Аспирант кафедры строительного производства НИ ИрГТУ Иван Дмитриев использует отдельные виды отходов промышленности Прибайкалья для создания шлакощелочных вяжущих, которые применяются в производстве высококачественного цемента. Как отмечает разработчик, в последние годы в связи с высокими ценами на портландцемент и увеличивающимися объемами строительства, становится актуальным вопрос внедрения в производства новых вяжущих веществ.
«Назвать шлакощелочной цемент новым материалом нельзя, так как он успешно используется в мире с начала 19 века. Новизна нашего проекта в применении местного сырья, - заявляет И. Дмитриев. - Шлакощелочные цементы получают из тонкоизмельченных гранулированных металлургических шлаков, к которым добавляются специальный щелочной компонент и вода. Важно только, чтобы создавалась щелочная среда».
Для производства таких цементов пригодны шлаки доменных, мартеновских, электротермофосфорных печей, а также шлаки цветной металлургии. Важно, чтобы по составу это были силикатные и алюмосиликатные расплавы. Автор проекта подчеркивает, что все это – не природное невозобновляемое сырье, а крупнотоннажные отходы. Ежегодное производство одной только золы-уноса, вырабатываемой ТЭС и требующей утилизации, составляет около 800 млн. т (в 2,5 раза меньше, чем сегодня в мире вырабатывается цемента). При этом в РФ утилизируется не более 10 % производимой золы-уноса, в то время как в Западной Европе и США этот показатель в 3–4 раза выше.
«Часто при создании данного вида вяжущих одной составляющей выступает отход – шлам, а в качестве щелочной добавки – самостоятельный полезный продукт. Мы пытаемся искать так называемые щелочные затворения, которые также являются отходом. В этом случае производство шлакощелочных вяжущих становится элементом безотходных технологий, - сообщает И. Дмитриев. - Изученный состав золы-уноса ТЭЦ-6 в Братске свидетельствует о возможности применения ее в качестве шлакового компонента. Кроме того, учитывая ее изначальную высокую удельную поверхность, исключается единственная энергоемкая операция – помол гранулированных шлаков».
По словам И. Дмитриева, в качестве щелочного компонента могут быть использованы крупнотоннажные отходы производства сульфида натрия, капролактама, глинозема, кислорода. Щелочные растворы, используемые для очистки металлических отливок от шлака, пригара и окалины, тоже практически не используются, вывозятся на свалки, сливаются в шламонакопители. Изо всех этих отходов можно ежегодно изготовить, по меньшей мере, 30 млн. т высокопрочных шлакощелочных бетонов.
«По расчетам, удельные капиталовложения на тонну шлакощелочного вяжущего в 2,5–3,5 раза ниже, чем для портландцемента, - говорит И. Дмитриев. - Изучение некоторых характеристик многотоннажных отходов суспензии пыли электрофильтров, сбрасываемых на шламовое поле Иркутского алюминиевого завода, показало возможность их использования в качестве щелочного активатора. При замешивании пыли электрофильтров в оборотную воду, происходит частичное растворение некоторых компонентов. В результате оборотная вода превращается в слабый щелочной раствор».
Щелочные компоненты, входящие в состав вяжущего, выполняют роль противоморозной добавки, поэтому шлакощелочные вяжущие достаточно интенсивно твердеют при отрицательных температурах. Он поясняет, что процесс твердения этого цемента при его затворении аналогичен твердению обычного. На основе шлакощелочного цемента могут быть получены железобетонные изделия, обладающие повышенной стойкостью к агрессивным средам. Кроме того, коррозия арматуры в шлакощелочном бетоне в разы меньше, чем в портландцементных бетонах.
«Я думаю, что данная технология заинтересует производственников. Продукт значительно дешевле, но по характеристикам не уступает лучшим образцам, - говорит И. Дмитриев. – Среди недостатков нашего материала я могу назвать низкую адгезию, что может стать проблемой при монолитном строительстве. Я вижу будущее своей разработки именно в промышленном применении, где важную роль играют конструкционные свойства материалов, а не эстетика».
Проект по разработке шлакощелочных вяжущих на основе отходов местной промышленности реализуется совместно с кафедрой производства строительных материалов и изделий Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления (Улан-Удэ).
Ирина Афанасьева
