Современная строительная индустрия активно ищет пути снижения затрат и повышения экологичности материалов. Фторангидрит – это побочный продукт производства плавиковой кислоты, которого в России ежегодно образуется до 350 тыс. тонн, причем последние тенденции показывают рост его объемов на 7% и более. Данный вид отхода практически не утилизируют из-за сложностей переработки, поэтому он хранится на полигонах, которые занимают большие площади и создают экологические проблемы.
Для получения высокочистых металлов, таких как алюминий и бериллий, в производстве микрочипов и полупроводников используют плавиковую кислоту. В процессе ее получения остается побочный продукт – фторангидрит, которого в России ежегодно образуется до 350 тыс. тонн. Самый перспективный вариант его утилизации – это переработка в строительный материал в качестве компонента композиционных вяжущих веществ, однако массово этого все еще не происходит из-за сложностей с его обработкой, медленного затвердевания и невысокой прочности фторангидрита.
В результате фторангидрит часто остается отходом, который хранится и накапливается на специальных полигонах, требующих больших площадей и постоянного расширения. Это вредно для близлежащих населенных пунктов, а также занимает территории, которые могли бы использоваться более эффективно.
Один из вариантов переработки фторангидрита – это его использование в составе сухой строительной смеси, предназначенной для получения самовыравнивающихся (наливных) полов. Она представляет собой композицию из специальных вяжущих веществ, наполнителя и добавок, которые после затворения водой образуют текучий раствор, способный под действием собственного веса распределяться по поверхности и создавать идеально ровное основание. Обычно такие полы выступают в качестве финишных покрытий или промежуточного слоя под ламинат, плитку, паркет и другие напольные материалы.
Ученые Пермского Политеха разработали более эффективный состав вяжущего вещества с повышенной прочностью на основе фторангидрита для сухой строительной смеси.
— Сначала мы использовали высокопрочный гипс в качестве основного компонента, добавляя в него 15% фторангидрита. Это позволило получить смесь с улучшенными прочностными характеристиками. Для усиления ее свойств использовались специальные вещества-активаторы – зола-унос, портландцемент и сульфат марганца. В результате прочность готовой смеси повысилась на 46%, а коэффициент размягчения составил не менее 0,75 — это говорит о хорошей водостойкости готового материала, — объясняет Степан Леонтьев, доцент кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Для улучшения характеристик сухой смеси ученые также подобрали оптимальные добавки: суперпластификатор, который улучшает подвижность раствора и снижает водотвердое отношение, пеногаситель для предотвращения образования воздушных пузырей в растворе, замедлитель схватывания на основе лимонной кислоты, а также эфир целлюлозы, который повышает водоудерживающую способность и пластичность раствора.
— Метод математического планирования эксперимента помог определить точные пропорции добавок, которые обеспечат высокую текучесть смеси – 260 мм по Суттарду, отличная адгезия к бетонному основанию, – более 0,98 МПа, прочность на сжатие через 28 дней — до 22,7 МПа, а также отсутствие усадочных деформаций. Испытания показали, что новая сухая смесь не уступает по качественным характеристикам продуктам, имеющимся на рынке строительных материалов, — комментирует Андрей Талейко, аспирант кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ.
Разработка ученых Пермского Политеха открывает новые горизонты для применения техногенных отходов в строительной индустрии. Применение фторангидрита позволит снизить себестоимость выпускаемой продукции без ухудшения ее качества, а также решит вопрос утилизации образующихся отходов.
Статья опубликована в журнале «Construction and Geotechnics».Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.