В статье автор рассматривает вопросы расширения сырьевой базы теплоизоляционного пенобетона за счет применения тонкомолотых техногенных отходов.
Ключевые слова: теплоизоляционный пенобетон, техногенное сырье, стеклобой, отходы камнепиления.
Современные исследования в строительной индустрии показали, что среди разнообразия теплоизоляционных материалов весьма востребованными и прогрессивными являются ячеистые бетоны: пено- и газобетоны [1]. До середины прошлого столетия в России предпочтение отдавалось пенобетону, а за рубежом — газобетону. В настоящее время в связи со строительством крупных предприятий по производству газобетонных изделий с использованием современных технологий «Хебель», «Итонг», «Верхан» и производительностью до 200 тыс. м 3 изделий в год на первое место вышел газобетон. Однако необходимо отметить, что пенобетон в силу структуры из мелких замкнутых пор имеет ряд преимуществ: низкую плотность и теплопроводность [2], высокую морозостойкость и огнестойкость, простую технологию производства и удобство в монтаже. Исследования современных ученых-материаловедов показали, что прочность неавтоклавного пенобетона через 3–3,5 месяца увеличивается на 20–30 %, а через 2 года — до 2-х раз. Для изготовления неавтоклавных пенобетонов возможно применение разнообразных сырьевых компонентов, в том числе песков, вторичных продуктов промышленности (шлаков, зол, «хвостов обогащения» и др.), что дополнительно может предоставить следующий ряд преимуществ [3]:
– сокращение экологического воздействия за счет утилизации отходов промышленности и строительства;
– удешевление себестоимости конечного продукта;
– улучшение физико-механических свойств.
Самым известным и широко используемым на протяжении десятков лет сырьевым компонентом в теологии ячеистых бетонов является зола-уноса тепловых электростанций. Добавление золы-уноса, получаемой в результате сжигания угля в энергетических установках, позволяет улучшить физико-механические характеристики пенобетона за счет скрытой гидравлической активности. Зола-уноса обладает высокой огнестойкостью, что делает пенобетон с ее добавлением более надежным в случае пожара. Кроме того, использование золы-уноса в качестве кремнеземистого компонента позволяет улучшить теплоизоляционные свойства пенобетона за счет уменьшения теплопроводности [4].
Однако необходимо учитывать, что даже на одном энергетическом комплексе химический состав золы может меняться, а соответственно приводить к вариабельности получаемых показателей качества пенобетона. Важно проводить тщательные испытания и контроль качества для обеспечения соответствия пенобетона с золой-уноса всем требованиям стандартов и нормативов.
Рис. 1. Зола-уноса
В данной работе в качестве кремнеземистых компонентов использовались измельченные стеклобой и отходы камнепиления.
Стеклобой представляет собой осколки изделий из стекла, трудноутилизируемый отход, не разлагающийся под действием воды, атмосферных явлений (осадков, температурных перепадов). Стеклобой, как наполнитель кремнеземистого (кислого) состава, может улучшить механическую прочность пенобетона, делая его более устойчивым к различным нагрузкам, включая сжатие, изгиб и удар. Это может быть особенно важным для строительных конструкций, требующих высокой прочности и долговечности.
Рис. 2. Молотый стеклобой
Отходы камнепиления представлены измельченными горными породами основного состава (по минералам: плагиоклаз, диопсид, андезит, анортит, авгит и др.) Применение таких материалов в составе пенобетона может быть полезным для улучшения его механических свойств: улучшить прочность пенобетона, повысить его устойчивость к износу. Однако необходимо отметить, что отходы камнепиления образуются при обработке каменных материалов в виде пульпы, и самым эффективным способом их использования является производство местных строительных материалов (как, например, пенобетон) на этом же предприятии. Сушка и транспортирование повышают стоимость отхода [5].
Рис. 3. Молотые отходы камнепиления
В лаборатории кафедры ТСМиМ СПбГАСУ проведены поисковые исследовательские работы по использованию стеклобоя и отходов камнепиления в производстве теплоизоляционного пенобетона. Получены образцы со средней плотностью 350–500 кг/м 3 и прочностью на сжатие 1,24–2,04 Мпа.
На сегодняшний день рынок теплоизоляционных материалов для строительства представлен в основном минераловатными и пенополистирольными материалами. Доля рынка теплоизоляционного пенобетона ничтожно мала из-за ряда технологических факторов, препятствующих его широкому распространению. А, между тем, теплоизоляционный пенобетон отличается экологической и пожарной безопасностью, долговечностью, эксплуатационной совместимостью с конструкционными материалами, распространенностью применяемого сырья и другими ценными качествами.
Выводы
- В настоящий момент тема использования пенобетона с техногенным сырьем недостаточно изучена и нуждается в дальнейших исследованиях, и более глобальном внедрении данного материала в сферу производства строительных материалов.
- Техногенное сырье в пенобетоне экологически целесообразно, позволяет удешевить производство и положительно влияет на физико-механические свойства материала.
- Использование стеклобоя в пенобетоне увеличивает его прочность, улучшает теплоизоляционные свойства и его износостойкость.
- Применение камнепиления в пенобетоне увеличивает его механические свойства, а также прочность пенобетона, тем самым повышая его устойчивость к давлению и износу материала.
- Включение золы-уноса в составе пенобетона повышает огнестойкость материала.
Литература:
- С. Н. Леонович; Д. В. Свиридов, Г. Л. Щукин, П. И. Радюкевич, А. Л. Беланович, В. П. Савенко, С. А. Карпушенков. Состав сухой смеси для неавтоклавного пенобетона естественного твердения // Научно-технический и производственный журнал «Строительные материалы». 2015 г.
- Асаналиева Ж. Д. Неавтоклавный пенобетон на основе наполнителей из вторичных материалов и промышленных отходов // Academy. 2019. № 10(49). С. 20–25.
- Славчева Г. С., Буймарова Т. К. Физико-климатическая стойкость пенобетонов на основе техногенного сырья // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2020. № 2(43).
- Х. А. Маматов, З. Б. Махмудов. Влияние зола-унос на свойства пенобетона // Scientific Progress. 2022/
- Опекунов В. В. Использование отходов камнепиления в производстве ячеистых бетонов // Строительная наука и техника. 2011 г.
