Учёные запатентовали способ производства кирпичей из общедоступного сырья

В БГТУ им. В. Г. Шухова запатентовали способ получения неавтоклавного силикатного кирпича из глинистых пород, которые ранее не применялись в строительной практике. Авторы разработки — член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, заведующий кафедрой строительного материаловедения, изделий и конструкций Валерий Лесовик и кандидат технических наук, доцент кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций Александр Володченко. 

«Для получения силикатных материалов мы используем глинистые породы, которые до настоящего времени не применялись в строительной практике ввиду того, что они не соответствуют существующим нормативным документам. И, соответственно, службы, которые занимаются поиском и разведкой сырья, не берут их во внимание и не используют. Существующая глина только на 5-7% используется для получения керамики, цемента и так далее. А есть большое количество глинистых пород, которые не удовлетворяют требованиям нормативных документов и поэтому не используются, но в силу своего вещественного состава они могут быть пригодны для получения неавтоклавных силикатных материалов», — рассказал Валерий Лесовик.

В чём суть разработки

Инновационный способ производства неавтоклавного силикатного кирпича (и других силикатных материалов) с использованием широко распространенных и ранее неиспользуемых глинистых пород предназначен для создания высококачественных строительных материалов (кирпич, теплоизоляционные, звукоизоляционные, конструкционные блоки) с меньшими затратами энергии.

Состав этих глин сам по себе позволяет материалу отвердевать в «мягких» условиях. Вместо дорогостоящего кварцевого песка, требующего обработки в автоклаве при высоком давлении и температуре, технология практически на 100% использует определённые глинистые породы, которые обрабатываются при помощи только атмосферного давления и при значительно более низких температурах до 100°C по сравнению с автоклавным методом (200°C, 10 атмосфер, 12 часов).

Таким образом, новая технология позволяет выпускать качественные кирпичи из обычной глины, которая раньше считалась «браком» и просто лежала под ногами, а также организовать небольшое производство в нужном регионе или даже селе, не строя больших комбинатов.

Разработка прошла лабораторные исследования и научное обоснование (докторская диссертация). Получен патент на изобретение, правообладатель — БГТУ имени Шухова. 

Научные исследования, лежащие в основе разработки (включая работы, связанные с патентом), финансировались за счёт грантов Российского научного фонда (РНФ). 

Как возникла идея

Существующее производство силикатных материалов требует огромных затрат энергии на автоклавирование. Многие существующие автоклавы на заводах выработали свой ресурс, а ремонт или замена крайне дороги и сложны. Разработка белгородских учёных значительно снижает высокие капитальные затраты, так как строительство заводов с автоклавами требует многомиллиардных инвестиций и сложного импортного оборудования, что особенно критично в условиях санкций.

Кроме того, решается вопрос ограниченности сырьевой базы, поскольку традиционная технология зависит от кварцевого песка, месторождения которого есть не во всех регионах. Огромные запасы (около 95-97%) глинистых пород не используются в строительстве из-за несоответствия устаревшим нормативам, становясь «балластом», соответственно новый подход решает проблему нерационального природопользования.

Есть ли аналоги

Непосредственно по данной технологии использования низкокачественных глин для неавтоклавных силикатных материалов разработка является первопроходческой в мировой практике. Исследования глинистых пород в целом велись давно (еще в 30-40-е годы XX века), но фокус был только на «чистых» глинах, пригодных для керамики или цемента. Эти глины не подходили для целей данной технологии, и исследования по их использованию в силикатных материалах не получили развития.

Кому полезна разработка

Предлагаемый способ получения неавтоклавного силикатного кирпича из глинистых пород будет востребован в строительной индустрии и производстве стройматериалов для получение качественных материалов (кирпич, блоки) с улучшенными свойствами (прочность некоторых материалов может даже увеличиваться со временем). Разработка предлагает существенное снижение себестоимости производства за счёт дешевого сырья и низких энергозатрат. Кроме того, создаётся возможность локализации производства.

«Дело в том, что не в каждом регионе страны у нас есть месторождения того же кварцевого песка, используемого для традиционных силикатных материалов. А вот эти вот глинистые породы, которые мы предлагаем использовать, они распространены у нас повсеместно, то есть на всей территории. Практически в каждом регионе страны есть они, в том числе и в зарубежных государствах. И мы можем в каждом регионе организовать производство, в том числе в условиях как малого, так и среднего бизнеса, потому что не требуется больших каких-либо капитальных вложений, именно для неавтоклавной технологии», —  считает Александр Володченко.

Ещё одно преимущество разработки — продление срока службы существующих автоклавов: на действующих заводах технология позволяет снизить давление и температуру в автоклавах, уменьшая нагрузку и продлевая их ресурс. Проект также имеет большое значение для геологоразведки и добывающей отрасли, способствуя созданию нового класса полезных ископаемых из ранее невостребованных глинистых пород и создавая стимул для разработки новых методик поиска и разведки таких месторождений.

Более рациональное использование природных ресурсов, вовлечение в оборот огромных запасов глин и снижение углеродного следа за счёт резкого уменьшения энергопотребления благоприятно отразится на экологии.

Развитие проекта

В ближайших планах авторов проекта согласовать нормативные документы с профильными департаментами для признания глинистых пород сырьём и передать методики геологам для разработки новых технологий поиска и разведки месторождений этого нового типа сырья. Разработчики активно ищут индустриальных партнеров как в России, так и за рубежом для пилотного внедрения технологии и создания первых производственных линий.