В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК 666.97

Исследование возможности применения местных строительных материалов для получения сухих строительных смесей


Грехов П.И., доцент, Суханов А.М., доцент
Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева, Россия

Рассмотрена целесообразность разработки кладочных и штукатурных ССС с применением опок осадочного происхождения в качестве активных минеральных добавок.

Разработка и внедрение новых эффективных материалов, обладающих высокими физико-механическими и теплофизическими характеристиками, является актуальной задачей современного материаловедения. Повсеместное применение технологий по утилизации промышленных отходов в производстве строительных материалов не только снимет обременяющие бюджет расходы на утилизацию, но и станет серьезным источником пополнения бюджетных средств, стимулом к расширению производства строительных материалов.

В мировой практике строительства для реставрации памятников, ремонта старых зданий, строительных и отделочных работ все большее применение находят сухие строительные смеси.

Для потребителей привлекательность сухих смесей заключается в том, что они являются практически готовыми к употреблению, продаются удобно расфасованными и при правильной эксплуатации длительное время сохраняют свои свойства.

Отечественное производство и применение сухих смесей в строительстве только начинает развиваться, о чем свидетельствует низкий объем потребления смесей на душу населения, не превышающий 6 кг/чел., что в 10-15 раз меньше, чем в передовых странах Западной Европы, таких, как Германия, Швеция, Финляндия. Это объясняется тем, что внедрение сухих смесей производится без учета экономических факторов, влияющих на организацию промышленного выпуска смесей и возможности комплексного использования сырьевых ресурсов страны.

Мировой и отечественный опыт использования сухих смесей, показал их высокую эффективность:

  • повышение производительности труда в 1,5...4 раз в зависимости от вида работ, механизации, транспортировки и т. д.;
  • снижение материалоёмкости по сравнению с традиционными технологиями в 3... 10 раз в зависимости от видов работ;
  • стабильность составов и, как следствие, повышение качества строительных работ;
  • длительность срока хранения без изменения свойств и расходование по мере необходимости;
  • возможность транспортирования и хранения при отрицательной температуре.

Однако потребляемые в настоящее время сухие смеси производятся на основе традиционных цементно-песчаных и гипсовых растворов на базе серийно выпускаемых цементов высоких марок ПЦ 400, а нередко и ПЦ 500. Это не всегда оправдано, так как отдельные виды вяжущих находятся за пределами многих регионов и требуют транспортировки их к потребителю, что повышает стоимость продукции. Вместе с тем, сырьевая база многих регионов располагает достаточными месторождениями местных пород для организации производства вяжущих и сухих строительных смесей низких и средних марок на их основе.

Анализ наличия имеющихся полезных ископаемых в Курганской области, позволяющих снизить расход сырьевых компонентов, показал целесообразность использования опок Першинской площади Далматовского района. Кроме того, выявлено, что наша страна располагает крупнейшими в мире отложениями диатомитов, трепелов и различных опок. Широкое распространение кремнистых пород отмечено и рядом современных ученых, благодаря чему использование их в производстве строительных материалов, привлекло внимание исследователей. Опоки являются вскрышными породами при добыче кварцевого порфира. Интересным является, то что содержание аморфного кремнезёма в них составляет порядка 75%, а это основной компонент для формирования вяжущих свойств в комбинации с известью [1, 3, 5, 6]. Проведенные исследования позволяют говорить о том, что Першинские вскрышные опоки можно применять в строительстве в широком диапазоне, но для этого требуется более детальное исследование строительного материала.

В настоящей работе исследуются физико-механические свойства строительной смеси на основе песка, опоки, извести. Песок и опока являются местными материалами. Использование в качестве вяжущего смеси опоки и извести позволяет экономить такие довольно дорогие материалы как цемент и гипс. Кроме того, использование опоки улучшит экологическую ситуацию в районе Першинского карьера, так как в настоящее время опока не используется и её транспортируют в отвалы.

Цель работы: исследование физико-механических свойств сухой строительной смеси, состоящей из следующих основных компонентов: песок Просветского карьера города Кургана, молотая гашеная известь из города Пермь, опока Першинского месторождения Далматовского района Курганской области.

В этой смеси в роли вяжущего выступают опока и известь, а преимущественное применение местных материалов приводит к значительному снижению стоимости по сравнению с обычными смесями.

Для решения поставленной цели было проведено следующее.

1. Изучено состояние вопроса и сделан вывод об актуальности темы разработки сухих строительных смесей на основе местных строительных материалов. В настоящее время промышленность строительных материалов активно осваивает все новые и новые виды сухих строительных смесей, имеющие различные компоненты в своем составе и значительно различающиеся по своим свойствам и областям применения. Конъюнктура рынка в настоящее время благоприятна для реализации сухих строительных смесей по причине увеличения доли сухих смесей в новом строительстве, ремонте и реконструкции, а также роста объемов капитального строительства и ремонта. Наибольшим спросом пользуются сухие смеси для отделочных работ, среди которых значительную долю составляют штукатурные смеси. В отличие от ССС на гипсовых вяжущих, которые нельзы применять для наружных работ, исследуемые ССС можно применять как для внутренних так и для наружных работ. В большинстве своем производимые в настоящее время сухие смеси в качестве вяжущего имеют в своем составе портландцемент, а для улучшения свойств раствора применяются дорогостоящие модифицирующие полимерные добавки. Из-за применения этих добавок резко возрастает стоимость смеси в целом.

2. Исследованы характеристики материалов:

  • Компоненты сухой строительной смеси и их характеристики;
  • Определены свойства заполнителя;
  • Определен зерновой состав и модуль крупности песка;
  • Определено содержания пылевидных и глинистых частиц;
  • Определена насыпная плотность.

3. Разработана методика исследований.

В соответствии с требованиями были проведены следующие виды испытаний:

  • определение расслаиваемости растворной смеси;
  • определение водоудерживающей способности растворной смеси;
  • определение предела прочности раствора на изгиб и сжатие;
  • определение прочности сцепления в каменной кладке.

4. Проведено математическое моделирование эксперимента.

а) Составлена матрица планирования эксперимента [4].

Таблица - Результаты работ на участке с кадастровым номером 26:27:000000:121

Кодовое обозначениеФизическое обозначение
X1 ОпокаX2 ИзвестьX3 ПесокX1 Опока, %X2 Известь, %X3 Песок, %
1010202555
200,6670,3332021,6758,33
300,3330,6672018,3361,67
4001201565
50,3330,667023,3321,6755
60,3330,3330,33323,3318,3358,33
70,33300,66723,331561,67
80,6670,333026,6718,3355
90,66700,33326,671558,33
10100301555


б) Математическая модель эксперимента.

При планировании эксперимента использовалась следующая математическая модель:

неполный полином второй степени для трехкомпонентной системы

y = b0 + b1х1 + b2х2 + b3х3 + b12x1х2 + b13x1х3 + b23x2х3 + b123x1х2х3

где

b0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b123 - коэффициенты регрессии;

х1, х2, х3 - факторы;

y-функция (параметр оптимизации).

После экспериментальной части обработка результатов проводилась с помощью программы "STATGRAPHICS".

С помощью этой программы определялись области оптимальных составов, коэффициенты регрессии, проведена проверка адекватности математической модели, получены поверхности отклика и их отображение посредством изолиний.

Проверка гипотезы адекватности полученной полиноминальной зависимости проводилась по критерию Фишера [2]. Отражением условия адекватности является соблюдение неравенства:

Fэ < Fт (Р;f1;f2),

где Fэ - экспериментальное значение критерия Фишера;

Fт - значение критерия Фишера определяемое по таблицам [2] в зависимости от доверительной вероятности Р, числа степеней свободы f1 = r-1, f2= N-r (N - количество опытов; r - градации воздействующего фактора.).

В результате испытаний были получены поверхности откликов и уравнения регрессии. Данные обрабатывались на ПК с помощью программы "STATGRAPHICS plus 5.0".

4. Проведены испытания:

4.1 Определение подвижности растворной смеси;

4.2 Определение плотности растворной смеси;

4.3 Определение расслаиваемости растворной смеси;

4.4 Определение водоудерживающей способности растворной смеси;

4.5 Определение предела прочности при изгибе и сжатии;

4.6 Определение средней плотности раствора;

4.7 Определение прочности сцепления в каменной кладке;

4.8 Определение усадки строительного раствора.

5. Заключение.

На основании теоретических предпосылок, экспериментально было доказано, что введение активной минеральной добавки оказывает положительное влияние на физико-механические показатели отделочных смесей и кладочных растворов.

Применение активной минеральной добавки привело к повышению основных характеристик отделочных смесей и кладочных растворов.

Следовательно, производство с использованием местных строительных материалов оказывается эффективным не только для решения экономических проблем, но и если не для окончательного решения экологических проблем, то хотя бы для частичного снижения нагрузки на окружающую среду. В перспективе эти отходы могут, утилизированы полностью, поскольку себестоимость таких материалов ниже, чем у материалов из первичного сырья. Утилизация техногенных отходов в строительстве, помимо экономических преимуществ, приводит к снижению антропогенных нагрузок. Утилизация представляет собой использование отходов в качестве вторичного сырья.

Сравнивая полученные в ходе испытаний данные с требованиями к строительным растворам, можно сделать вывод, что физико-механические свойства сухих строительных смесей на основе местных строительных материалов соответствуют требованиям ГОСТ 31357-2007 Смеси сухие строительные. Общие требования.

Анализ соответствия оптимального состава сухой строительной смеси на основе местных материалов требованиям ГОСТ.

  1. Водоудерживающая способность растворной смеси 95,4 %.
  2. Расслаиваемость свежеприготовленной смеси 6,36 %.
  3. Средняя плотность, D, затвердевших растворов в проектном возрасте 1719 кг/м3.
  4. Прочность раствора на сжатие в проектном возрасте 76,82 кгс/см2, что соответствует марке М75.
  5. Марка по подвижности для штукатурного раствора Пк2 (осадка конуса 7-8 см).

Наибольшая крупность зерен заполнителя не более: 1,25 мм, что соответствует требованиям, предъявляемым к накрывочному слою штукатурного раствора.

Прочность сцепления с бетонным основанием 4,37 кгс/см2.

На основании проведенных исследований, можно сделать вывод, что разрабатываемая сухая строительная смесь соответствует требованиям ГОСТ 31357-2007 Смеси сухие строительные. Общие требования.

Библиографический список

  1. Горшков В.С. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. - М.: Высш. шк., 1988 - 180 с.
  2. Лещук Г.П. Статистические методы обработки экспериментальных данных. - Курган: ИП Сергеев И.Н., 2005. - 190 с.
  3. Макишева Е.А. Современное строительство с современными добавками// Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. - 2005. - №12.
  4. Некрасов В.Н. Многофакторный эксперимент. Планирование и обработка результатов. Учебное пособие. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 1998 - 146 с.
  5. Прошин А.П. Новые отделочные сухие смеси // Строительные материалы. - 2006. - №1
  6. Пустовгар А.П. Эффективность применения активированного диатомита в сухих строительных смесях // Строительные материалы. - 2006. - №10.


 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.