На современном этапе развития строительного материаловедения особую актуальность приобретают задачи выпуска высокоэффективных стеновых материалов с улучшенными теплоизоляционными характеристиками, производство которых опирается на ресурсосберегающий, высокоэкологичный, универсальный принцип синтезного твердения и структурообразования искусственного камня из смесей доступных природных и техногенных щелочных и кислотных оксидов.

В современном строительстве широко используются стеновые силикатные материалы гидратационного твердения. Большая часть их производится на основе специально разрабатываемых для этих целей месторождений исходного сырья, в частности, кварцевого песка. В то же время по России общий объем отходов промышленности ежегодно составляет миллиарды тонн. На месторождении Курской магнитной аномалии (КМА) большую часть этого объема составляют попутно добываемые нетрадиционные для промышленности строительных материалов глинистые породы, спецификой которых является незавершенность процессов глинообразования.

Глинистые породы можно почти всегда найти на месте или вблизи возводимых построек, поэтому строительство из глинистых безобжиговых материалов является наиболее доступным и дешевым, не требующим подвоза большого количества строительных материалов.

Актуальной является задача разработка технологии получение материалов повышенной водостойкости на основе глин при невысоких температурах гидротермальной обработки или вообще без таковой за счет использования глинистых пород незавершенной стадии глинообразования, содержащих термодинамически неустойчивые минералы.

Цель настоящей работы – создание литьевого метода укрепления глинистых пород незавершенной стадии глинообразования, обеспечивающих оптимальное структурообразование стеновых строительных материалов с повышенными техническими свойствами.

Эксперименты по стабилизации глинистых пород цементом проводили с использованием супеси. Содержание портландцемента в массе сухой смеси составляло 5, 10, 15 и 20%. Формовочная влажность смеси литьевого способа формования составила 38–40%. Образцы пропаривали при 90°С в течение 12 час. Результаты экспериментов приведены на рис. 1.

Рис. 1. Предел прочности при сжатии в зависимости от содержания портландцемента:

Как видно из полученных данных (рис. 1) для образцов литьевого способа формования на основе супеси с увеличением содержания портландцемента с 5 до 20% предел прочности при сжатии возрастает с 1,8 до 7,6 МПа. Средняя плотность увеличивается незначительно – с 1359 до 1483 кг/м³.

У образцов с 5 и 10% цемента в воде наблюдалось частичное разрушение поверхности, хотя образцы в целом и сохранили свою форму. При этом они потеряли прочность в водонасыщенном состоянии. Это указывает на то, что 5–10% портландцемента недостаточно для стабилизации глинистой массы из супеси для литьевых изделий. Образцы с 15 и 20% портландцемента обладают водостойкостью – коэффициент размягчения составил соответственно 0,59 и 0,9.

Эксперименты по стабилизации глинистых пород известью проводили с использованием супеси, суглинка и глины Ворсклинского участка. Содержание извести в экспериментах с супесью во всей массе сухой смеси составляло 10, 15, 20, 25 и 30%, для суглинка и глины Ворсклинского участка – 5, 10, 15, 20 и 25%. Формовочная влажность смеси зависимости от содержания извести, составила от 40 до 55%. Образцы пропаривали при 90°С в течение 12 час. Результаты экспериментов приведены на рис. 2.

Как видно из полученных данных (рис. 2) образцы литьевого способа формования на основе супеси имеют максимальную прочность 2,73–2,79 МПа при содержании извести 10–15%. Далее прочность снижается. Образцы всех составов имеют высокую водостойкость – коэффициент размягчения выше 0,84.