, т.е упорядоченность, с указанием их полной характеристики. Требуется развитие стандартизации отходов как сырьевых ресурсов в производстве конкретных строительных материалов. Масштабы утилизации промышленных отходов расширяются по мере внедрения нового комплекса технических мер по стабилизации их состава, повышению степени технологической подготовки [1]. Необходимость комплексного использования сырьевых материалов можно рассматривать в нескольких аспектах. Во-первых, утилизация отходов позволяет решить задачи охраны окружающей среды, освободить ценные земельные угодья, занимаемые под отвалы и шламохранилища, устранить вредные выбросы в окружающую среду. Во - вторых, отходы в значительной степени покрывают потребность ряда перерабатывающих отраслей в сырье. Втретьих, при комплексном использовании сырья снижаются удельные капитальные затраты на единицу продукции и уменьшается срок их окупаемости. Промышленность строительных материалов является наиболее емкой отраслью из отраслей-потребителей промышленных отходов. Это объясняется крупными масштабами производства строительных материалов. Кроме того, многие отходы по своему составу и свойствам близки к природному сырью, используемому различными отраслями промышленности строительных материалов, однако значительно дешевле, чем добыча природного. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40% потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10-30% снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, экономия капитальных вложений достигает 35-50% В строительной индустрии накоплен значительный положительный опыт использования вторичных продуктов на производстве вяжущих материалов, плотных и пористых заполнителей для бетонов разных видов, в производстве керамических, автоклавных, теплоизоляционных и других строительных материалов и изделий [2]. Облицовочные материалы получили распространение в нашей стране лишь более 20 лет назад, импортировались из западных стран. Производство же большинства современных облицовочных материалов еще не достаточно развито и базируется, в основном, на зарубежных технологиях и импортном оборудовании. Поэтому стоимость материалов слишком удорожается. На сегодняшний день уже существуют научные разработки со вторичным использованием строительных отходов при изготовлении бетонных и железобетонных изделий, в основном для получения легкого бетона. Задачей исследовательской работы является получение отделочного бетона на основе бесцементного вяжущего и изделий на его основе. В качестве вяжущего традиционно применяют портландцемент, но данный материал привозной и, соответственно, является дорогим, к тому же его качество в последние десятилетия ухудшается. В связи с этими факторами, взамен традиционного портландцемента импользовалось смешанное бесцементное вяжущее, которое состоит из нескольких местных, а значит и сравнительно недорогих компонентов, таких как: известь, гипс, молотый кирпич и жидкое стекло (табл.1). Таблица 1. Состав бесцементного вяжущего, % / г., водовяжущее отношение 0,5 Компоненты вяжущего Уровни варьирован Известь, % / Гипс, % / Жидкое стекло, Молотый ия г. г. %/ г. кирпич, % / г. 0 (нулевой) 18 / 216 8 / 96 10 / 120 64 / 768 Во многих исследовательских работах [3] доказано, что молотый кирпич, основную часть которого составляет кремнеземистый компонент, повышает водостойкость и морозостойкость строительных материалов, поэтому его можно добавить в качестве одного из компонентов вяжущего при изготовлении отделочного бетона. Нами было сделано предположение, что в условиях тепловлажностной взаимодействия компонентами обработки, прочность алюминатных молотого образцов составляющих красного кирпича. повысится с В за счет кремниземестыми качестве связующего обволакивающего ингредиента в состав вяжущего ввели жидкое стекло, которое активизирует реакционную способность гипса и негашеной извести. Сначала было принято решение заформовать балочки из замешенного многокомпонентного вяжущего. Изделия твердели в разных условиях: КВ-3 и КВ-4 твердели в естественно-нормальных условиях (ЕНУ), а КВ-1 и КВ-2 находились в пропарочной при температуре 95-100 градосов в течении 6 часов. Образцы взвешивались до и после сушки для определения плотности и влажности вяжущего (W=((m1-m2)/m)*100 и ρ=m/V). Таблица 2. Физические свойства вяжущего Марки Vсм3 Me,г. М,г После М,г сух пропарки Плотность Влажность ρ /кг/м3 W/ % КВ-1 256 330 410 280 1090 17,9 КВ-2 256 330 400 290 1130 13,8 КВ-3 256 320 - 300 1170 6,7 КВ-4 256 315 - 275 1070 14,5 Средняя плотность образцов получилась 1115 кг/м3, средняя влажность 13,2%, что является неплохими показателями для отделочного бетона. Затем мы провели испытания на прочность на изгиб на приборе МИИ100, на сжатие на гидравлическом прессе Си-2-500-УХЛ4,2. (табл.3). Результаты показали, что при испытании на прочность пропаренных и непропареных образцов. результаты показали, что разницы в прочностных характеристиках нет. В цело образцы показали не очень хорошие показатели прочности, что является не главными характеристиками отделочного бетона, но тем не менее важны. Введение 6% полуводного гипса должно увеличить прочность вяжущего при сжатии, но, как показали результаты - прочность не увеличилась. Учитывая также, что составы этих образцов вяжущего одинаковы можно предположить, влияние извести гипса и кирпича на прочность известны, а также известен механизм взаимодействия (твердения) компонентов вяжущего между собой и они не изменяют показатели по прочности. Таблица 3. Результаты испытаний бесцементного вяжущего V,см3 Марки V,см3 R изг. / R изг. R сж. R сж. / МПа / МПа /МПа МПа l b h КВ-1 16 4 4 256 1,7 КВ-2 16 4 4 256 1,4 КВ-3 16 4 4 256 1,7 1,1 КВ-4 16 4 4 256 1,5 1,6 1,6 1,5 1,6 1,5 Таблица 4. Состав отделочного бетона на бесцементном вяжущем в соотношении вяжущее/заполнитель: 1/2, в % и г. водовяжущее отношение 0,7 Вяжущее сито 0,315 Гипс Ж/ст Заполнитель Мол/кир Песок Бой кирпича Ф.5-10 Ф.10-20 % г. % г. % г. % г % г % г. 6 90 10 150 17 255 20 300 20 300 27 405 33% 67% Затем был проведен эксперимент по изготовлению бетона на основе бесцементного вяжущего (состав: гипс, жидкое стекло, молотый кирпич) и заполнителя - песка и боя кирпича различной фракции от 5 мм до 10 мм и от 10 мм до 20 мм (табл.4) И паралельно, для сравнения был заформован отделочный бетон в отношении вяжущего-заполнителя 1:2, на основе цементного вяжущего и заполнителя - песка и боя кирпича различной фракции от 5мм до 10мм и от 10мм до 20мм . В результате первого эксперимента приняли состав заполнителя в отношении песок - 30%, бой кирпича - ф. 5-10-20%; ф.10-20 -17% (табл.5). Таблица 5. Состав отделочного бетона на цементе в соотношении вяжущее/заполнитель: 1/2, в % и г. водовяжущее отношение 0,5 Вяжущее Заполнитель Цемент Песок Бой кирпича Ф.5-10 Ф.10-20 % г % г % г % г 33 495 30 450 20 300 17 255 33% 67% Таблица 6. Физические свойства отделочного бетона Марки Vсм3 М,г сух Средняя плотность кг/м3 КГЖС ЦК 1 343 440 2 343 430 3 343 420 1 343 700 2 343 710 1253 2056 Исходя из полученных результатов видно, что образцы отделочный бетон на основ цементного вяжущего имеет значительно большую массу и, соответственно, плотность (табл.6). Проведя испытания, мы убедились, что и прочностные характеристики образцов, заформованных на безцементном вяжущем во много раз уступают образцам на цементной основе.(табл. 7) Так как влияние жидкого стекла на прочность бесцементного известковогипсового вяжущего не изучено и прочность не увеличлась, можно сделать вывод, что жидкое стекло отрицательно влияет на прочность, во сяком случае прочность не повысилась. Таким образом в дальнейшем применение жидкого стекла не требуется. Таблица Результаты 7. испытаний бетона на основе цементного и бесцементного вяжущих Марки V,см3 V,см3 R сж.ср. /МПа l b h КГЖС 7 7 7 343 0,4 ЦК 7 7 7 343 11,9 Так как влияние жидкого стекла на прочность бесцементного известковогипсового вяжущего не изучено и прочность не увеличлась, можно сделать вывод, что жидкое стекло отрицательно влияет на прочность, во сяком случае прочность не повысилась. Таким образом в дальнейшем применение жидкого стекла не требуется. В ходе проведенного эксперимента было выяснено, что без извести вяжущее имеет небольшую прочность и ее присутствие как компонента необходимо. Жидкое стекло, как выяснилось, напротив не влияет на прочность, а возможно и негативно отражается, поэтому от него следует отказаться В дальнейшем требуется провести еще ряд экспериментов, чтобы выяснить более подробно влияние извести на другие компоненты вяжущего и определить оптимальный состав бесцементного вяжущего и декоративного бетона на его основе.