Цель работы: определение оптимального, с точки зрения физико- механических свойств, состава полимербетона на эпоксидном связующем с применением в качестве наполнителя отходов фосфогипса (ФГ) и керамзита. В связи с этим поставлены следующие задачи:

подобрать оптимальный с точки зрения прочностных показателей состав полимербетона с использованием фосфогипса и керамзита на основе эпоксидной смолы; изучить влияние фосфогипса и керамзита на физико- химические свойства полимербетона; изучить влияние фосфогипса и керамзита на механические и теплофизические свойства полимербетона

Актуальность Проблемы утилизации отходов промышленности является основной задачей современного строительного материаловедения Находящийся в отвалах строительный мусор зачастую пригоден для повторного использования в качестве активных или пассивных добавок в новые композитные материалы. По мере развития промышленности фосфорсодержащих удобрений вопросы использования фосфогипса становятся все более актуальными по многим причинам: транспортирование фосфогипса в отвалы и его хранение в них связано с большими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами; для создания отвалов фосфогипса приходится отчуждать большие площади, иногда даже обрабатываемых земель; хранение фосфогипса в отвалах оказывает негативное влияние на окружающую среду. Что касается керамзита, то в последнее время применение его, в качестве утеплителя, потеряло актуальность, благодаря появлению большого количества новых видов утеплителей, эксплуатационные параметры которых многократно превосходят. В связи с этим стоит вопрос утилизации отходов керамзита.

Полимербетоны -это камневидные искусственные материалы, которые получают на основе стойких к химическим воздействиям наполнителей и заполнителей,а также синтетических смол без использования воды и минеральных вяжущих [1]. Рисунок 1-Образцы полимербетона.

По мере развития научно-технического прогресса, повышения уровня организации процесса производства, совершенствования технологии переработки исходного сырья и материалов, внедрения материальных стимулов за экономию материальных ресурсов происходит снижение величины отходов на единицу выпускаемой продукции [4]. Существует нормированный расход материальных ресурсов, то есть, мера производственного потребления сырья, что в свою очередь оказывает большое влияние на величину отходов. Процесс нормирования расходов является сложным процессом и включает в себя рассмотрение многих факторов, влияющих на разработку норм расхода материальных ресурсов на вновь выпускаемую продукцию или выполнение определенного объема работ. При этом все вопросы использования отходов должны рассматриваться уже на стадии разработки технологического процесса изготовления новых изделий и установление норм расхода материальных ресурсов. Таким образом, весь объем отходов, возникший в процессе расширенного воспроизводства в зависимости от источников их образования, делится на отходы производства и отходы потребления и в совокупности называется вторичными материальными ресурсами. Перспективным направлением применения вторичного сырья является производство полимербетонов. Развитие промышленности вызывает необходимость создания новых конструкционных материалов, стойких к действию агрессивных сред этих производств. Большое количество объектов народного хозяйства требует коррозионной защиты, с развитием промышленности число таких объектов растет. Перспективным материалом, не требующим коррозионной защиты, стали полимербетоны на термореактивных смолах. Как и любой материал сталь полимербетон может подвергнуться механическим повреждениям. Вследствие этого, под действием химически агрессивных сред, теряет свою прочностные и эксплуатационные характеристики и арматура. Создание материалов для электрохимических агрессивных сред несет в себе целый комплекс. Кроме полимербетонов на основе фурфуролацетоновой смолы, требуется изготовление арматуры на основе стекловолокна. Производство полимербетонов на термопластичных связующих намного увеличивает область применения данных материалов. Изготовление таких полимербетонов является перспективным и актуальным направлением в настоящее время. Полимербетоны с термопластическим связующим имеют повышенные прочностные и химические характеристики [5]

Проблемы утилизации отходов промышленности является основной задачей современного строительного материаловедения. Находящийся в отвалах строительный мусор зачастую пригоден для повторного использования в качестве активных или пассивных добавок в новые композитные материалы. По мере развития промышленности фосфорсодержащих удобрений вопросы использования фосфогипса становятся все более актуальными по многим причинам: транспортирование фосфогипса в отвалы и его хранение в них связано с большими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами; для создания отвалов фосфогипса приходится отчуждать большие площади, иногда даже обрабатываемых земель; хранение фосфогипса в отвалах оказывает негативное влияние на окружающую среду. Что касается керамзита, то в последнее время применение его, в качестве утеплителя, потеряло актуальность, благодаря появлению большого количества новых видов утеплителей, эксплуатационные параметры которых многократно превосходят. В связи с этим стоит вопрос утилизации отходов керамзита.

Фосфогипс является многотоннажным отходом производства концентрированных простых и сложных фосфорных удобрений. На 1 тонну произведенной фосфорной кислоты образуется 3 т доходов или техногенных грунтов. Образование гипса содержащего техногенного грунта связано не по причине отсталой технологии : этот традиционная технология, принятая во всем мире, просто на зарубежных предприятиях производства фосфорной кислоты имеются предприятия по переработке фосфогипса. Рисунок 2 -Отходы фосфогипса

По мере развития промышленности фосфорсодержащих удобрений вопросы использования фосфогипса становятся все более актуальными по многим причинам: транспортирование фосфогипса в отвалы и его хранение в них связано с большими капитальными вложениями и эксплуатационными затратами; для создания отвалов фосфогипса приходится отчуждать большие площади, иногда даже обрабатываемых земель; хранение фосфогипса в отвалах оказывает негативное влияние на окружающую среду. В мире, в том числе и в России, проведен большой комплекс работ по изучению свойств фосфогипса (ФГ), технологий его переработки и направлений его использования в народном хозяйстве. Уровень использования фосфогипса в прошлые годы достигал порядка 2,5 млн. т/год, т.е. более 10 % годового выхода. Однако в на­стоящее время, из-за дороговизны энергоносителей, транспортных перевозок, сокращения объема строительст­ва, потребление фосфогипса снизилось практически до 0,5 %. Рисунок 3- Накопленные отвалы фосфогипса на территории завода

В последнее время применение керамзита, в качестве утеплителя, потеряло актуальность, благодаря появлению большого количества новых видов утеплителей, эксплуатационные параметры которых многократно превосходят. Тем не менее раньше этот материал применялся очень часто: - теплоизоляция кровли скатного типа; - теплоизоляция и звукоизоляция полов и перекрытий; - теплоизоляция и создание уклона плоских крыш, газонов на террасах; - производство сверхлёгкого бетона и лёгких керамзитобетонных блоков; - теплоизоляция и уменьшение глубины закладки фундаментов; - теплоизоляция грунта; - теплоизоляция и дренаж в земляных насыпях дорог, прокладываемых в водонасыщенных грунтах. В связи с этим стоит вопрос утилизации отходов керамзита. Рисунок 4- Керамзит

Проектирование состава бетона начинают с оценки характеристик материалов, используемых для изготовления бетона. Для этого производят гранулометрический состав заполнителей, истинную и насыпную плотность заполнителей в сухом состоянии, насыпную плотность заполнителей в естественном состоянии, а также влажность заполнителей. Зерновой состав производился путем просеивания песка через сито с сетками 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм, песок для полимербетона необходимо брать самых мелких фракций. Щебень просеивался через набор сит с диаметром отверстий 5 и 10 мм (рис. 2). Остатки на ситах завешивались на электронных весах с точностью 0,1% (рис.3), после чего находили частные остатки ( а i ) на каждом из сит. Частные остатки а i – это отношение массы остатка на сите к массе просеиваемой пробы.

Первый этап изготовления образцов заключается в приготовлении смеси ис­ходных компонентов за исключением отвердителя. Определение необходимого количества каждого из компонентов проводилось по его массовой доле в смеси, которая была заранее задана. Взвешивание компонентов производили на элек­тронных весах с ценой деления 0,01 г. Перед введением в смолу наполнителей и заполнителя проводился ее разогрев до 60 °С на электрической плитке с фиксиро­ванием температуры смолы термометром. Разогрев является необходимой мерой ввиду высокой вязкости смолы при комнатной (нормальной) температуре и по­зволяет облегчить процесс перемешивания компонентов. Необходимо не перегреть смолу, т.к. в противном случае она может становиться опять вязкой.

Для изготовления образцов для испытаний использовались металлические сварные формы соответствующих размеров, предварительно смазанные глицери­ ном. Непосредственно перед началом формовки в полученную смесь добавлялся отвердитель и производилось повторное, но менее продолжительное перемеши­вание смеси, для равномерного распределения отвердителя по объему смеси. После заливки смеси в формы (рис. 9) её вибрируют в течение 1-2 мин. Отформованные изделия на 24, оставлялись в лаборатории, где при нор­ мальной температуре протекал процесс твердения. По истечении суток образцы извлекались из форм и помещались в электрическую печь, где выдерживались при температуре 80 °С в течение 2 ч, без учета времени разогрева и остывания об­ разцов. После этого образцы подвергались исследованиям и испытаниям.

Список проработанной литературы 1. Христофорова И.А. Полимербетоны на основе термопластов // Строительные материалы г. 4. С ГОСТ «Бетоны химически стойкие. Технические условия», с 3. Б.Б. Бобович. Переработка промышленных отходов.-«СП Интермет Инжиниринг», с 4. Русаков П.В. Производство полимеров.- М.: Высшая школа, с. 5. Информационный портал «Зеленая энциклопедия», размещенный на сайте 6. Баженов Ю.М. Бетонополимеры./ Ю. М. Баженов - М. // Стройиздат с. 7. Мэтьюз Ф. Мир материалов и технологий / Ф. Мэтьюз, Р. Ролингс // Композитные материалы. Механика и технология. М.: Техносфера, с. 8. Михайлов К. В. Полимербетоны и конструкции на их основе / К. В.Михайлов, В. В. Патуроев, Р. Крайс. Под ред. В. В. Патуроева. // М.: Стройиздат, с. 9. Попов Л.Н. Строительные материалы и изделия / Попов Л.Н., Попов Н.Л. // Учебник. М.: ГУПЦПП, с. 10. Регель В.Р. Кинетическая природа прочности твёрдых тел. / Регель В.Р., Слуцкер А.И. // М.: Наука, – 560 с. 11. Соломатов В.И. Полимерные композиционные материалы в строи­ тельстве / В.И. Соломатов, А.Н. Бобрышев, К.Г. Химмлер // М.: Стройиздат, с. 12. Ярцев В.П. Физико-технические основы работоспособности органических материалов в деталях и конструкциях / Ярцев В.П. // Дис... д-ра техн. наук. – Воронеж, – 350 с.