НОВЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И МЕСТНОГО СЫРЬЯ
Белов В.В., Трофимов В.И., Шлапаков Ю.А., Петропавловская В.Б.
(ТГТУ, г. Тверь, РФ)
Проблема создания высокоэффективных энергосберегающих материалов и технологий по их изготовлению на сегодняшний день является одной из актуальных для всего строительного комплекса России. Одним из путей решения этой проблемы является использование отходов промышленности и местного сырья.
В ТГТУ, на кафедре ПСК, длительное время ведутся работы по разработке новых материалов на основе отходов лесопереработки, керамического и стекольного производства, отходов сельского хозяйства и местного сырья: торфа, сапропеля, глины.
Разработан новый способ получения легкого искусственного заполнителя для бетона ( взамен керамзита ), исключающий сложную операцию грануляции. Идея способа заключается в получении гранул из жгута, который формуют путем продавливания смеси сквозь перфорированный экран и одновременного закручивания с последующей нарезкой на гранулы, подсушкой и обжигом.
Смесь можно готовить нескольких составов из торфа и глины или торфа и высокоминерализованного сапропеля, из слабоминерализованного сапропеля и высокоминерализованного сапропеля. В процессе обжига гранул органическая часть выгорает, образуя высокопористую структуру. При этом полученные гранулы за счет их скручивания имеют шершаво-бугристую поверхность, что повышает их прочность и сцепление с цементным тестом при приготовлении бетона.
По результатам комплексных испытаний предложен оптимальный состав формуемой смеси из торфа и глины: отношение торфа и глины, равное 0,5 , водотвердое отношение, равное 0,3 , а также форма и размеры гранулы: закрученная в жгут гранула длиной 20 мм, состоящая из 4-х нитей, диаметром 5,5 мм каждая. Выполненные исследования показали, что возможно получение легкого искусственного заполнителя на основе торфа, глины или сапропеля по новой упрощенной технологии, и не уступающего по прочности керамзиту.
Учеными кафедры ПСК предложено также другое направление использования торфа - изготовление теплоизоляционных блоков на основе композиционного торфа. В этом случае смесь, из которой формуют блоки, включает два основных компонента: вяжущее из тонкомолотого торфа и заполнитель из диспергированного волокнистого торфа. По результатам комплексных испытаний был предложен оптимальный состав формуемой смеси с выбранными размерами торфяных волокон.
Тверская область традиционно развивает льноводство, тем самым, образуя большое количество отходов льна- костры. Количество таких отходов значительно: на 1кг льняного волокна приходится 2,5 кг костры.
В настоящее время костру используют как малоценное топливо и для засыпки заболоченных мест. Использование же костры для изготовления строительных материалов позволит нейтрализовать недостаток растительных наполнителей – гниение. В отличие от других растительных наполнителей костра обладает высокой биостойкостью.
В качестве минерального вяжущего для исследований было выбрано гипсовое вяжущее (двуводный гипс), получаемое по энергосберегающей технологии из гипсовых отходов Конаковского фарфоро-фаянсового завода. Так как в работе использовалось нетрадиционное вяжущее, то исследовалось влияние тонкости помола двуводного гипса и водогипсового отношения на прочность вяжущего.
Доказано что максимальная прочность материала при сжатии - 18,5 МПа достигается при тонкости помола вяжущего, соответствующей Sуд.= 6400 см²/г и при водогипсовом отношении, равном 0,2.
Предприятия, выпускающие изделия из стекла и стекловолокна, имеют также значительные отходы производства. Так, при производстве стекловолокна на заводах стеклопластиков образуются отходы, которые представляют собой, в основном, обрезки стеклянных нитей. При этом годовое количество отходов может составлять несколько тысяч тонн. Соответственно возникает проблема утилизации этих отходов.
В настоящее время известно несколько направлений использования отходов стекловолокна, в частности, одно из них - производство фибробетона. На кафедре ПСК была исследована возможность использования этих отходов в производстве пеностекла на основе заводской шихты. Были приготовлены новые составы шихты с добавлением молотого стекловолокна и мрамора. Всего было исследовано 6 составов шихт с содержанием отходов стекловолокна от 10 до 50%. Из каждого состава шихты готовили образцы для испытаний.
Результаты испытаний показали, что с увеличением количества отходов стекловолокна средняя плотность и прочность увеличивается, а пористость уменьшается. На основании технических требований, предъявляемым к блокам из пеностекла был рекомендован производственный состав шихты: 85% заводской шихты и 15% отходов стекловолокна (средняя плотность 310 кг/м³, прочность 1,72 МПа).
В Тверской области важным сектором промышленности является деревообработка. Поэтому на кафедре ПСК постоянно ведутся работы по обоснованию возможности использования отходов деревообработки в производстве стеновых и теплоизоляционных материалов. В частности, подобраны составы теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного арболита. Даже на основе некондиционной дробленки с содержанием окорины более 30% получен арболит, удовлетворяющий действующим нормативам. Разработаны также составы гипсоопилкобетона и гипсостружкобетона с хорошими теплоизоляционными свойствами и с пониженным расходом цемента.