В работе проведены исследования по получению энергоэффективного и экологически безопасного строительного материала — керамзита на основе невспучивающихся суглинков, модифицированных нефтешламами. Полученный продукт обладает улучшенными физико-механическими свойствами. Рекомендовано использовать керамзит как в качестве насыпного материала, так и при проектировании составов теплоизоляционно-конструкционных бетонов.
Ключевые слова: керамзит, энергоэффективность, экологичность, технология, свойства.
В Республике Казахстан принят Закон «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» от 13 января 2012 года. Одобрена правительственная программа, в рамках которой решают проблемы организаций по утилизации, хранения и переработки бытовых и промышленных отходов с выходом готовой полезной продукции.
Керамзит является универсальным и высоко востребованным материалом благодаря своим уникальным свойствам, таким как низкая теплопроводность, легкость и прочность. В настоящее время керамзит широко используется в качестве легких заполнителей в производстве конструкционно-теплоизоляционных бетонов, и в качестве насыпного теплоизоляционного материала при устройстве оснований и фундаментов, полов, межэтажных перекрытий, и кровли зданий и сооружений.
Однако для производства керамзита существует следующие проблемы: отсутствие хорошо вспучивающегося сырья, имеющиеся запасы суглинков не обладают необходимыми свойствами, нет технологического оборудования для введения в состав суглинка корректирующих добавок, которые меняют их химико-минералогический состав и реологические свойства [1].
Одним из наиболее перспективных направлений является использование нефтешламов, объемы которых ежегодно растут на местах захоронения, полигонах. Нефтешлам относится к категории легковоспламеняющихся и горючих материалов, поэтому его можно использовать как выгорающую добавку в составе керамических масс на основе невспучивающегося сырья — суглинков.
Поэтому, целью нашей работы является получение керамзита на основе невспучивающихся суглинков Западного Казахстана с добавлением нефтешламов в качестве корректирующей добавки.
Лессовидные суглинки — одни из наиболее распространенных отложений четвертичного периода. Они покрывают около 2,5 % всей суши нашей планеты. Лессовидные породами называют образования, цвета желтого, которые обладают макропористостью, и обогащенные карбонатными включениями [2, с. 5].
В данное время в Западном Казахстане существует одно из крупнейших месторождений Казахстана Чаганское месторождение с запасом суглинков более 6285 тыс. м3. Минералогический состав суглинков представлен кварцем, полевым шпатом, кальцитом и гематитом.
Для вспучивания керамической массы на основе невспучивающихся суглинков добавляем нефтешламы, так как они в своем составе содержат органические вещества, которые в процессе обжига помогают вспучить керамическую массу.
Нефтешламы, по мнению некоторых исследователей [3] относятся к нефтяным дисперсным системам коллоидно-химического происхождения.
Для экспериментальных работ сначала суглинок размельчался в шаровой мельнице, а нефтешлам тщательно перемешивался в мешалке до однородного состояния. Далее путем дозирования и взвешивания подготовленные материалы смешивались, добавлялась вода. Соотношение сырьевых материалов следующее: суглинок-90–95 %, нефтешлама -5–10 %. Из полученных керамических масс формовали гранулы, диаметром 5–10, 10–20 мм. Затем сырцовые гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1000 °С, что является ниже на 100–150 °С по сравнению с температурой обжига заводского керамзита.
а) б)
Рис. 1. Лабораторное оборудование: а) шаровая мельница МШЛ-1П; б) лабораторная вращающаяся печь RSR120/1000/13
Определялись основные физико-механические свойства обожжённых гранул (рисунок 2). Насыпная плотность находилась в следующих пределах 350–400 кг/м3; прочность при сдавливании в цилиндре — 3,1–3,3 МПа; теплопроводность — 0,07–0,08 Вт/м*К; коэффициент вспучивания — 3,2–4.
Рис. 2. Обожженные гранулы
Полученный керамзит был подвержен испытанию на эффективную удельную активность естественных радионуклидов. Испытания проводились испытательным центром. Метод исследований проводился согласно KZ 07.00.00304–2014, прибором «Прогресс-Г» спектрометрическим комплексом. Исследования проводились на соответствие НД «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности» № 155 от 27.02.2015 г. Результаты исследований радиоактивности показали, что из всех отобранных образцов готовой продукции эффективная удельная активность (Бк/кг) составляет в среднем Аэфф=29,15
19,48 Бк/кг. Этот показатель в разы ниже допустимой нормы, которая составляет Аэфф≤370 Бк/кг.
Таким образом, получен керамзит на основе невспучивающися суглинков, модифицированный нефтешламом. Результаты экспериментальных данных показали, что полученный продукт — керамзит является энергоэффективным за счет добавления нефтешламов в состав керамических масс, которые позволили снизить температуру обжига на 100–150 °С, и экологически безопасным продуктом, позволяющим использовать его в строительстве зданий и сооружений.
Литература:
- Montaev S. A., Adilova N. B., Montaeva A. S., Montaeva A. S. Development of effective technological parameters for formation of a porous structure of the raw composition in order to obtain a lightweight granular insulation material // APRN Journal of Engineering and Applied Sciences. Vol.11. NO.17. 2016. Р. 10454–10459.
- Ботвина Л. М. Строительные материалы из лессовидных суглинков: Учеб.пособие для строит.спец.вузов.- Т.: Укитувчи, 1984. 128 с.
- Коренькова, С. Ф. Основы и концепция утилизации химических осадков промстоков в стройиндустрии / С. Ф. Коренькова Т. В. Шейна // Самарск. Гос. Арх.-строит. Ун-т. Самара: Изд-во ООО «СамЛЮКС». — 2004. 203 с.
