Дэлхий даяар судлаачид байгальд ээлтэй барилга барих шийдлийг хайж байна. Хамгийн сүүлийн үеийн тооцоогоор дэлхийн нийт нүүрсхүчлийн хийн ялгаралтын тав орчим хувийг бетоны үйлдвэрлэлээс үүдэлтэй гэсэн судалгааны үр дүн гарчээ. Байгаль орчны өөр нэг гамшгийн хэмжээний асуудал нь дэлхий даяар жил бүр найман сая гаруй тонн хуванцар хог хаягдал гарч байгаль орчныг бохирдуулахын зэрэгцээ гол мөрнөөр дамжин далай руу урсаж ордог байна.

Зураг 1. Хуванцрын хаягдал байгаль орчныг бохирдуулж байна

Иймээс томоохон хот суурин газруудад тулгараад байгаа нэн түрүүний шийдвэрлэх асуудлуудын нэгэнд хог хаягдлаас үүдэлтэй байгаль орчны бохирдол орж байна. 

Монгол улсын хэмжээнд жилд 1,2 сая тонн хог хаягдал гарч байгаагийн 20% буюу 240 000 тонн нь гялгар уут, хуванцар сав болон шил байдаг байна. Бид судалгааны ажилдаа хаягдал гялгар уутыг ашиглан шөрмөслөг дүүргэгчтэй хөнгөн бетоны дэвшилтэт технологийг өөрийн оронд нэвтрүүлэх боломжийг судалж үзлээ. Гадаадын өндөр хөгжилтэй орнууд хөнгөн бетоны бат бэхийг сайжруулахын тулд шөрмөслөг, утсархаг хөнгөн нэмэлтийг арматур маягаар хэрэглэдэг ба энэхүү материалыг үйлдвэрийн аргаар гарган авдаг байна. 

Уг утсархаг, шөрмөслөг материалыг полипропилен, ган утсархаг зэрэг материалыг ашиглан гарган авдаг бөгөөд тухайн бетонон эдлэл болон зориулалтаас хамаарч бетоны галын тэсвэрлэлтийг сайжруулах, цутгасан эдлэлийн бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх, суултын ан цавыг бууруулах, суналтын бат бэхийг өсгөх, цохилтод тэсвэртэй байдлыг сайжруулах зэрэг олон давуу талуудтай байна. 

Утсархаг нэмэлтийг цутгамал бетон эдлэл, бэлэн хийц эдлэл, хонгил замын дотор талыг бэхжүүлэхэд, ландшафтын зориулалттай бетон эдлэл, үйлдвэрийн шал, хөдөө аж ахуйн зориулалттай байгууламжид, далайн дэргэдэх барилга байгууламжид болон замын барилга байгууламж, суурь, замын хавтан, эстрих, тусгай зориулалтын шал зэрэгт өргөнөөр ашигладаг байна.

Зураг 2. Бетонд хэрэглэгдэг үйлдвэрлэлийн аргааг гарган авсан полипропилен утсархан материал

Манай оронд химийн үйлдвэрлэл хөгжөөгүй учраас ийм төрлийн нэмэлтийг үйлдвэрлэх боломжоор бага юм. Иймд ШУТИС-ийн Материал судлалын төвийн эрдэмтэд Эрдэнэт уулын баяжуулах үйлдвэрийн хаягдал цагаан тоос болон хаягдал гялгар уутыг ашиглан хөөсөн бетон гарган авах судалгааг гүйцэтгэсэн. Эрдэнэтийн  уулын баяжуулах үйлдвэр нь жилд 36 сая тонн хүдэр боловсруулдаг бөгөөд байгуулагдсан цагаасаа эхлэн нийт 667 сая тонн хаягдал цагаан тоос үйлдвэрлэн хаягдлын сан байгуулсан байна. Уг сангийн далангийн өнгөн хэсгийн урт нь 3 км , өндөр нь хамгийн гүн хэсэгтээ 90 метр хүрчээ. 

Зураг 3. Эрдэнэт УБҮ-ийн хаягдал цагаан тоосны сан ба байгаль орчин

Энэхүү далан дахь цагаан тоос нь байгаль орчин болон хүний эрүүл мэндэд сөргөөр нөлөөлдөг учраас олон эрдэмтэд энэ хоёрдогч түүхий эдийг ашиглах судалгааны ажлыг гүйцэтгэдэг. Өнөөдөр манай улсын барилгын практикт төмөр бетон цутгамал технологи нэвтэрч барилгын ханын  дүүргэгч материалд ихэвчилэн хөнгөн блок, автоклавын болон автоклавын бус хөнгөн бетоныг хэрэглэж байна.

Хөөсөн буюу пенобетоны хамгийн гол давуу шинж чанар нь сүвэрхэг бүтэцтэй бөгөөд хийт бетонд хий үүсгэхдээ дэгдэмхий чанараараа дээш чиглэсэн байрлалаар нэвт байрлалтай агаарын сувгуудыг бүтцэдээ үүсгэсэн байдаг. Харин пенобетоны дотор жигд тархан байрласан агаарын бөмбөлгүүд нь хаалттай, нэг нэгээсээ тусгаарлагдсан байдаг. Энэ чанар нь дулаан болон дуу тусгаарлах чадварт сайнаар нөлөөлдөг. 

Зураг 4. Пенобетоны бүтэц ба пенобетон эдлэл

Эрдэнэт Уулын Баяжуулах Үйлдвэрийн хаягдал цагаан тоос, гялгар уут зэргийг ашиглан стандартын шаардлага хангасан, дулаан тусгаарлалт сайтай хөөсөн бетон гарган авснаар байгалийн цэвэр түүхий эдийг хэмнэх хог хаягдлыг бууруулан, байгаль орчинд ээлтэй эко бүтээгдэхүүн гарган авах боломж бүрдэж байгаа юм. 

Уг судалгааны ажилд БНХАУ-ын 400 маркийн цементийг үндсэн түүхий эдээр, харин дүүргэгчээр нь Эрдэнэт уулын баяжуулах үйлдвэрийн цагаан тоос, хаягдал гялгар уутыг 4 найрлагаар сонгон авч хөөс үүсгэгчээр нь ОХУ-ын ПС-2000 техникийн шингэн хөөсийг ашиглан туршилтаа явуулсан.

Судалгаанд ашигласан цагаан тоосны физик механик шинж чанарыг тодорхойлоход асгаасан нягт нь  1,58 г/см³, нягт нь 2,62 г/см³,  чийглэг нь 1,6 %, ус шингээлт нь 0,8-1,3% тус тус байв. Цагаан тоосыг нэмэлт нунтаглалтгүйгээр авч харин 0,9 мм-ийн шигшүүрээр шигшин авч ашигласан. Өөрөөр хэлбэл томоохон чулуулгаас нь салгаад нэмэлт боловсруулалт хийгээгүй болно. 

Зураг 5. Судалгаанд ашигласан Эрдэнэтийн УБҮ-ийн цагаан тоос

Эрдэнэтийн УБҮ – ийн хаягдал  цагаан тоосны химийн найрлагыг тодорхойлсон бөгөөд хүснэгт 1-р үзүүллээ.

                                                 Хүснэгт 1. Эрдэнэтийн УБҮ – ийн хаягдал  цагаан тоосны химийн найрлага

Баяжуулалтын хаягдал нь химийн найрлагаараа нэг их хэлбэлзэлгүй байгаа нь дээрх хүснэгтээс харагдаж байна. Эрдэс зүйн найрлагыг тодорхойлоход найрлагад нь кварц ( 52-56 %) зонхилон, багагүй хээрийн жонш ( 35-45 %), бага зэрэг шаварлаг мөн төмрийн сульфид агуулагдаж байна. Хаягдал гялгар уутыг 1 см орчим урттай, 0,5 см орчим өргөнтэйгөөр жижиглэн авч хэрэглэсэн.

Зураг 6. Гялгар уутыг 1 см урттай, 0.5 см өргөнтэй жижиглэсэн

Үүнээс урт болон өргөн тохиолдолд бетон зуурагчны хутгууртай орооцолдох, мөн хөөсийг бетон бэхжихээс өмнө сууж хүнд болох зэрэг сөрөг үзэгдлүүд ажиглагдсан учраас дээрх хэмжээтэй авч ашиглалаа. 

Хөөсөн бетоны үлгэрийг дараах технологийн бүдүүвчийн дагуу бэлтгэлээ. 

Үүнд: Хөөсөн бетоныхоо үлгэрийг бэлдэхдээ цемент, цагаан тоос, гялгар уутыг найрлагын дагуу жигнэн аваад эхлээд хуурай хольц бэлтгэсэн. Үүний дараа зуурмаг бэлтгэх усандаа хөөс үүсгэгч ПС-2000 техникийн шингэн хөөсийг нэмээд богино хугацаанд гараар хутган сайтар холив. Дараа нь урьдчилан бэлтгэсэн хуурай хольц дээрээ хөөстэй усаа нэмж бетон зуурагчаар 5 минут зуурч хөөсөн зуурмагийг гарган авсан. Ингэж бэлэн болсон зуурмагийг 10см х 10см х10 см хэмжээтэй хэвэнд хэвлээд нэг өдөр бэхжүүлсний дараа хэвнээс нь салган хатаасан болно. 

Зураг 7. Туршилтад хэрэглэсэн пенобетоны үлгэр бэлтгэсэн технологийн бүдүүвч

Дээрх технологийн бүдүүвчийн дагуу бэлтгэсэн хөөсөн бетоны үлгэрийн шахалтын бат бөхийг 3, 7 болон 28 хоногийн дараа тодорхойлоход 59%-ийн цагаан тоос, 40%-ийн цементтэй үлгэрийн шахалтын бат бөх нь 3 хоногийн дараа 1,45 МПа, 7 хоногийн дараа 8,65 МПа байсан бол 28 хоногийн дараа 9,31 МПа болсон байна. 

Зураг 8. 3,7 ба 28 хоногийн шахалтын бат бөхийг тодорхойлсон үр дүн, МПа

Найрлага 2 буюу 54%-ийн цагаан тоос, 45%-ийн цементтэй үлгэрийн шахалтын бат бөх нь 4.57 МПа, 7.79 МПа болон 11.53 МПа болсон байна. Найрлага 3 буюу 49%-ийн цагаан тоос, 50%-ийн цементтэй үлгэрийн шахалтын бат бөх нь 8.07 МПа, 8.26 МПа болон 12.44 МПа болсон байна. 

Найрлага 4 буюу 44%-ийн цагаан тоос, 55%-ийн цементтэй үлгэрийн шахалтын бат бөх нь 3 хоногийн дараа 8.94 МПа, 7 хоногийн дараа 11.89 МП а байсан бол 28 хоногийн дараа 12.77 МПа болсон нь хамгийн өндөр үзүүлэлттэй байлаа.

Шахалтын бат бөх үзсэн үр дүнгээс харахад массын найрлага дах цементийн орц нэмэгдэхэд шахалтын бат бөх өсөж байгаа нь харагдаж байна. Уг хөөсөн бетон нь шөрмөслөг, утсархаг дүүргэгч агуулсан учраас шахалтын бат бөхийг нь үзэх үед хагарч бутарч унахгүй барьцалдаж тогтсон байгаа нь ажиглагдсан. Хөөс үүсгэгч нь гадаргуугийн идэвхтэй бодис учраас бетоны зуурмагт сүвэрхэгжилтийг жигд тархааж өгсөнөөс гадна мөн шөрмөслөг дүүргэгч буюу гялгар уутыг зуурмагт жигд тархах нөхцөлийг нь бүрдүүлж өгснийг зураг 9-с харж болно.

Зураг 9. Хөөсөн бетоны шахалтын бат бөхийг шалгасан байдал ба сүвэрхэгжилт

Хөөсөн бетоны эзлэхүүний цулыг мөн 3, 7 болон 28 хоногийн дараа тодорхойлсон бөгөөд үр дүнг нь 10-р зургаар үзүүллээ. Найрлага 1 буюу 59%-ийн цагаан тоос, 40%-ийн цементтэй үлгэрийн эзлэхүүний цул нь 3 хоногийн дараа 0.39 г/см³, 7 хоногийн дараа 0.48 г/см³ байсан бол 28 хоногийн дараа 0.49 г/см³ байна. Найрлага 2 буюу 54%-ийн цагаан тоос, 45%-ийн цементтэй үлгэрийн эзлэхүүний цул нь 0.51 г/см³, 0.53 г/см³ болон 0.46 г/см³ болсон байна. Найрлага 3 буюу 49%-ийн цагаан тоос, 50%-ийн цементтэй үлгэрийн эзлэхүүний цул нь 0.53 г/см³, 0.47 г/см³ болон 0.5 г/см³ байна. Харин найрлага 4 буюу 44%-ийн цагаан тоос, 55%-ийн цементтэй үлгэрийн эзлэхүүний цул нь 3 хоногийн дараа 0.50 г/см³, 7 хоногийн дараа 0.49 г/см³ байсан бол 28 хоногийн дараа 0.51 г/см³ болсон байна.

 Зураг 10. Эзлэхүүний цулыг тодорхойлсон үр дүн 3,7ба 28хоногийн дараа, г/см³ 

Эндээс харахад 28 хоногийн дараа найрлага 2 буюу 54% цагаан тоос агуулсан массын эзэлхүүний цул нь хамгийн бага буюу 0,46 г/см³ байна. Мөн бат бөхийн хувьд 28 хоногийн дараа 11,53 МПа байгаа нь хангалттай сайн үзүүлэлт байна. 

Иймээс цаашдын судалгааны ажилдаа 54%-ийн цагаан тоос агуулсан найрлагыг авч шөрмөслөг дүүргэгч буюу гялгар уутны хэмжээг янз бүрийн хэмжээтэйгээр авч туршилт явуулахаар шийдлээ. Үүний тулд шөрмөслөг дүүргэгчийн хэмжээг 0,5%, 1%, 1,5% болон 2%-иар авч хөөсөн бетонон үлгэрийг дээрх технологийн бүдүүвчийн дагуу бэлтгэн авч ашиглана. Монгол орны хоёрдогч түүхий эд ашиглан, дэвшилтэт технологиор стандартын шаардлага хангасан хөөсөн бетон гарган авах боломжтой байна гэж үзлээ.