Безобжиговое вяжущее из техногенных отходов

ются друг к другу с высокой точностью, что исключает попадание между брусьями влаги и промерзание конструкции. Относительная легкость и высокая устойчивость конструкций из клеёного бруса даёт возможность строить здания на любых типах грунтов и в любых геологических условиях, позволяет выстроить дом на недорогом фундаменте. Конструкция из клеёного бруса допускает небольшие движения фундамента без возникновения трещин и без ущерба надёжности и прочности здания. Дома из клеёного бруса по экономичности и комфортности проживания оптимально подходят для эксплуатации в сибирских условиях.

Технологии строительства зданий из клеёного и обычного пиленого бруса серьёзно отличаются. Обычный брус нуждается в естественных процессах усушки, он подвержен деформациям и искривлениям. Собранные срубы требуют значительных работ по выравниванию конструкций дома, утеплению, неоднократной конопатке, обработке и отделке в течение минимум года - полутора лет. Пиленый брус подвержен сезонным колебаниям в течение всего срока эксплуатации. Соответственно, все эти факторы требуют особого устройства конструкций, в частности, перекрытий кровли, окон и дверей. Клеёный брус все процессы усадки (усушки) и снятия напряжений (ведущих к искривлениям) проходит в заводских условиях. Он не подвержен деформациям и растрескиваниям, все детали здания производятся (ответственными произво-

дителями) в соответствии с проектом, с допусками, исчисляемыми миллиметрами.

Процесс обработки древесины, применяемый в настоящее время строительными компаниями, позволяет изготавливать качественный сруб, сводя к минимуму влияние человеческого фактора. Технология оцилиндрованного бревна пользуется повышенным спросом за рубежом в Германии, Канаде и других странах. Стоит отметить, что любителей деревянных домов с каждым годом становится все больше. Мировой опыт показывает, что деревянное домостроение считается одной из наиболее удобных, экологичных и дешевых технологий строительства жилых домов. В России доля деревянного домостроения является весьма скромной, особенно для страны, обладающей четвертью мировых запасов древесины, т.е. относительно дешевым и доступным древесным сырьем. Бревенчатое строительство может решить многие проблемы в деревнях и селах. С помощью малоэтажного бревенчатого строительства можно экономично решить жилищную проблему в Иркутской области. Разработанные строительными компаниями региона программы строительства на селе предусматривают возведение бревенчатых домов с черновой отделкой со стоимостью квадратного метра всего 12 тысяч рублей, что дает возможность довольно быстро и дешево строить экологичное жилье.

Библиографический список

1. Дворянчикова А.И. Бревенчатое строительство - нет мостроения) [сайт]. [2012]. URL: пророка в своем отечестве? // Градостроитель. 2011. http://www.spbrb.ru/articles_26_woods_house.htm (дата обра-№1(68). С.44-45. щения: 22.10.12).

2. Михайлов В. Русь бревенчатая [Электронный ресурс] // Деревянное изобилие (анализ технологий деревянного до-

УДК 691.54

БЕЗОБЖИГОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ

© Е.А. Левченко1, В.А. Воробчук2, Е.А. Филоненко3, К.А. Филоненко4

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены характеристики техногенных отходов, таких как зола терриконовая - продукт обжига отвальной породы при добыче угля в Черемховском районе Иркутской области, карбидный ил - продукт распада карбида кальция при производстве газа ацетилена на Усолье-Сибирском химическом комбинате. Проведён анализ использования этих отходов в качестве компонентов известково-пуццолановых минеральных вяжущих. Определены наиболее эффективные составы смешанного вяжущего и разработан приемлемый регламент его производства. Показано, что такое вяжущее имеет способность образовывать достаточно прочный искусственный камень при тепловой обработке, как при атмосферном, так и при повышенном давлении в среде насыщенного пара. Ил. 2. Табл. 4. Библиогр. 2 назв.

Ключевые слова: вяжущее; цемент; фторгипс; карбидный ил.

1Левченко Евгений Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог, тел.: 89149126175. Levchenko Evgeny, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile Roads, tel.: 89149126175.

2Воробчук Василий Анатольевич, студент, тел.: 89086610202, e-mail: vorobchuk @mail.ru Vorobchuk Vasiliy, Student, tel.: 89086610202, e-mail: vorobchuk @mail.ru

3Филоненко Евгений Александрович, студент, тел.: 89500909068, e-mail: filonenkoirps2012@yandex.ru Filonenko Evgeny, Student, tel.: 89500909068, e-mail: filonenkoirps2012@yandex.ru

4Филоненко Кирилл Александрович, студент, тел.: 89501306423, e-mail: filonenko.kirill@yandex.ru Filonenko Kirill, Student, tel.: 89501306423, e-mail: filonenko.kirill@yandex.ru

ROASTING FREE BINDER FROM TECHNOGENIC WASTES E.A. Levchenko, V.A. Vorobchuk, E.A. Filonenko, K.A. Filonenko

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The paper provides the characteristics of technogenic wastes including the terricone ash - the roasted product of debris when mining coal in Cheremkhovo district of the Irkutsk region, carbide silt - the breakdown product under the production of the gas of acetylene at Usolye-Siberian Chemical Plant. These wastes are analyzed subject to be the components of lime-pozzolanic mineral binders. The most efficient compositions of the mixed binder are identified and the admissible regulations of its production are developed. Such a binder is shown to be able to form quite durable artificial stone under heat processing both at atmospheric and elevated pressure in saturated steam. 2 figures. 4 tables. 2 sources. Key words: binder; cement; fluoro gypsum; carbide silt.

Безобжиговые минеральные вяжущие представляют собой порошкообразную смесь сырьевых компонентов, способных при смешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое за счёт химических процессов обладает свойством превращаться в камень. Такие вяжущие могут быть отнесены к бесклинкерным вяжущим (известково-пуццолановые, извест-ково-шлаковые, сульфато-шлаковые и др.). Необходимой составной частью пуццолановых и шлаковых цементов являются активные минеральные добавки.

Активные минеральные добавки (АМД) способны при смешивании в тонкоизмельчённом виде с известью и затворении водой давать тесто, которое после твердения на воздухе может продолжать твердеть и под водой. К АМД согласно [1] относятся тонко-измельчённые вещества, вводимые в известковые вяжущие и цементы для улучшения их свойств и придания специальных качеств. При этом гидрат окиси кальция известьсодержащих веществ связывается АМД, образуя малорастворимые кристаллические соединения.

Наиболее эффективно при производстве безклин-керных вяжущих используют АМД - топливные кислые золы. Они образуются в результате сжигания каменных углей, минеральная часть которых представлена значительным содержанием каолинитовых минералов. Обычно золы-унос содержат до 90% округлых частичек кремнезёмисто-алюминатного или железистого стекла [1]. Эти частицы оплавлены и имеют малое количество самых активных аморфизированных частиц глиняного вещества.

Вместе с этим в Иркутской области, в Черемхов-ском районе, присутствует большое количество материала, представляющего интерес как АМД. Это прежде всего обожженные «пустые» породы, выброшенные в отвалы (терриконики) при добыче угля. В пустых породах содержится обычно некоторое количество угля, которое в террикониках начинает гореть (самовозгораться). При этом развиваются достаточно высокие температуры, обуславливающие обжиг сопутствующих углю глинистых каолинитовых пород с образованием золы, богатой активными продуктами.

По величине гидравлической активности, определённой поглощением извести (за 30 суток до 60 мг/г) и гипсом (до 225 на 100 мл раствора), эти минеральные отвалы аналогичны кислым золам-унос ТЭЦ при сжигании пылевидного угля. Фактически по генезису это зола терриконовая (ЗТ).

Следовательно, при получении безобжигового вяжущего необходимо АМД или ЗТ смешать как минимум с компонентом, имеющим известковое вещество или вещество, способное образовывать в водном растворе ионы оксида кальция. В качестве таких компонентов следует использовать техногенные отходы, накопленные в большом количестве в отвалах. В Иркутском регионе к таким техногенным отходам относятся:

Карбидный ил (КИ) - шламовый отход Усольско-го химического комбината, продукт распада СаС2 при получении ацетилена.

Фторгипс (ФГ) - техногенный отход шламового поля Ангарского электролизного химического комбината, суспензия из мелких зёрен двуводного сульфата кальция.

Гипсовый камень (ГК) - отход при обогащении природного гипса ЗАО «Нукутский гипсовый карьер».

Вышеприведенные техногенные отходы расположены в отвалах и имеют значительные накопления. Достаточно сказать, что золы террикоников составляют свыше миллиона тонн, карбидного ила накоплено за время работы Усольского химкомбината свыше 3 млн тонн.

Карбидный ил (КИ) - продукт распада карбида кальция (СаС2) при производстве газа ацетилена на Усолье-Сибирском химическом комбинате. КИ транспортируется в отвалы в виде шлама, имеющего валовой химический состав: Са(ОН)2 - 84-88%; СаС2 - не более 0,1%, прочие примеси - до 8%.

В исследовании использовалась объединённая проба отвального КИ, состав и свойства которой отличны от КИ, выбрасываемого химкомбинатом. Визуально это влажный порошок светло-серого цвета с небольшими мелкими зернистыми включениями темного цвета. Влажность этого порошка может достигать 20-22% по весу.

Высушенный порошок имеет насыпную плотность 472-487 кг/м3, истинная плотность его зёрен составляет 2,22 г/см3.

Карбидный ил, взятый из отвала, и известь гид-ратную (известь-пушонку) подвергали рассеву через сито № 0071 и анализу на дисперсность по ГОСТ 310. 2. При этом оказалось, что порошок и КИ, и извести просеялся через сито без остатка, по дисперсности известь-пушонка имеет удельную поверхность от 1045 до 1150 м2/кг, а КИ - от 600 до 650 м2/кг.

Валовой химический анализ, проведенный в аналитическом центре Института геохимии, показал, что содержание СаО и МдО в сумме превышает 70% по массе (табл.1). Следовательно, КИ представляет кальциевую известь-пушонку, которую согласно ГОСТ 9179 можно отнести к 1 сорту. Однако кривые дифференциально-термического анализа (рис.1) показывают, что вещественный состав КИ отличается от такового гидратированной извести.

представлена порошком с удельной поверхностью свыше 480 м2/кг, по химическому составу на 95% состоит из гидратированных и безводных сульфатов кальция (табл. 2).

На основании нагревания фторгипса с учётом потери массы обнаружено, что в его составе присутствует безводный сульфат кальция.

Изученные химический и вещественный составы золы терриконовой (ЗТ) и карбидного ила (КИ), а так-

Таблица 1

Химический состав карбидного ила

Содержание, % бЮ2 ЛЬОз Рв2Оз СаО МдО К2О МпО ЭО3 п.п.п.

Максимальное 1,84 0,74 0,43 69,7 0,75 0,067 0,079 0,22 26,17

Минимальное 1,82 0,70 0,40 69,4 0,72 0,059 0,073 0,19 26,64

Среднее из 3 проб 1,83 0,72 0,41 69,5 0,74 0,063 0,074 0,21 26,42

Температура, °С

Рис. 1. Кривые ДТА карбидного ила из отвала

На кривой ДТА карбидного ила (рис.1) помимо эндотермического эффекта при 430°С (дегидратация гидрооксида кальция) имеет место эндоэффект при температуре 830°С, свидетельствующий о декарбонизации оксидов щелочно-земельных металлов. Действительно, при изучении изменения массы КИ при нагревании наблюдается потеря массы навески в интервале температур от 840 до 910°С, что свидетельствует об удалении двуокиси углерода.

Таким образом, отвальный КИ содержит до 27% влаги, 51,3% Са(ОН)2, 14,7% СаСО3 и 8% примесей.

Фторгипс (ФГ) - отход Ангарского электролизного завода, представляет собой суспензию из жидкости и мелких частиц светло-серого цвета. Для исследования взята проба из отвальных шламовых полей. Усреднённая проба из отстоянного шлама имеет весовую влажность в пределах 15-20%. Высушенная проба

же их физические свойства указывают на возможность получения минерального вяжущего. Изучение свойств смеси из измельчённых ЗТ и КИ показывает, что полученный порошок при затворении водой может давать пластичное тесто, способное твердеть. В качестве вяжущего использовали порошки, составленные из КИ и ЗТ различных пропорций.

Растворные смеси затворялись одинаковым количеством воды (водо-вяжущее отношение старались иметь постоянное) во избежание влияния на прочность затвердевшего теста. Из растворных смесей готовили образцы по ГОСТ 310. Часть образцов хранили до момента испытания в воздушных условиях лаборатории, другую часть - в камере с относительной влажностью воздуха 95-98%. Результаты испытания на прочность представлены в табл.3.

Химический состав фторгипса

Таблица 2

Содержание, % бЮ2 Л12О3 Рв2О3 СаО МдО К2О ЭО3 п.п.п.

Максимальное 2,07 0,64 0,429 31,88 0,768 0,073 42,85 21,29

Минимальное 1,93 0,58 0,422 31,56 0,731 0,071 42,45 22,25

Среднее из 3 проб 1,97 0,61 0,426 36,63 0,745 0,072 42,65 21,76

2

1

Таблица 3

Активность смешанного вяжущего от условия твердения_

Состав раствора по весу, КИ : ЗТ : песок в долях Прочность при сжатии раствора, МПа, в возрасте 14 дн. при твердении по режиму смешивания

в воздушно-сухих условиях в воздушно-влажных условиях

ручное 5 мин механич. 30 мин механич. 60 мин ручное 5 мин Механич. 30 мин механич. 60 мин

0,1 0,9 3,0 1,25 2,08 2,44 2,01 2,75 3,32

0,2 0,8 3,0 1,38 2,71 3,15 2,44 3,15 3,87

0,3 0,7 3,0 1,56 2,65 2,97 2,32 2,78 3,91

0,4 0,6 3,0 1,35 2,22 2,74 1,89 2,11 3,67

Прочность раствора состава 1:3 (цемент:песок), твердевшего в воздушно-сухих условиях при темературе в лаборатории, на 30% ниже прочности раствора, твердевшего во влажных условиях. Это ещё раз подчеркивает, что вяжущее, получаемое из смеси КИ и ЗТ при их совестным помоле, склонно к гидравлическому твердению.

При изучении кинетики твердения получаемого цемента установлено, что он относится к медленно твердеющему. Как и все известково-пуццолановые цементы, изучаемое вяжущее требует влажного условия твердения. Результаты исследования этого вопроса (рис.2) подтверждают замедленный набор прочности камнем из составленного цемента. За неделю твердения цементный камень набрал около 50% от его прочности в стандартном возрасте, т.е. в возрасте 28 сут. от момента затворения, портландементный же камень, твердеющий в нормальных условиях, набирает около 70% от прочности стандартного возраста.

При определении стандартных физико-технических свойств, представленных в табл.4, отмечены повышенные водопотребность и длительность сроков схватывания по сравнению с традиционными гидравлическими вяжущими. Замена части карбидного ила при смешивании составляющих вяжущих на фторгипс позволяет снизить время начала схватывания до 5 ч 30 мин, а конец - до 26 ч.

Заключение. Определены наиболее эффективные составы смешанного вяжущего, разработан приемлемый регламент его производства. Для промышленного производства безобжигового цемента марки 50 рекомендуется:

- запроектировать крытые склады сырьевых материалов, при этом ёмкость склада золы терриконовой естественного грансостава должна соответствовать недельной производительности предприятия; склады КИ и ФГ - раздельные, с повышенной площадью хранения и ёмкостью в 4 раза меньшей ёмкости склада ЗТ;

- ЗТ должна пройти предварительную сушку в любом транспортирующем сушильном агрегате и дробление в молотковой дробилке и посредством питателя направиться в помольное устройство, где мелкозернистая смесь должна быть измельчена до удельной поверхности не менее 500 м2/кг; измельченная ЗТ поступает в накопительный бункер;

- КИ и ФГ прямо со склада могут направляться в свои накопительные бункеры, устанавливаемые непосредственно перед смесительно-помольным оборудованием;

- из накопительных бункеров ЗТ, КИ и ФГ путём весового дозирования в долевой пропорции 0,8 : 0,1 : 0,1 направляются в быстроходный смеситель (турбулентная растворомешалка с вращением ротора 90120 об/мин), где должно происходить смешение до

Рис. 2. Кинетика набора прочности цементным камнем составного вяжущего вещества

Таблица 4

Свойства композиционных безобжиговых вяжущих

Состав Плотность, кг/м3 Активность вяжущего, МПа

вяжущего ки:зт:фг: :добавка истинная насыпная Эуд., М /кг НГ, % естеств. тверден. 28 сут. после пропари-вания

0,1:0,9:0,0:0,0 2540 542 495 32 4,68 3,92

0,2:0,8:0,0:0,0 2510 536 510 33 5,53 4,90

0,15:,0,8:0,05:0,0 2510 538 512 32 5,11 3,86

0,1:0,8:0,1:0,0 2520 540 515 30 5,87 3,97

0,15:0,8:0,05:0,01 2510 536 510 30 5,61 3,06

0,1:0,8:0,1:0,015 2510 540 515 30 4,48 2,92

0,1:0,8:0,1:0,03 2510 540 515 30 5,22 3,12

^Применялась дополнительно ускоряющая твердение добавка сульфата натрия. "Использовался ускоритель схватывания СасЬ.

максимальной однородности; время смешивания должно быть не менее 30 мин в шаровой мельнице с легкими мелющими телами или не менее 15 мин в вибромешалке или турбулентном смесителе;

- добавки - электролиты (Nа2SО4 или Сас!2), корректирующие схватывание или твердение, - лучше всего вводить при целевом назначении цемента во избежание частичного схватывания цемента в процессе его хранения;

- после смешивания составляющих готовый безобжиговый цемент отправляется на склад готовой продукции, где может затариваться в любую тару, исключающую попадание воды.

Полученный таким образом цемент может быть использован как:

1) сухая затирочная смесь, способная эксплуатироваться как в сухих, так и во влажных условиях;

2) гидравлическое вяжущее в строительных кладочных растворах марок 50;

3) вяжущее для изготовления легкобетонных стеновых камней и крупных блоков с классом по прочности В3,5 естественного твердения и В5 после 10-часового твердения в паровой среде при температуре не более 90°С, причём в качестве заполнителя может быть использован как крупнозернистый песок из ЗТ, так и пески и щебень из вспученного перлита, аглопо-рита, керамзита и даже из котельных и металлургических шлаков;

4) компонент вместо портландцемента в так называемых составных гипсовых вяжущих; такие вяжущие используются для производства перегородочных камней и панелей, способных сохранять эксплуатационные свойства во влажных условиях;

5) самостоятельное вяжущее при производстве ячеистых бетонов автоклавного твердения, так как ранее проведенные исследования [2] показывают эффективность автоклавной обработки, повышающую прочность такого вяжущего в 4 раза.

Библиографический список

1. Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников В.С. Мине- 2. Трусова Е.Н. Расширение сырьевой базы для производ-ральные вяжущие вещества: учебник для вузов. Изд. 2-е, ства ячеистых бетонов / НТО строительной индустрии. Ир-перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1973. 480 с. кутск, 1970.

УДК 75.022.81

РОСПИСИ ГОРОДСКИХ ФАСАДОВ В ЭПОХУ ВОЗРОЖДЕНИЯ © О.К. Лось1

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Статья посвящена интересному художественному явлению ХУ-ХУ1 вв. - монументально-декоративной живописи на фасадах домов европейских городов. Представлены такие свидетельства этого феномена, как упоминания и описания росписей в «Жизнеописании знаменитых живописцев, ваятелей и зодчих» Д.Вазари (1550), «Книге о художниках» К. ван Мандера (1604), а также редкие примеры росписей, сохранившихся до наших дней. Рассматриваются вопросы тематики росписей и их технологические особенности. Библиогр. 11 назв.

Ключевые слова: город; фасад; роспись; аллегория; иллюзия; декор.

1Лось Ольга Константиновна, кандидат исторических наук, доцент кафедры искусствоведения, тел.: (3952) 405471, 89500903422.

Los' Olga, Candidate of History, Associate Professor of the Department of Art History, tel.: (3952)405471, 89500903422.