Вяжущие композиции из цемента и керамзитовой пыли

Введение. В статье приведены результаты получения вяжущих композиций оптимального состава на основе портландцемента и отходов керамзитового производства – керамзитовой пыли. Проведены исследования гранулометрического состава, представлены результаты испытаний вяжущих композиций различных составов: цемент – керамзитовая пыль, прошедших совместную механоактивацию в вибрационной мельнице. Разработаны и установлены составы вяжущих композиций с широким спектром применения.

Используя метод электронной микроскопии, были сделаны микрофотографии сколов цементных камней, полученных на основе портландцемента и различного содержания отходов керамзитового производства – керамзитовой пыли, прошедших совместную механоактивацию в вибрационной мельнице. Отмечается активное зарастание открытых пор цементных камней, полученных вяжущих композиций новообразованиями различных размеров. После использования керамзитовой пыли в качестве сырьевой смеси наблюдается уплотнение структуры композита.

Материалы и методы. В исследованиях применяли портландцемент ЦЕМ0 52,5Н (ГОСТ 31108–2020) ЗАО «Белгородский цемент» и керамзитовую пыль – отходы производства керамзита. Механоактивацию выполняли путем помола в вибрационной мельнице. Нормальная густота определялась при помощи прибора Вика согласно ГОСТу. Гранулометрический состав исследовали с помощью прибора AnalyssetteNanoTecplus. Микроструктуру изучали с использованием сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения TESCAN MIRA 3 LMU. С целью построения дифрактограмм был использован прибор ARL X’TRA ThermoFisher Scientific.

Результаты. Вяжущая композиция с оптимальной дозировкой керамзитовой пыли демонстрирует увеличение прочностных характеристик по сравнению с рядовым портландцементом, при этом наблюдается уплотнение структуры цементного камня, о чем свидетельствуют показатели плотности и микрофотографии образцов.

Обсуждение и заключение. Применение отходов производства керамзита – керамзитовой пыли в качестве минерального наполнителя вяжущей композиции позволяет экономить дорогостоящий портландцемент, при этом увеличивая прочностные характеристики вяжущей композиции.

1. Рахимов Р. З., Магдеев Р. З., Ярмаковский В. Н. Экология, научные достижения и инновации в производстве строительных материалов на основе и с применением техногенного сырья // Строительные материалы. 2009. № 12. С. 8–11.

2. Османов Н. Н. Смешанные вяжущие на основе дисперсных минеральных добавок // Цемент и его применение. 2005. C. 56–57.

3. Загороднюк Л. Х. Композиционные вяжущие на основе органо-минерального модификатора для сухих ремонтных смесей / Л. Х. Загороднюк, В. С. Лесовик, А. В. Шамшуров, Д. А. Беликов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014. № 5. С.25–31.

4. Лесовик В. С. К проблеме повышения эффективности композиционных вяжущих / В. С. Лесовик, Н. И. Алфимова, Е. А. Яковлев, М. С. Шейченко // Вестник БГТУ им. Шухова. 2009. № 1. С. 30–33.

5. Рахимов Р. З., Рахимова Н. Р. Научные, экспериментальные, технико-экономические предпосылки управления структурой и свойствами наполненных искусственных строительных композиционных материалов // Градостроительство. 2011. № 3. С. 73–79.

6. Лесовик В. С., Алфимова Н. И., Вишневская Я. Ю. Высокоэффективные композиционные вяжущие с использованием наномодификатора // Вестник центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. 2010. 90 с.

7. Гридчин A. M., Лесовик Р. В. Особенности производства ВНВ и бетона на его основе с использованием техногенного полиминерального песка // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. № 1.С. 36–37.

8. Zagorodnuk L. H., Lesovik V. S., Shkarin A. V., Belikov D. A., Kuprina A. A. Creating Effective Insulation Solutions, Takinginto Accountthe Law of Affinity Structuresin Construction Materials // World Applied Sciences Journal. 2013. Т. 24. No. 11. pp. 1496-1502.

9. Загороднюк Л. Х., Лесовик В. С., Беликов Д. А. К проблеме проектирования сухих ремонтных смесей с учетом сродства структур // Вестник Центрального регионального отделения РААСН. Москва. 2014. № 18. С. 112–119.

10. Загороднюк Л. Х., Лесовик В. С., Гайнутдинов Р. Специфика твердения строительных растворов на основе сухих смесей // Вестник Центрального регионального отделения РААСН. Москва. 2014. № 17. С. 93–98.

11. Lesovik V. S., Zagorodnuk L. H., Tolmacheva M. M., Smolikov A. A., Shekina A. Y., Shakarna M. H. I. Structure-formation of contact layers of composite materials // Life Science Journal. 2014. Т. 11. No. 12. pp.948-953.

12. Kuprina А. А., Lesovik V. S., Zagorodnyk L. H., Elistratkin M. Y. Anisotropy of Materials Properties of Natural and Man-Triggered Origin // Research Journal of Applied Sciences. 2014. No. 9. pp. 816-819.

13. Рахимов Р. З. Керамзитовая пыль как активная добавка в минеральные вяжущие – состав и пуццолановые свойства / Р. З. Рахимов, М. И. Халиуллин, А. Р. Гайфуллин, О. В Стоянов // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 19. С. 57–61.

14. Рахимова Н. Р. Влияние добавок молотого боя керамического кирпича на состав и микроструктуру камня композиционного шлакощелочного вяжущего // Башкирский химический журнал. 2007. № 14. С 83–86.

15. Locher F.W., Richartz W., SprungS. Erstarren von Zement. Teil 1: Reaktion und Gefügeentwicklung // ZKG. 1976. No. 10. pp. 435-442.

16. Лесовик В. С., Загороднюк Л. Х., Шахова Л. Д. Техногенные продукты в производстве сухих строительных смесей: монография. Белгород: Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2010. 169 с.

17. Котенко Е. А., Морозов В. Н., Анисимов В. Н. Освоение недр и экологические проблемы – взгляд в XXI век // Геоэкологические проблемы безопасной эксплуатации горно-металлургического комплекса КМА. 2000. № 2. С. 22–24.

18. Лесовик B. C. Использование промышленных отходов КМА в производстве строительных материалов // Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. 1987. № 3. С. 57–58.

19. Козубская Т. Г. Использование техногенных отходов в производстве строительных материалов // Строительные материалы. 2002. № 2. С. 10–12.

20. Строкова В. В. Новые технологии производства строительных материалов на основе нетрадиционного сырья КМА // Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века. 2004. № 5. С. 60–61.

21. Kouji O., A. Thomas, Bier Cement and Concrete Research. [Электронный ресурс]. 2010.No. 40. P. 1034 – 1040. Availableat: https://www.journals.elsevier.com/cement-and-concrete-research

22. Глуховский В. Д. Шлакощелочные цементы // Цемент. 1985. № 3. С.11–12.

23. Рахимов Р. З., Гайфуллин А. Р., Халиуллин Р. З. Плотность упаковки зерен композиционного гипсового вяжущего в зависимости от дисперсности и гранулометрического состава // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16, № 7. С. 129–131.

24. Бердов Г. И. Повышение свойств композиционных строительных материалов введением минеральных добавок / Г. И. Бердов, Л. В. Ильина, В. Н. Зырянова, Н. И. Никоненко, А. В. Мельников // Стройпрофи [Электронный ресурс]. 2012. № 2. С. 26–29. Режим доступа: http://stroy-profi.info/archive/10994.

25. Баженов Ю. М., Алимов Л. А., Воронин В. В. Развитие теории формирования структуры и свойств бетонов с техногенными отходами // Известия вузов. Строительство. 1996. № 7. С. 55–58.

26. Скобло Л. И. Использование промышленных отходов в цементной промышленности США // Цемент и его применение. 2005. № 4. С. 75–77.

27. Рахимова Н. Р., Рахимов Р. З., Хамитова Р. Ф. Композиционные шлакощелочные вяжущие с добавками молотого отсева дробления бетонного лома // Техника и технология силикатов. 2013. Т. 20. № 3. С. 9–15.

28. Рахимбаев Ш. М. К вопросу о фазовом составе и рациональном применении саморассыпающихся сталеплавильных шлаков / Ш. М. Рахимбаев, А. С. Погромский, Г.С. Духованый, Т.В. Аниканова // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2008. № 1. С. 49–52.

29. Горин В. М.Расширение областей применения керамзитового гравия / Горин В. М., С. А. Токарева, В. Ю. Сухов, П. Ф. Нехаев, В. Д. Авакова, Н. М. Романов // Строительные материалы. 2003. № 11. С. 19–21.

30. Самченко С. В., Макаров Е. М. Модифицирование макро- и микроструктуры композиционных материалов гидросиликатами кальция // Техника и технология силикатов. 2013. Т 20, № 4. С. 20–24.