Строительный материал для Шестого технологического уклада

Иногда возникает устойчивое впечатление, будто некоторые, вроде бы, устаревшие технологии и материалы вдруг обретают новую жизнь и сулят хорошие перспективы. Тогда как то, что еще вчера считалось правильным и ультрасовременным, совершенно утрачивает свой ореол. Например, не так давно в моде были рубашки из синтетических материалов, и многим казалось: вот она – «современность»! Но прошло время, и все поняли, что это было всего лишь временное увлечение, а старый добрый хлопок и лен – это на века.

В строительной сфере тоже можно наблюдать нечто подобное. Так, уже не первый год мы видим настоящий бум, связанный с использованием ячеистых бетонов и эффективных утеплителей. Пенобетоны, газобетоны, пенополистирол, каменная вата – это теперь то, что зачастую определяет облик современного жилища. Причем, ячеистые бетоны очень часто, даже в устах профессиональных технологов, объявляются материалами будущего, применение которых способно будто бы избавить нас даже от эффективных утеплителей.

В самом деле, ячеистые бетоны, на первый взгляд, обладают суммой достоинств, привлекательных как с точки зрения технологии строительства, так и с точки зрения потребительских запросов. С одной стороны, они обладают неплохими теплоизоляционными свойствами, не требуют дополнительного утепления, просты в монтаже и вдобавок ко всему создают ощущение капитальности конструкций. Во всяком случае, дома из пено- или газобетона потребитель воспринимает как «каменные», ничуть не уступающие кирпичным. Еще одно достоинство – для производства ячеистых бетонов можно использовать золы ТЭС и аналогичные промышленные отходы. На это особо упирают технологи. Утилизация промышленных отходов – тема сама по себе актуальная. А уж если они утилизируются с пользой для такого важного дела, как строительство домов (причем – «современных» домов), то данный материал вообще можно считать идеальным.

 Мало того, технологи исследуют пути дальнейшего совершенствования ячеистых бетонов, предлагая различные легирующие добавки, фибру, пропуская исходное сырье через специальные активаторы и т.д. Главная задача  – повысить прочность данного материала, не снижая при этом его теплоизоляционных качеств. И вот тогда, действительно, мы получим суперматериал.

Однако есть у ячеистых бетонов (как и у всех бетонов вообще) кое-какие «родовые» изъяны. Во-первых, для их производства необходимо достаточно много цемента, что так или иначе влияет на конечную цену. Далее, ячеистый бетон – это кристаллогидрат. То есть данный материал не обладает необходимой жаропрочностью. Кроме того, реальная практика показывает, что даже автоклавный газобетон не отличается высокой надежностью. Причем, не только в качестве конструкционного материала. Даже там, где он используется для устройства ограждающих конструкций (например, в каркасных высотных зданиях), нередко наблюдались трещины. Возможно, все зависит от культуры монтажа. Но все же претензии к материалу имеются.

Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН предложили другое решение. Как уже сообщалось ранее, специалисты этого института рассматривают в качестве альтернативы цементу силикатное вяжущее, которое можно использовать для получения низкотемпературного керамзита с  теплопроводностью 0,07 Вт/м.К и насыпной плотностью от 0,3 г/см3. В качестве исходного сырья в ход могут пойти все те же отходы производства, годные и для изготовления ячеистых бетонов.

Иными словами, есть как бы два пути: один путь – добавить к исходному сырью цемента и «вспенить»; другой путь – добавить силикатного вяжущего и «вспучить». Это, конечно, приблизительное и довольно грубое описание, но оно дает общее представление о сути процессов. Так что же все-таки лучше: «вспенивать» или «вспучивать»?

Чтобы это понять, нужно вспомнить старый добрый «классический» керамзит, уже слегка подзабытый. Керамзит изготавливают из специальных сортов глины как раз путем «вспучивания» при очень высоких температурах (где-то 1200-1400 градусов Цельсия). У многих из нас этот материал ассоциируется с гранулами, которые использовались в качестве наполнителя для изготовления ограждающих панелей. В принципе,  из керамзита (с небольшой добавкой цемента и воды) можно «штамповать» целые блоки и даже плиты – достаточно прочные и легкие. Керамзит отличается высокой теплоизолирующей способностью, а также (что тоже немаловажно) – высокой жаропрочностью. К тому же он экологичен и долговечен. Спрашивается: чего же такой хороший материал практически сошел на нет?

 Все упирается (как всегда) в цену. Для «классического» керамзита подойдет не всякая глина, да и затраты энергии тоже весьма чувствительно сказываются на себестоимости. Поэтому его стремительно стали вытеснять более дешевые и (как многим казалось) «современные» материалы. В СССР в свое время производилось достаточно много керамзита. Однако затем из-за границы вдруг пришла мода на пенополистирол. Вместо «благородного» керамзита в бетон стали добавлять полистирольные гранулы. Это оказалось дешевле, но вряд ли – надежнее. Сегодня бетон, «нашпигованный» пенополистиролом, опять появился на наших стройках, вызывая нелестные комментарии у профессиональных технологов. А старый добрый керамзит остался практически на обочине.

Но, как выяснилось, керамзит может пережить новое рождение. Точнее, это уже будет во многом новый материал, но уже более доступный, менее затратный в производстве, однако обладающий важными положительными характеристиками старого доброго керамзита. Для его производства не нужны редкие сорта глин, не нужны высокие температуры. В качестве основного сырья, как уже говорилось, можно использовать золо-шлаковые отходы. А применение силикатного вяжущего позволяет снизить температуру производства до 250-300 градусов Цельсия. Опять экономия. Причем, как утверждает старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии Владимир Полубояров, керамзитные гранулы, полученные таким способом, снаружи совершенно непроницаемы для влаги. То есть обладают только внутренней пористостью. Это, заметим, очень ценное качество, которым не обладают ни ячеистые бетоны, ни эффективные утеплители, ни старый добрый керамзит.

Что касается сырья для производства низкотемпературного керамзита, то здесь, конечно же, отходами производства дело не ограничивается. Сырьем может быть и обычный песок (требующий, правда, специального тонкого помола). Тем не менее, отходы в качестве исходного сырья делают производство такого  материала еще более актуальным.

Причем, когда мы говорим об отходах, речь идет не только о золах ТЭС. Весьма заманчиво выглядят отходы металлургических производств, в частности – у наших соседей в Новокузнецке. Там просто целые завалы! В каждом Сибирском регионе накоплено более 35 млн тонн золы и шлака.  Площадь занятых земель – более 1250 га. И хоть с отходами производственники работать не любят, тем не менее, было бы неразумно оставлять без внимания такой источник полезного сырья.

В конце концов, прогресс в области технологий должен рано или поздно привести нас к эффективной утилизации того хлама, что оставляют после себя наши предприятия.

Поэтому вопрос о том, каким способом лучше всего разгрести эти завалы, все равно решать придется. Как мы знаем, грядущий Шестой технологический уклад без решения вопросов экологии немыслим в принципе. И в этом плане технология производства низкотемпературного керамзита, разработанная в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН, по всем параметрам соответствует современным тенденциям.