Оживление российской экономики и развитие строительного комплекса страны ведет к увеличению потребности в строительных материалах. Это обуславливает поиск путей снижения их себестоимости, расширения минерально-сырьевой базы за счет использования местных сырьевых ресурсов, использования новых эффективных технологий их производства.

Целью данной работы явилось получение геополимерных бетонов с улучшенными эксплуатационными свойствами на основе песчаников. Под геополимерами мы понимаем синтетические материалы, получаемые из измельченных горных пород, отверждаемых малыми добавками активизаторов в нормальных воздушно-влажностных и естественных условиях, в условиях гидротермального синтеза и сухого прогрева. [1,2,3]

На свойства силицитового геополимерного бетона оказывают влияние химическо-минералогический и фазовый состав песчаника, его тонкость помола, вид и количество химических добавок – активизаторов процесса твердения, а также вид, дисперсность, активность и количественное содержание минеральных добавок-модификаторов.

К числу основных факторов, определяющих прочность получаемого материала, относится, в частности, прочность каркаса из кремнеземистого компонента, сцементированного гелем кремневой кислоты. На прочность каркаса оказывают влияние прочностные свойства нерастворимых гидросиликатных новообразований.

Прочность силицитового геополимерного бетона также зависит от плотности и пористости, на величину которых влияет гранулометрический состав исходного компонента – песчаника, степень и способ уплотнения смеси, содержание в ней воды. Уменьшение пористости достигается ограниченным содержанием воды (низкое В/Т), а также оптимальными режимами прессования.

Принципиальная технологическая схема производства прессованного безобжигового материала включает подготовку сырьевых материалов, помол, перемешивание компонентов, прессование и тепловую обработку изделий. Помол песчаника может производиться как отдельно, так и совместно со специальными добавками-модификаторами.

В качестве основных компонентов геополимерного вяжущего использовались песчаники Архангельского и Шемышейского месторождений Пензенской области с содержанием основных оксидов: SiO₂ – 82,8-91 %, Al₂O₃ – 2-6 %, Fe₂O₃ – 1-3 %, CaO – 0,2-1 %. Помол песчаников производился до различных удельных поверхностей – от 300 до 1000 м²/кг. Тонкодисперсная порода затворялась раствором щелочи и прессовалась при давлении 25 МПа (в отдельных случаях – 100 МПа). Формовочная влажность составляла 12-16% по массе в зависимости от состава смеси и дисперсности ее компонентов.

Образцы подвергались тепловой обработке при температуре 90-130 ˚С. Нами были исследованы следующие свойства геополимерного материала: предел прочности при сжатии, плотность, водостойкость, а также влияние на эти факторы дисперсности песчаников, количества щелочного компонента, давления прессования и тепловой обработки.

Были изготовлены образцы-цилиндры диаметром и высотой 20 мм и хранились в воздушно-влажностных условиях в течение 28 сут при температуре 22˚С, а также подвергались водотепловой обработке по мягкому режиму с медленным подъемом и выдержкой при t=90 °. Основные физико-механические свойства геополимеров приведены в табл. 1,2. и на рис.1

Таблица 1

Влияние дисперсности вяжущего на прочность геополимера на основе песчаника Архангельского месторождения (Р_прес=25МПа)