Цеолит как строительный материал, возможность его использования взамен традиционных строительных материалов

Опыты показали, что цеолиты могут быть успешно использованы в производстве тампонажных растворов при оборудовании нефтяных и газовых скважин. Пористый материал, изготавливаемый обжигом из цеолитовых пород, характеризуется свойствами, которые позволяют его считать одним из самых эффективных не только теплоизоляционных, но и конструкционно-теплоизоляционных материалов. Он отличается от пеностекла, получаемого как традиционным способом из стеклопорошков, так и из других алюмосиликатных пород, мелкопористой структурой с однородным распределением пор и, как следствие этого - высокими показателями удельной прочности и высокими теплозащитными свойствами. Сочетание высоких конструкционных и теплозащитных свойств с оригинальными декоративными качествами блочных видов материала позволило выделить пористый материал, изготовленный из цеолитовых пород при температуре 1100-1200˚C, из-под общего названия "пеностекло". Этот материал морозостоек, огнестоек, не размокает в воде, экологически безвреден, легко обрабатывается под любой профиль, имеет оригинальные декоративные качества (цветовые и текстурные).Таким образом исходя из вышеизложенного, эффективность изготовления строительных материалов на основе природных цеолитов просматривается в следующих основных направлениях: безобжиговые технологии - это обширный класс смешанных вяжущих, бетонов, безавтоклавных силикатных изделий, золо-цеолитовых композиций и т.д.; обжиговые технологии - это высокотемпературные (1100-1200°С) искусственные пористые заполнители, пеностекло, керамические материалы широкого спектра назначений, а также алюмосиликатный компонент при получении портландцементного клинкера.Результаты изучения гидравлической активностипоказали, что приобработке образцов цеолита водой прочность образцов обусловлена только физическими процессами высыхания тонкодисперсного материала, и поэтому цеолит, даже если его измельчить до мелкодисперсного состояния, не можетиспользоваться каксамостоятельное вяжущеесредство.Впрочем,доказано, что дисперсность цеолитсодержащих пород на характеристики, связанные с их прочностью, существенным образом не влияет. Основную рольиграет скорость их схватывания и затвердевания вяжущих веществ. При схватывании относительно подвижная часть цемента с водой медленно загустевает и приобретает высокую прочность прочность, так, что ее механическая переработка становится крайне сложной. Поэтому вяжущие вещества, такие, как цементы, должны обладать такими сроками схватывания, которые могли бы дать возможность приготовить растворные и бетонные смеси на их основе. Обнаружено, что если в состав цемента вводится цеолит, то сроки схватывания сокращаются примерно на полтора часа, что соответствует всем нормативным требованиям, и, соответственно, повышаетсяя марка цемента на 30–40 единиц. В производстве бетона используется смесь цеолита и цемента в соотношении от 19:1 до 6:1 в зависимости от разновидности состава. Частичная замена вяжущего бетона (15–20 % цеолитовых туфов) позволяет получать различные виды цемента, силикатных кирпичей, вяжущих компонентов и бетонов на его основе; для производства разнообразных строительных сухих смесей, в частности, при производстве осушающей штукатурки. Возможность применения цеолитов для производства строительных материалов определяетсяв первую очередь их природными качествами. Средний размер кристаллов цеолитов составляет единицы и десятки микрон. Достаточно равномерное распределение подобных микрокристаллов, а также вторичная пористость туфов определяют отличную доступность и высокую реакционную способность основного кристаллического компонента пород. Пористая структура цеолитов приводит к связыванию значительных количеств CaO и SO3 в известковых и известково-гипсовых системах. При этом разложение цеолитов при на гидросиликатный гель и гидро- и сульфо-алюминаты происходит намного быстрее, чем у других алюмосиликатов. Это объясняется тем, что в цеолитах алюмо- и кремнекислородные тетраэдры располагаются поочередно, поэтому легче освобождаются и проще встраиваются в структуры различных гидратов, образуя готовые блоки. Поэтому в цементных композициях наблюдается быстрый синтез гидросульфоалюминатных фаз и дополнительное образование геля гидросиликатов. Но необходимо помнить, что добавки к цементам цеолитов увеличивают их потребность в воде. Можно ожидать достаточно высоких характеристик камня в известково-цеолитовых системах, но при условии получения низкопористого материала, что может быть достигнуто либо за счет прессования полусухих масс, либо за счет низкого водозатворения (пластифицирования). Однако, высокая реакционная способность природных цеолитов может приводить и к менее благоприятным результатам, например при обработке камня в автоклавных условиях. Ещё одна интересная способность природных цеолитов – вспучиваться при нагреве до 1100–1200 °С - делает их достаточно перспективным сырьем для получения пористых теплоизоляционных материалов. Использование цеолитизированных пород в производстве керамических стройматериалов менее оправдано, потому что особая кристаллическая структура цеолитов не оказывает на обжиговые свойства материала практически никакого влияния. Однако мелкокристаллическая структура цеолитовых пород обеспечивает псевдопластические свойства керамическим массам, что позволяет рассматривать эти породы, наряду с традиционными глинами, в качестве керамического сырья. Таким образом, перспективность производства стройматериалов на основе как природных, так и и модифицированных цеолитов, просматривается в следующих основных направлениях: безобжиговые технологии – это широкий класс смешанных вяжущих, безавтоклавные силикатные изделия, бетоны, золо-цеолитовые композиции; обжиговые технологии – это высокотемпературные (1100–1200°С) материалы из керамики широкого спектра назначения, пористые искусственные заполнители, а также алюмосиликатный компонент для производства портландцементного клинкера. Основное достоинстводобавок цеолита в цементной сырьевой смеси - упрощение синтеза клинкерных минералов в диапазоне температур 1100–1300 °С, и существенноеуменьшение затрат энергии на гомгенизацию смесей при сухом способе производства, поскольку цеолиты являются прекрасными антислеживателями. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Морозов, Н.М. Строительные материалы и изделия/Н.М. Морозов, О.В. Хохряков, Н.Н.Морозова, В.Г.Хозин, Д.Г. Сагдатуллин //Известия КГАСУ.-2011- № 3.2. Артамонова, О.В.СТРОИТЕЛЬНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И ПЕРСПЕКТИВ/ О.В. Артамонова, О.Р. Сергуткина //Научный Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.-2013- №6. 3. Маркова Л.Н. Оценка пуццолановой активности природных цеолитов и их использование при получении стеновых материалов: Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. - Барнаул, АлтГТУ, 1998. - 25 с. 4. Овчаренко Г.И.,Свиридов В.Л.,Казанцева Л.К. Цеолиты в строительстве // Барнаул, Новосибиск, Изд. АлтГТУ "АБИ", 2000. 320с.