Ученые ТПУ разработали инновационную технологию изготовления строительной керамики с золой

Специалисты научно-образовательного центра Н.М. Кижнера Инженерной школы новых производственных технологий Томского политеха предложили новую технологию изготовления строительной керамики с добавлением цеолитовой породы и зольных микросфер (отходы сжигания каменного и бурого угля). Такая керамика прочнее обычной и лучше удерживает тепло. Результаты исследования опубликованы в журнале Construction and Building Materials (Q1, IF:6,141).

В современном строительстве керамика на основе глин пользуется большой популярностью. Этот материал более выгоден по сравнению с другими искусственными строительными материалами (силикатным кирпичом, изделиями на основе бетонов и др.), поскольку имеет лучшую теплоизоляцию. Использование керамики облегчает и ускоряет выполнение строительных работ, позволяет возводить сооружения, отвечающие современным требованиям энергоэффективности. В то же время сегодня наблюдается сокращение запасов качественного глинистого сырья. Создание керамических материалов с использованием добавок нетрадиционных природных и вторичных ресурсов может стать выходом из сложившейся ситуации.

В ТПУ исследование проводится под руководством профессора Татьяны Вакаловой и доцента Инны Реввы . Работа является продолжением исследований по использованию цеолитовых пород в качестве добавки к легкоплавким глинам, регулирующей их технологические свойства.

«Комбинация цеолитовой породы и золосодержащих отходов была предложена впервые. Она оказалась наиболее перспективной для изготовления теплоизоляционной керамики. Все дело в структуре добавок. Цеолитовая порода обладает природной пористостью. Зольные микросферы также представляют собой полые сферические частицы. Чем больше пор — тем лучше характеристики теплоизоляции: поры заполнены воздухом, который плохо проводит тепло», — рассказывает Татьяна Вакалова . 

Еще одна улучшенная за счет инновационного состава характеристика керамического кирпича — механическая прочность. 

«Поры в керамической матрице улучшают теплоизоляционные показатели, но делают материл менее прочным. Мы добиваемся повышенной прочности за счет того, что изделия формуются методом полусухого прессования, когда происходит частичное разрушение зольной сферы и образование остроосколочных фрагментов, армирующих связующую составляющую. Такая структура придает прочность готовому изделию. Цеолитовая порода при обжиге спекается и также вносит свой вклад в повышение прочности.

Лабораторные опыты показали, что керамический кирпич, выполненный из композиции зольных микросфер и цеолитовой породы, в два раза прочнее кирпича аналогичной плотности из традиционного сырья», — говорит Татьяна Вакалова .

Вовлечение отходов топливно-энергического комплекса в крупнотоннажное производство строительных материалов — шаг к рациональному природопользованию и повышению экологической безопасности.

В настоящее время ученые проводят исследования, направленные на получение строительной керамики, в составе которой наряду с золосодержащим сырьем будут использоваться техногенные отходы химико-металлургического комплекса (металлургические шлаки и шламы).