4. Перспективы развития безклинкерных вяжущих. Геополимеры, шлакощелочные, гипсовые и ангидритовые вяжущие.

Перспективы развития безклинкерных вяжущих:

Дефицит материальных и энергетических ресурсов, сложившийся в России, настоятельно требует разработки прогрессивных малоэнергоемких и экологически чистых технологий производства строительных материалов и изделий. Одно из перспективных направлений в этой области - производство строительных материалов и изделий на основе мало- и бесклинкерных вяжущих веществ с использованием местного природного сырья и отходов промышленности.

Геополимеры

В 70-х г были проведены первые испытания в США.

В РФ не изготавливаются (на уровне исследований в университетах), но интерес к этим материалам во всём мире весьма большой.

Геополимеры – синтетические вещ-ва на основе алюмосиликатных вещ-в.

Состав:

Горные породы + NaOH, CaO, сода + шлаки (для повышения водостойкости)

 горные породы (песчаник, гранит, базальт), т.е. основа SiO2 (реакция проходит при нагреве t=80-100; 150-200)

Сроки схватывания таких материалов регулируются активаторами твердения.

Достоинтсва:

Этот материал водостойкий, прочный  отличная альтернатива обычному цементу.

Значительное уменьшение энергоемкости (в 1,3-1,5р), а следовательно и по стоимости.

Наибольшее распространение получили в странах: Европа, Австралия, Франция, Канада.

Шлакощелочные вяжущие

Были разработаны в 1957 г в России проф. Глуховским.

Шлакощелочные вяжущие - это гидравлические вяжущие вещества, получаемые измельчением гранулированных шлаков совместно со щелочными компонентами или затворением молотых шлаков растворами соединений щелочных металлов (натрия или калия), дающих щелочную реакцию.

Состав:

Шлаки + щелочь(4-7%)

Достоинства:

-быстро-твердеющие, высокопрочные вяжущие;

-стабильность структуры во времени;

-по пределу прочности при сжатии через 28 сут шлакощелочные вяжущие подразделяют на марки от М300 до М1200;

-контракция шлакощелочных вяжущих в 4-5 раз меньше, чем у портландцемента, вследствие чего они имеют более низкую пористость, что обеспечивает их высокую водонепроницаемость, морозостойкость, относительно низкие показатели усадки и ползучести;

-обладают высокой коррозионной стойкостью и биостойкостью;

-щелочные компоненты выполняют роль противоморозных добавок, поэтому вяжущие интенсивно твердеют при отрицательных температурах;

-экономическая эффективность высока; удельные капиталовложения на производство этих вяжущих в 2-3 раза меньше, чем при производстве портландцемента.

Недостатки:

Не получили широкого распространения по причинам:

1.щелочи дорогие

2.шлаки разл-ся по хим составу, на разл-ых предприятиях

3.потребности в цементе удовлетворялись, особое внимание ШЩВ не уделялось.

Работы по применению этого вяжущего широко ведутся в г. Казань.

Гипсовые и ангидритовые вяжущие

Гипсовые и ангидритовые вяжущие получают из природного сырья и отходов химической промышленности.

3 особенности для РФ:

1)50% всех гипсовых запасов располагается в РФ.

2)стоимость гипсового вяжущего не сильно отличается от стоимости цемента.

3)в РФ не использ-ся гипсовые и гипсосодержащие отходы.

В Германии использование ГВ 25-27% от общего объема вяжущих, в РФ только 5%.

Природный гипс состоит из кристаллов двуводного сернокислого кальция CaSO x 2H2O. Это гипсовый шпат, кристаллический, прозрачный, тонковолокнистый и зернистый гипс. Наиболее чистая разновидность зернистого гипса называется алебастром. Природный гипс содержит от 1 до 25% примесей известняка, доломита, песка, глины и др.

Гипсовыми вяжущими называют материалы, состоящие из полуводного гипса CaSO4 x 0,5H2O. Их получают термической обработкой двуводного гипса CaSО4 x 2H2O при температуре 140-180 °С.

Ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент) получают обжигом двуводного гипса в шахтных печах с последующим его помолом в порошок. При температуре 600-700 °С образуется ангидрит CaSO4, который не имеет вяжущих свойств. Активизируют его твердение сульфаты N2SO4, K2SO4, NaHS04, Al2(SO4)3, материалы со щелочной реакцией — известь, основной доменный гранулированный шлак. Они вводятся при помоле от 1 до 8%.

Ангидритовые вяжущие получают обжигом при температуре 600-950 °С двуводного гипса CaSO4 x 2H2O или ангидрита CaSO4. Их можно изготавливать безобжиговым способом — помолом природного ангидрита с активизаторами твердения.

На основе гипсовых вяжущих изготавливают:

1.ГКЛ-гипсокартонные листы;

2.ССС-сухие строительные смеси;

3.добавки в цемент как замедлитель схватывания;

4.гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) - ГВ(50-75%), ПЦ(15-25%), гидр. добавки (10-25%); не получили широкого распространения, из-за того, что нет гидр. добавок в большом кол-ве.

5.гипсошлакоцементные вяжущие (ГШЦВ);

6.КГВ - композиционные гипсовые вяжущие - ГВ(50-75%),ПЦ + (SiO2+S3),кремнезем, пластификатор.

Недостатки ГВ:

- распространение малое, так как используются устаревшие технологии и оборудование;

Из отходов химической промышленности для изготовления гипсовых и ангидритовых вяжущих применяют фосфогипс, борогипс, фторогипс и др.

Фосфогипс (IV кл. опасности) получают при переработке фосфатов в фосфорную кислоту и фосфорные удобрения, борогипс — при производстве борной кислоты, фторогипс — при производстве фтористоводородной кислоты из плавикового шпата. В составе отходов имеются вредные примеси (по эколог-им требованиям не подходят для использования внутри помещений).

Обработка:

1.сушка

2.нейтрализация вредных примесей

Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие. К высокообжиговым (ангидритовым) вяжущим относят: ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент), высокообжиговый гипс и отделочный ангидритовый цемент.

Вместо искусственного ангидрита может применяться природный. Ангидритовый цемент имеет водопотребность — 30-35%. Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 30 мин, конец — не позднее 8 ч. По прочности он подразделяется на марки 50, 100, 150 и 200. Выдерживает 15 циклов замораживания и оттаивания.

Применяют ангидритовый цемент для штукатурных и кладочных растворов, устройства полов и для изготовления искусственного мрамора.