Алюмосиликатные бесклинкерные вяжущие

Ежедневно в самых разных отраслях промышленности скапливаются большие объемы отходов, которые только относительно недавно начали использовать для получения дополнительного сырья строительной индустрии. В ходе переработки отходов такого типа можно получить смешанные бесклинкерные вяжущие, которые в свою очередь могут быть не только алюмосиликатными, но шлакощелочными, известково-шлаковыми/пуццолановыми/кремнеземистыми и другими. Это тонкоизмельченные порошки, которые состоят из промышленных отходов (или природного сырья) и активатора (щелочного или гидравлически активного).

Классификация бесклинкерных вяжущих

Для создания вяжущих такого типа применяется самое разное сырье (природное или техногенное). Однако все такие компоненты принято объединять в одну группу – алюмосиликатные бесклинкерные вяжущие. Есть несколько разновидностей таких вяжущих, которые применяются в строительстве чаще.

Шлакощелочные вяжущие (ШЩВ)

Это композитное вяжущее, которое получают в процессе смешивания измельченного шлака с щелочным компонентом или раствором солей и воды. Для затвердевания ШЩВ требуется создать среду с высоким показателем pH, который и обеспечивается за счет добавления щелочи. Как правило, в качестве основы шлакощелочного вяжущего используют гранулированные, доменные и другие шлаки.

Шлакощелочные вяжущие под микроскопом

ШЩВ активно используется при изготовлении бетона, который может использоваться для возведения общестроительных или специальных конструкций. Также вяжущее этого типа применяется при строительстве объектов для иммобилизации тяжелых металлов или для создания бункеров, в которых захоранивают радиоактивные отходы.

Шлакощелочные вяжущие также делятся на несколько типов. Одним из наиболее популярных видов является грунтоцемент. Он изготавливается на основе рыхлых грунтов и золошлаковых отходов. Дополнительно в состав могут быть введены минеральные или органические добавки, которые затворяются раствором жидкого стекла (выполняет роль связующего). Также может быть произведен бетон грунтосиликатного типа. В этом случае в роли заполнителя выступают пески, различные супеси и прочие грунты, зола или шлаки (например, гранулированные доменные).

Сам грунтоцемент относится к категории гидравлических вяжущих, затвердевание которых происходит на воздухе. В ходе изготовления цементов такого типа можно регулировать процесс твердения. Это позволяет получать строительные материалы с разными техническими и эксплуатационными характеристиками. Например, строительные материалы с таким вяжущим применяются, когда необходимо добиться ранней прочности, повышенной водостойкости или устойчивости к агрессивным средам.

Внешний вид грунтоцемента

Грунтоцемент показывает отличные результаты при работе в условиях низких температур. Он применим при высоком показателе сульфатной коррозии почвы или, если на постройку будут оказываться высокие механические нагрузки. Соответственно такой цемент применим при возведении дорожных, шахтных, гидротехнических, сельскохозяйственных и других типов сооружений.

Вяжущие контактного или контактно-конденсационного твердения

Это порошкообразный материал, который твердеет и формируется в условия прессования. Вяжущее такого типа отличается контактно-конденсационным твердением, которое обеспечивается за счет силикатных систем, проявляющих вяжущие свойства благодаря энергетическому потенциалу. Контактное твердение происходит в том случае, если вещество пребывает в метастабильном состоянии.

Вяжущие этого типа применяются при изготовлении мелкоштучных изделий, которые в дальнейшем применяются в гражданском или дорожном строительстве.

Вяжущие полимеризационно-поликонденсационного твердения

Сокращенно такие компоненты называются ВКВС. Это бесклинкерные керамические композиты, изготовленные на основе минеральной водной дисперсии, которые были разработаны еще в 70-х. Вяжущее получают путем мокрого измельчения природных или техногенных материалов разного типа (кремнеземистые, алюмосиликатные и другие). Технология производства включает в себя повышенные температуры и предельное разжижение материалов. Благодаря этому удается получить вяжущие с долей коллоидной составляющей. Твердение ВКВС осуществляется за счет процессов полимеризации и поликонденсации.

Композиты такого типа широко применяются при создании керамических изделий, которые должны обладать более высокими физико-механическими характеристиками. Именно с добавлением таких вяжущих создается безобжиговая керамика, керамобетон или огнеупорный бетон.

Также существует более современная разновидность ВКВС, которая получила название наноструктурированное вяжущее или НВ. Это неорганическая полидисперсное, а также полиминеральное вяжущее, которое изготавливается на основе силиката или алюмосиликата. В твердой фазе оно обладает максимальной концентрацией. Также в твердой фазе в нем содержится от 3 до 10% нанодисперсного компонента.

За счет усовершенствованного НВ удалось значительно расширить сферу применения ВКВС. С добавлением такого вяжущего изготавливаются многослойные стеновые конструкции, теплоизоляционные, силикатные блоки, различные отделочные и огнеупорные материалы и многое другое.

Гидроалюмосиликатные вяжущие

Данный тип вяжущих – это сырьевые шихты из кислых вулканических стекол, к которым относится перлит, обсидан, липарит и прочее, шамота, глинозема. В качестве затворителя используется гидроксид натрия. В итоге получается шамотный перлитобетон с высокими показателями жаростойкости и термостойкости.

С использованием таких вяжущих производится футеровка обжиговых вагонеток.

Прочие бесклинкерные вяжущие

Дополнительно стоит выделить вяжущие следующего типа:

  • Алюмосиликатные. Огнеупорные компоненты, изготовленные на основе раствора алюмината натрия. Дополнительно в состав входят высокоогнеупорные наполнители, благодаря которым в среде свыше 600 градусов создаются керамические кристаллические связи.
  • Геополимеры. Это полимеры неорганического типа, которые получают в ходе химической реакции, происходящей между раствором щелочей щелочноземельных металлов (могут быть заменены на их соли) и алюмосиликатным компонентом. Геополимеры обладают превосходными эксплуатационными характеристиками, которые выделяют их на фоне привычных цементных вяжущих. Они применяется для самых разных видов строительства.

Применение бесклинкерных вяжущих

Соответственно, есть масса разновидностей бесклинкерных вяжущих, обладающих улучшенными характеристиками.

Характеристики алюмосиликатного вяжущего по ГОСТ

Если рассматривать стандартный состав, то для приготовления вяжущего используется:

  • Несортированная смесь боя стекла.
  • Алюмосодержащая добавка, например, отход от производства каучука.
  • Кварцевый песок по ГОСТ 10268-80.
  • Активатор щелочного типа. Например, по ГОСТ 2263-71 может использоваться «Натр Едкий Технический».
  • Вода. Должна отвечать стандартам ГОСТ 23732-85.

Смешанные и измельченные компоненты применяются для получения мелкозернистого бетона, чья марка прочности будет не менее М150. Чтобы добиться такого результата, необходимо придерживаться следующих пропорций:

  • Вяжущее – 33%;
  • Алюмосодержащая добавка – 22,8%;
  • Активизатор – 3,9%;
  • Заполнитель – 67%.

Полученный мелкозернистый бетон безавтоклавного твердения будет обладать следующими физико-техническими характеристиками:

  • Плотностью порядка 1900-2050 кг/м3.
  • Прочностью на сжатие и изгиб в пределах 15-20 МПа и 3,5-4,5 МПа соответственно.
  • Водопоглощением до 9%.
  • Морозостойкостью до 150 циклов.

Таким образом, вяжущие этого типа способны заметно улучшить характеристики готовых построек и позволяют возводить объекты специализированного назначения. За счет отходов промышленности удается не только повторно применять различные шлаки, но и сэкономить на создании огнеупорных бетонов или строительных материалов, устойчивых к радиоактивному излучению.

Top