Статья: Сухие строительные смеси на основе известково-цеолитовых вяжущих веществ

Сухие строительные смеси на основе известково-цеолитовых вяжущих веществ

Хардаев П.К., д-р техн. Наук

Одним из перспективных научно-технических направлений в области строительного материаловедения можно считать разработку, производство и применение сухих строительных смесей (ССС).

Сегодня подавляющее большинство отделочных работ не обходится без ССС заводского производства. Использование ССС позволяет повысить производительность труда, получать рабочие растворы порциями в расчете на необходимый объем работ, что исключает потери растворных смесей. Применение ССС повышает уровень механизации работ, благодаря чему снижается численность рабочих и повышается культура производства. Кроме того, уменьшаются факторы, отрицательно влияющие на окружающую среду.

ОАО «Стройкомплект» (Республика Бурятия) выпускает широкий ассортимент строительных материалов, в том числе ССС: штукатурные смеси, шпатлевочные смеси, плиточные клеи и др. Годовой объем производства составляет 960 т/год. В связи с интенсивным развитием производства и расширением ассортимента ССС возрос интерес к вопросам оптимизации свойств вяжущего растворных композиций. Основной задачей оптимизации является снижение расхода цемента, определяющего стоимость 1 м3 бетонной или растворной смеси. Исходя из этого, можно рассмотреть возможность замены портландцемента в составе ССС на малоклинкерные и бесклинкерные вяжущие вещества с использованием природного сырья и отходов промышленности.

Практически неограниченные запасы природного алюмосиликатного сырья, к числу которого относятся перлитовые породы, цеолиты, вулканические шлаки и др., являются прекрасным сырьем для производства многих материалов и продуктов, широко используемых в различных отраслях промышленности, в том числе для производства эффективных строительных материалов. В этом смысле уникальным сырьем являются цеолиты, которые имеют комплекс свойств, позволяющий использовать их в процессах адсорбции, ионного обмена, катализа, молекулярного разделения веществ и в других технологиях.

Строительно-технологические свойства природных цеолитов, а также низкая твердость и пористость туфов определяют целесообразность вовлечения цеолитизированного сырья в нетрадиционную область их применения - изготовление строительных материалов и изделий. На территории Забайкалья расположены три крупных промышленно освоенных месторождений природных цеолитов: в Республике Бурятия - Мухор-Талинское, в Читинской области - Холинское и Бадинское. Данные природные цеолиты имеют гигиенические и санитарно-эпидемиологические заключения. Химический состав этих природных цеолитов приведен в таблице 1. За последнее время накоплен большой экспериментальный и производственный опыт по изготовлению строительных материалов и изделий широкого спектра назначения из цеолитизированного сырья практически всех наиболее известных и перспективных месторождений России. Однако, отсутствуют данные по использованию цеолитов Мухор-Талинского и Бадинского месторождений.

Таблица 1

Химический состав природных цеолитов месторождений Забайкалья

Кафедрой «Производство строительных материалов и изделий» ВСГТУ проводятся исследования по получению эффективных строительных материалов, в том числе ССС с использованием природных цеолитов. В исследованиях использовали портландцемент М400 (ОАО «Каменский цементный завод»), гипсовый камень Заларинского месторождения, известь негашёная (Татарский Ключ), химические добавки пластифицирующего действия (добавки поставляются на производство ОАО «Стройкомплект» компанией ЗАО «Еврохим») - эфир целлюлозы Mecellose FMC 2070 и редеспергируемый сополимерный порошок Mowilith Pulver LDM 2080 P.

Известково-цеолитовые вяжущие вещества были получены по рациональным схемам измельчения при измельчении в вибрационной мельнице до удельной поверхности 400 м2/кг. Основные физико-механические свойства известково-цеолитовых вяжущих приведены в таблице 2.

Таблица 2

Свойства известково-цеолитовых вяжущих

Примечание: ИЦВ - известково-цеолитовое вяжущее в соотношении известь:цеолит=20:80 ; Б - цеолиты Бадинского месторождения; Х - цеолиты Холинского месторождения; МТ - цеолиты Мухор-Талинского месторождения; А - эфир целлюлозы Mecellose FMC 2070; В - редеспергируемый сополимерный порошок Mowilith Pulver LDM 2080 P.

Из таблицы видно, что наибольшей пуццолановой активностью из рассматриваемых природных цеолитов обладают цеолиты Мухор-Талинского месторождения, затем следуют цеолиты Бадинского месторождения и потом Холинского. Исследования показали, что степень поглощения СаО из известковых растворов зависит от генетического типа природного цеолита. В этом смысле предпочтительнее цеолиты Мухор-Талы вулканогенно-осадочного типа. В пуццолановой реакции участвуют каркасообразующие оксиды цеолитов - SiO2 и Al2O3, причем связывание CaO и CaSO4 природными цеолитами увеличивается с уменьшением их кремнистости.

Физико-химический анализ вяжущих композиций показал, что пористая структура цеолитов приводит к связыванию большого количества СаО и SО3 в известковых системах. Разложение цеолитов при этом на гидро(сульфо-)-алюминаты и гидросиликатный гель происходит гораздо быстрее, чем других алюмосиликатов. Это обусловлено тем, что алюмо- и кремнекислородные тетраэдры в цеолитах располагаются поочередно, легче освобождаются и более легко встраиваются в структуры гидратов, поставляя готовые блоки. строительный смесь вяжущий

При введении небольшого количества цемента в состав известково-цеолитового вяжущего наблюдается быстрый синтез гидросульфатоалюминатных фаз с дополнительным образованием геля гидросиликатов. Можно ожидать достаточно высоких характеристик материалов и изделий в известково-цеолитовых системах, но при условии получения низкопористого материала, что может быть достигнуто либо за счет прессования полусухих масс, либо за счет низкого затворения (пластифицирования), что подтверждается проведенными опытами с введением добавок пластифицирующего действия.

Введение добавок снижает водовяжущее отношение на 12-15%, увеличивает прочностные характеристики в среднем на 8-12%. Кроме того, введение добавок улучшают реологические свойства ССС.

Полученные составы вяжущих показали хорошую адгезию с разными видами покрытий, что предполагает широкий спектр их применения по назначению в производстве ССС.