CC BY
8СУТУЛА И.Г., МАНОХА А.М., ГУЩИНА Е.Н.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, на основе высокоактивного каустического брусита, могут быть получены эффективные смешанные магнезиальные вяжущие вещества. Снижение расхода тепловой энергии при низкотемпературном обжиге брусита, а также введение минеральных добавок позволяют снизить стоимость получаемых смешанных магнезиальных вяжущих веществ.
Предложенные составы могут быть использованы для получения литых смесей для
изготовления отделочных материалов, для устройства монолитных конструкций и полов, а также при производстве сухих смесей, предназначенных для проведения внутренней отделки зданий и сооружений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Т.Н. Черных, Л.Я. Крамар, Б.Я. Трофимов // Строительные материалы. - 2006. - №1. - С. - 5253.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КАУСТИЧЕСКОГО ДОЛОМИТА
А.М. Маноха, И.Г. Сутула
В статье приведены результаты исследований по применению каустического доломита, в качестве сырья для получения магнезиальных энергоэффективных строительных материалов.
Ключевые слова: доломит, обжиг, кирпич
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам энергосбережения во всех отраслях жизнедеятельности человека. Не исключением является и производство строительных материалов.
Одним из направлений создания новых энергоэффективных отделочных и теплоизоляционных материалов с повышенными показателями строительно-технических свойств является применение для их получения магнезиальных вяжущих веществ. В последние годы интерес к этим вяжущим и материалам на их основе только растет. Это связано, не только с большим количеством достоинств магнезиальных вяжущих веществ: высокой механической прочностью при быстром ее нарастании в начальный период твердения, повышенными, по сравнению с другими вяжущими, показателями пределов прочности при изгибе, низкой теплопроводностью, но и вопросами экологичности полученных материалов, а также с их экономической эффективностью. Ситуация на современном рынке строительных материалов, высокие цены на портландцемент, энергоносители, всё это дало возможность руководителям строительных предприятий и фирм посмотреть на магнезиальные вяжущие вещества, как на пер-106
спективное сырье для производства строительных материалов различного назначения.
Сырьем для получения указанных вяжущих могут служить природные магнезиты (МдС03), доломиты (МдС03СаС03) и бруси-ты, которые обжигают при соответствующих температурах.
В настоящее время на российском рынке основным магнезиальным вяжущим является порошок магнезитовый каустический марки ПМК-75, выпускаемый Комбинатом Магнезит (г. Сатка, Челябинская область), который представляет собой побочный продукт производства периклаза (пыль с электрофильтров печей обжига магнезита). Однако это вяжущее имеет ряд недостатков. При обжиге магнезита при температуре выше 1000 0С помимо основной реакции разложения карбоната магния
МдС03 МдО + С02 проходит так называемая реакция собирательной рекристаллизации оксида магния, вызывающая рост кристаллов (образуется, так называемый пережог). Впоследствии этого при твердении такого магнезиального цемента, может наблюдаться разрушение готовых изделий, из-за поздней гидратации пережженного оксида магния.
Менее широко используемым видом магнезиальных вяжущих веществ, в нашей ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 3 2010
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КАУСТИЧЕСКОГО ДОЛОМИТА
стране, является каустическим доломит, продукт обжига доломита при температуре 750800 °С. При этой температуре обжига разложению подвергается только магниевая карбонатная составляющая доломита
СаМд(С03)2 СаСОэ + МдО + С02, причем мотивы периклазовой структуры в составе каустического доломита сформироваться не успевают. При гидратации такого вяжущего весь присутствующий оксид магния взаимодействует с водой и солями, а нераз-ложившийся карбонат кальция выполняет роль наполнителя.
С учетом всего вышесказанного нами были рассмотрены пути получения энергоэффективных материалов на основе каустического доломита.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Производство силикатного и керамического кирпича, широко используемого в качестве стеновых и отделочных материалов, требует больших энергозатрат на автоклави-рование или обжиг [1,2].
В свою очередь такие свойства магнезиальных вяжущих веществ, как быстрый темп набора прочности в начальный период твердения и высокая механическая прочность, позволяют использовать их для изготовления безавтоклавных изделий с высокими декоративными и техническими характеристиками.
Наши исследования были направлены на изучение свойств кирпича, полученного на основе каустического доломита, который не требовал бы дорогостоящей тепло-влажностной обработки.
В работе был использован доломит Та-ензинского месторождения Кемеровской области, химический состав, которого приведен в таблице 1,(% масс).
Таблица 1
ппп CaO MgO SiO2 Al2Oз Fe2Oз
46,43 31,92 21,22 0,28 0,08 0,07
С целью получения каустического доломита дроблённый доломит обжигался в муфельной печи при температуре 780 0С с выдержкой в течение 2-х часов. Помол обожженного продукта производился в лабораторной шаровой мельнице до остатка на сите 008 не более 15 %.
Для выбора оптимального соотношения между вяжущим - каустическим доломитом -и заполнителем были изготовлены методом прессования образцы диаметром и высотой 50 мм при удельном давлении прессования 20 МПа. Смесь увлажнялась 17 %-ным рас-
твором МдС12 до влажности 7-8 %. В качестве заполнителей использовали песок и молотые горные породы. Дополнительно в состав смеси вводились модифицирующие добавки. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях.
Для оценки влияния фракционного состава заполнителя на прочностные свойства полученного материала, производился рассев заполнителя на фракции 0,5 - 1,0 мм, < 0,5мм. Результаты испытаний приведены на рисунках 1, 2.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Проведение эксперимента позволило определить наиболее рациональный состав смеси, который позволяет экономить вяжущее и при этом получать высокие прочностные показатели: 30% каустического доломита - 70% заполнителя (рисунок 1). При этом средняя плотность готовых изделий составила 1860-1880 кг/м3.
1 - 20% каустического доломита, 80% заполнителя;
2 - 30% каустического доломита, 70% заполнителя;
3 - 40% каустического доломита, 60% заполнителя;
4 - 50% каустического доломита, 50% заполнителя.
Рисунок 1. Динамика набора прочности доломитового кирпича различных составов
Анализ динамики набора прочности показывает, что использование заполнителя фракции 0,5-1,0 мм является оптимальным (рисунок 2), более мелкая фракция позволяет изготавливать образцы чисто белого цвета, но с некоторым снижением прочности.
Было установлено, что скорость набора прочности доломитового кирпича довольно высока и составляет в первые сутки 6,8-9,0 МПа, что позволяет отгружать готовую продукцию на склад, а конечная прочность такого материала достигает 28 МПа.
ПОЛЗУНОВСКИИ ВЕСТНИК № 3 2010
107
МАНОХА А.М., СУТУЛА И.Г.
1 - 30% каустического доломита, 70% кварцевого песка;
2 - 30% каустического доломита, 70% заполнителя (фракция < 0,5мм); 3 - 30% каустического доломита, 70% заполнителя (фракция 0,5 -1,0 мм).
Рисунок 2. Динамика набора прочности доломитового кирпича при использовании различных заполнителей
Для определения водопоглощения, полученные образцы помещались в воду на 48 часов [3].
При сравнении водопоглощения доломитового кирпича, твердевшего в нормальных условиях, с силикатным кирпичом, полученным автоклавной обработкой образцов на основе кальциевой извести, было установлено, что водопоглащение доломитового кирпича несколько меньше (13,6 %), чем у силикатного (13,9 %). Это может объясняться тем, что доломитовый кирпич имеет более плотную структуру (средняя плотность доломитового кирпича выше на 30-40 кг/м3, чем у силикатного при одинаковом давлении прессования).
15
14,5
■1>
= 14
X
ЕГ ф 13.5
£
с 13
Ч Ф 12.5
ш
12
11.5
И
24
48
Время выдерживания образцов в воде, ч
□ Доломитовый кирпич ■ Силикатный кирпич
Рисунок 3. Водопоглощение силикатного и доломитового кирпича
Таким образом, полученный материал может успешно быть использован в качестве стенового и отделочного материала. Кроме того, на основе предложенных смесей можно изготавливать прессованные отделочные плиты, подоконники, столешницы и др.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Производство доломитового кирпича характеризуется гораздо меньшими энергозатратами, чем производство силикатного кирпича. Доломитовый кирпич быстро набирает прочность, твердея в нормальных условиях, а благодаря светлому оттенку может использоваться как декоративный материал. Наличие малого количества свободной извести (количество СаОсвоб. в каустическом доломите нормируется 2,5%) позволяет вводить в смесь для изготовления доломитового кирпича различные пигменты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. - М: Стройиздат, 1986. - 688 с.
2. Вахнин Н.П., Анищенко А.А. Производство силикатного кирпича. - М.: Высшая школа,1983. - 191с.
3. ГОСТ 7025-91 «Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости».
108
ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 3 2010
