Строительные изделия с применением глинистого сырья

Черных В. Маштаков А. Галаган К. Шестакова Е. Строительные изделия с применением глинистого сырья // Строительные материалы. 2003 . №12. C. 46-47

В Краснодарском крае имеются огромные запасы глинистого сырья, которое используется для изготовления обыкновенного кирпича. Однако из глины и цемента можно получать строительные изделия, твердеющие при нормальной температуре или тепловлажностной обработке, а также пенокерамические обжиговые материалы.

На кафедре производства строительных изделий и конструкций Кубанского государственного технологического университета проведены исследования в этом направлении. Для проведения экспериментов использовалась глина, отобранная вблизи хутора Воронцовский Краснодарского края.

В лаборатории ННИУ ?Исследователь? определены следующие показатели глинистого сырья: химический состав (табл. 1), гранулометрический состав, число пластичности.

Таблица 1

Содержание основных компонентов, мас. %

SiO2

Al2O3

Fe2O3

СаО

МgО

R2O

SO3

SO4

S

п.п.п.

59,69

13,35

4,99

6,95

0,42

2,08

0,07

0,03

0,04

12,35

Анализ данных табл. 1 показывает, что по химическому составу (содержание основных оксидов) глина близка к сырью Ясенского и Приморско-Ахтырского месторождений. Отличие заключается в меньшем содержании водорастворимых солей, что объясняется вымыванием их в процессе атмосферных воздействий. По гранулометрическому составу глина относится к средне-дисперсной (содержание фракции крупностью менее 0,001 мм ? 40,3 %). По соотношению нижней границы текучести (42,8) и границы раскатывания (24,77) определено число пластичности 18,03. Это позволяет отнести глину к среднепластичной. По содержанию кислотных оксидов глина относится к группе кислого сырья.

Были изготовлены образцы пеноглинобетона из глины, взятой в районе хутора Воронцовского, с различным соотношением компонентов. В качестве добавок использовали негашеную известь, гидрофобную добавку и ускоритель твердения. Негашеную известь применили для нейтрализации глинистого сырья. Составы исследованных образцов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Образец

Содержание компонентов, г

цемент

глина

известь

гидрофобная добавка

ускоритель твердения

вода

пена

1

700

1400

42

5

10

1000

39

2

900

1100

33

4

15

900

35

3

1000

1750

53

6,5

13

1300

38

4

1400

2100

63

7,5

20

1630

40

Физико-технические свойства образцов пеноглинобетона в 28-суточном возрасте приведены в табл. 3. Для определения коэффициента водостойкости образцы после отвердения погружали в воду на 24 ч.

Таблица 3

Образец

Средняя плотность, кг/м3

Предел прочности при сжатии, МПа

Коэффициент водостойкости

на воздухе

после пребывания в воде

1

1000

3,8

2,7

0,72

2

1000

7,2

5,9

0,82

3

1000

4

3,1

0,78

4

1000

5,1

4,1

0,81

Анализ данных, приведенных в табл. 2 и 3, показывает, что при соотношениях цемент : глина = 1:1,75 и ниже образцы имеют достаточно высокие прочностные показатели, а коэффициент водостойкости больше 80%, то есть материал относится к водостойким. По прочностным показателям пеноглинобетон мало отличается от обычного бетона, однако он имеет меньший коэффициент теплопроводности при одной и той же плотности, легко обрабатывается механическими инструментами, имеет меньшую стоимость.

Кроме этого исследовались образцы на основе глины, изготовленные методом прессования. В лабораторных условиях из глины с добавкой 5% цемента и 5% извести изготовили образцы-цилиндры диаметром 5 см и высотой 5-6 см при давлении прессования от 10 до 50 МПа. Прочность полученных образцов несколько увеличивалась с повышением давления прессования и достигала 10?14 МПа. Несмотря на высокие прочностные показатели, образцы быстро разрушались, когда их погружали в воду. Применение различных добавок несколько тормозило процесс разрушения, но полностью его не исключало. Установлено, что увеличение содержания цемента и кирпичного боя приводит к увеличению прочности образцов. В большей степени она зависит от содержания цемента, тогда как количество кирпичного боя оказывает большее влияние на водостойкость образцов.

Для уточнения составов образцов была составлена матрица планирования для двухфакторного эксперимента (табл. 4).Физико-технические свойства образцов приведены в табл. 5. Коэффициент водостойкости определялся после выдержки образцов в воде в течение 24 ч.

Таблица 4

х,

х2

Состав смеси

Цемент

Кирпичный бой

Глина, г

Вода, мл

г

%

г

%

+

+

35

13,5

75

28,9

150

31

-

+

25

10,5

75

30

150

28

+

-

35

14,6

55

22,9

150

30

-

-

25

10,9

55

23,9

150

28

0

0

30

12,2

65

26,5

150

28

Таблица 5

Среднее значение предела прочности при сжатии, МПа

Коэффициент водостойкости

в сухих условиях

после выдержки в воде в течение 24 ч

8,3

7,64

0,92

5,81

5,58

0,96

10,19

7,44

0,73

9,42

8,48

0,9

9,42

6,78

0,72

Анализ данных показывает, что добавка кирпичного боя положительно сказывается на коэффициенте водостойкости, но несколько снижает прочность. Следует отметить, что при расходе цемента всего 10,9% (соотношение глина : цемент = 6) получен водостойкий материал с прочностью 8,5 МПа. Такое использование глины дает возможность утилизировать глинистые отходы гравийных карьеров.

В заключительной части работы получены обжиговые пенокерамические изделия. На стадии лабораторных исследований получены пенокерамические образцы со средней плотностью 470?540 кг/м3. В качестве пенообразователя применяли как традиционные вещества, используемые для производства пенобетона (ПО-6НП, ПБ-2000), так и специально разработанные пенообразователи с плотностью 60-70 кг/м3. Для закрепления структуры поризованной массы использовали стабилизаторы, а для уменьшения усадки при сушке и снижения температуры обжига ? минеральные и органические заполнители. Сушку образцов осуществляли в лабораторном сушильном шкафу. Обжиг проводили в муфельной печи при температуре 950?970?С, а также в производственных условиях в туннельной печи по заводскому режиму. Полученные образцы имеют мелкие равномерно распределенные замкнутые поры. Прочность образцов изменялась в зависимости от плотности от 0,5 до 1 МПа. Для получения пенокерамических изделий с более высокой прочностью рекомендуется снизить количество пены, увеличить количество стабилизатора и минеральных заполнителей. Так, при плотности 980 кг/м3 получен образец пенокерамики с прочностью 6,3 МПа.