Назад в библиотеку

---

   Сучасні вимоги, що висуваються до бетону як одного з найважливіших будівельних матеріалів, зросли настільки, що класичний склад бетону не в змозі забезпечити усі необхідні властивості. Тому для спрямованого регулювання цих властивостей у бетонну суміш уводять модифікуючі додатки, що дозволяють у широких межах змінювати технологічні можливості й технічні характеристики бетонів. Крім того, розширення виробництва і використання неформованих матеріалів для футерування різних теплових агрегатів – один з найбільш перспективних напрямів у технології вогнетривких і теплоізоляційних матеріалів. У якості одного з компонентів комплексних додатків до бетонних сумішей може бути використаний мікрокремнезем. Завдяки унікальним властивостям і поліфункціональній дії мікрокремнезем може забезпечити підвищення механічної міцності, непроникності, хімічної стійкості.
   Мікрокремнезем є відходом виробництва. Тому виготовлення будівельних та інших матеріалів, що містять у своєму складі мікрокремнезем, сприяє утилізації техногенного продукту. Вивчення фізико-хімічних особливостей техногенних продуктів, їх впливу при використанні в якості додатків на експлуатаційні властивості різноманітних матеріалів, можливість підвищення якості будівельних, вогнетривких, керамічних матеріалів при їх застосуванні можна вважати актуальним.
   Використання мікрокремнезему в бетонних сумішах почалось за кордоном у 70-80 роках ( у Норвегії, Ісландії, Канаді, Великобританії). До 2000 року його почали застосовувати у будівництві в розвинених країнах Європи, Північної Америки, Японії, Австралії, Бразилії та інших. Галузь його використання охоплює гідротехнічне, енергетичне, висотне і підземне будівництво, зведення будівель і споруд ядерних установок. З використанням мікрокремнезему збудовані такі споруди, як комплекс висотних будівель у Чікаго, тоннель під Ла-Маншем, міст через затоку Нортумберленд у Канаді, бурові платформи у Норвезькому морі, торгівельний комплекс у Москві на Манежній площі та інші.
   Кремній, феррокремній та інші кремнієві сплави виробляються в електродугових печах. Чистий кварц плавиться з вугіллям і рудами при високих температурах. Мікрокремнезем збирають шляхом охолодження і фільтрування пічних газів. Він утворює продукт з високим вмістом аморфного кремнезему. Вид сплаву, що виробляється у печі, є основним фактором, який визначає характер матеріалу, зібраного у рукавних фільтрах. Печі для виробництва феррокремнієвих сплавів зі вмістом кремнію понад 72 % дають мікрокремнезем, східний за своїми складом і властивостями. Частки мікрокремнезему мають гладку поверхню і сферичну форму. Середній розмір часток складає 0,1-0,2 мкм. Питома поверхня складає від 13000 до 25000 м2/г. У порівнянні з іншими кремнеземистими матеріалами мікрокремнезем відрізняється високим вмістом реактивного кремнезему і високою дисперсністю.
   Дослідження, проведені в інших країнах, показали, що мікрокремнезем може позитивно впливати на властивості будівельних матеріалів, покращуючи їх якісні характеристики: міцність, морозостійкість, проникність, хімічну стійкість, сульфатостійкість, зносостійкість та інші. При виготовленні бетону з додаванням мікрокремнезему спостерігалось також зменшення витрати цементу, підвищення рухливості бетонної суміші, її пластичності, стабільності. Використання мікрокремнезему в збірному бетоні дозволяє зменшити перетини деяких елементів, полегшуючи їх транспортування і монтаж; забезпечує тривалішу життєздатність рідких розчинів, полегшує перекачування суміші, додає корозійну стійкість. Мікрокремнезем вступає в реакцію з гідроксидом кальцію, що утворюєтсья під час гідратації портландцементу. Висока чистота і дрібний розмір часток сприяють більш ефективній і швидкій реакції. Реактивні сферичні мікрочастки оточують кожне зерно цементу, ущільнюючи цементний розчин, заповнюючи порожнини продуктами гідратації, покращуючи зцеплення з заповнювачем. Ефект заповнення пор, що створюється сферичними мікрочастками, сприяє значному зменшенню капілярної поруватості й проникності бетону. Це також забезпечує підвищену стійкість цементних бетонів, отриманих з додаванням мікрокремнезему, в агресивних середовищах.
   Не зважаючи на унікальні властивості мікрокремнезему, використання його в Україні в широких масштабах тільки розпочалось. Інформація про дослідження можливості виготовлення матеріалів із застосуванням мікрокремнезему, його впливу на фізико-механічні й експлуатаційні властивості виробів дуже обмежена. Разом з тим у порівнянні з іншими країнами виробництво бетонних виробів, особливо пористих, в Україні знаходиться на дуже низькому рівні. Існує гостра необхідність розширення об’ємів виробництва пористих бетонних виробів, існуючої номенклатури виробів, підвищення їх якості.
   Метою досліджень в даній роботі було вивчення можливості отримання теплоізоляційного бетону, модифікованого додатками мікрокремнезему, з покращеними характеристиками (підвищення механічної міцності, температури застосування та іншими).
   Для отримання виробів готували суміші із наступних компонентів: портландцемент – 30-40 %, шамотно-каоліновий пил – 60-70 %, гіпс – 5 % (понад 100 %), мікрокремнезем – 1-5 % (понад 100 %). Застосовували мікрокремнезем наступного хімічного складу: SiO2 – 93,2 %, Al2O3 – 0,85 %, Fe2O3 – 3,21 %, TiO2 – 0,0088 %, CaO – 1,13 %, MgO – 0,20 %, P2O5 – 0,092 %, K2O – 0,42 %, Na2O – 0,56 %, SO3 - 0,01 %. Сухі компоненти змішували, зволожували водним розчином зпінювачу до вологості шлікеру 40-50 %, розливали у форми розміром 45х45х45 мм. Витримували 7 і 14 діб. Визначали щільність, відкриту пористіть, випробували на міцність при стиску.
   Отримані попередні результати, які показали доцільність використання додатків мікрокремнезему для отримання пористих бетонів. Використання шамотно-каолінового пилу в якості заповнювача дає можливість підвищити температуру використання виробів, а також утилізувати техногенний продукт, який утворюється під час випалу глини на шамот в обертових печах. Однак необхідні подальші експериментальні дослідження для уточнення складів сумішей, технологічних параметрів виготовлення виробів, підбору інших заповнювачів, визначення кількісних показників властивостей виробів. Використання теплоізоляційних бетонів для футерування теплових агрегатів дозволить знизити витрати енергетичних ресурсів.