Г.Саран, ШУТИС-ийн Материал судлалын төвийн захирал, дэд профессор, доктор (Ph.D), 

Р.Долгоржав, ШУТИС, Хэрэглээний шинжлэх ухааны сургуулийн ХИС-ын багш, МУ-ын мэргэшсэн инженер

Хөнгөн бетон (хийт бетон) нь маш сайн дулаан тусгаарлагч шинж чанартайгаас гадна маш сайн дуу чимээ тусгаарлагч бөгөөд эдэлгээ удаан байдаг. Иймээс энэхүү сүвэрхэг хөнгөн эрдэс материалыг барилгад өргөн хэрэглэдэг бөгөөд  үүний зэрэгцээ  олон улсад эрдэс түүхий эдийн нөөцийг зохистой ашиглах, хэмнэх үүднээс дахин боловсруулж хэрэглэх,  шинж чанарыг улам бүр сайжруулснаар барилгын эрчим хүчний үр ашгийг байнга дээшлүүлэхэд ихээхэн анхаарал хандуулж олон тооны туршилт судалгаа хийгдсээр байна. Ер нь бид стандартын шаардлагыг л хангаж байгаа бол “болоо” гэдэг үзэл баримтлалаас салж бүтээгдэхүүний шинж чанарыг сайжруулах чиглэлээр туршилт судалгааны ажлыг тасралтгүй хийснээр үйлдвэрийн эдийн засгийн чадавх болон хэрэглэгчдийн сэтгэл ханамжийг дээшлүүлэх боломж бүрдэх юм. 

Зураг 1. Дуу, дулаан тусгаарладаг сүвэрхэг хөнгөн бетон

Хэдийгээр бетонон эдлэл, хөнгөн бетон, тоосго бусад барилгын материалын технологи үйлдвэрлэл жигдэрсэн гэсэн ч бүтээгдэхүүний чанарыг сайжруулах, байгаль орчинд ээлтэй болгох чиглэлээр ажиллах шаардлага эн тэргүүнд тавигдаж байна.

Өнөөдрийн нийтлэлээрээ бид ХБНГУ-ын Фрауэнхофын институтын хийж буй судалгааны зарим нэг ажлыг жишээ авч танилцуулахыг зорилоо.

Фрауэнхофын институтын эрдэмтэн судлаачид хөнгөнбетоны дуу, дулаан тусгаарлах  шинж чанарыг оновчтой болгох, дахин боловсруулж хэрэглэх боломжийг нэмэгдүүлэх чиглэлээр туршилт, судалгаа хийж байгаа аж.

Материалын бат бэхэд сөрөг нөлөө үзүүлэлгүйгээр түүний дуу, дулаан тусгаарлах шинж чанарыг оновчтой болгох нь гол асуудал юм. Төрөл бүрийн эх үүсвэрээс түүхий эдийг ашигласнаар байгалийн гаралтай эрдэс түүхий эдийг хэмнэх, хөнгөн бетоныг хэрэглэсний дараа дахин боловсруулж ашиглахыг нэмэгдүүлэх зорилготой аж.

Ирээдүйд байгаль орчныг хамгаалах, барилгын хог хаягдлыг бууруулахад тавигдах шаардлага улам бүр өсөн нэмэгдэнэ. 

Хөнгөн бетоны хүлэмжийн хий ялгаруулалтыг бууруулахын тулд автоклавт бэхжсэн уг барилгын материалын эерэг шинж чанарт сөргөөр нөлөөлдөггүй, CO2 бага ялгаруулдаг эсхүл бүр огт ялгаруулдаггүй анхдагч түүхий эдийг ашиглах шийдлүүдийг судалж байна. Өөрөөр хэлбэл хийт бетоныг үйлдвэрлэхэд шаардлагатай 180-200°С-ын температур, 12-13 бар даралтыг үүсгэх ихээхэн эрчим хүч шаардлагатай. Эрчим хүчний хэрэглээ өндөр байна гэдэг нь СО2-ын ялгаруулалтын хэмжээ их байна гэсэн үг юм. Гэхдээ 800-1000°С-ын температурт шатаан гарган авдаг ердийн керамик тоосготой харьцуулахад үйлдвэрлэлийн үеийн эрчим хүчний хэрэгцээ тийм ч их биш байна. Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах нь маш чухал юм.

Энэ зорилгоор Фрауэнхофын институтын эрдэмтэн судлаачид хийт бетоны орц найрлагад элсний оронд аморф цахиурыг авч туршилт гүйцэтгэжээ.

Аморф хэлбэртэй цахиур нь байгалийн болон нийлэгжүүлэн гарган авсан гэсэн хоёр үндсэн хэлбэртэй байдаг. Нийлэгжүүлэн гарган авсан аморф цахиурт тунадасжсан цахиур, цахиурлаг гель болон коллоид цахиур зэрэг ордог бол байгалийн диатомит, опаль, цахиур чулуу зэрэг байна. 

Аморф цахиурыг гарган авахдаа эхлээд нунтагласан цахиурт металлыг хлоржуулах замаар цахиурын тетрахлорид болгон хувиргадаг. Дараа нь цахиурын тетрахлоридын дөл пиролизийн үр дүнд пиролит цахиур үүснэ. Их хэмжээний давсны хүчлийг шингээж, дахин боловсруулдаг байна.

Харин байгалийн аморф цахиур нь диатомуудын хуримтлалаас тунадасжиж үүсдэг байна.

Зураг 2. Аморф цахиур болон диатомын хурдасын REM-зургууд

Диатомууд гэдэг нь далай, намаг болон  гол мөрөнд тохиолддог нь ихэвчлэн нэг эст микроскопийн замаг бөгөөд эсийн хана нь аморф цахиураас бүрддэг. Эдгээр нь тунадас болон хуримтлагдсанаар диатомит, моронит эрдэсүүдийг үүсгэдэг гол эх үүсвэр болдог ажээ.

Аморф цахиурыг элсний оронд нэмснээр хийт бетоны автоклавын температурыг оновчлох боломжтой ажээ.

Хийт бетоныг автоклавын аргаар гарган авах үед түүхий эдэд агуулагдах эрдэс нь өөрчлөгддөг. Өөрөөр хэлбэл автоклавын процессоор тоберморит болон бусад кальцийн силикатын гидрат фазууд шинээр үүсдэг бөгөөд эдгээрийн бүтэц нь сүвэрхэг бүтцийг бий болгодог.

Тоберморитын эрдэс хэр түргэн үүсэх вэ гэдэг нь цахиурын оксид усанд хэр түргэн уусах вэ гэдэгтэй холбоотой. Тэгвэл ердийн хийт бетоны үйлдвэрлэлд цахиурын оксидын эх үүсвэр болгон элсийг хэрэглэдэг бөгөөд энэ нь усанд маш бага хэмжээгээр уусдаг. Харин аморф цахиур түргэн уусдаг байна.

Зураг 3. Кальцийн силикатын гидрат фазууд (CA, CA2, CA6)

Тэгвэл элсний оронд аморф цахиурыг авсан тохиолдолд автоклавын температурыг хэрхэн тохируулах вэ? Мөн үүний зэрэгцээ хөнгөн бетоны механик шинж чанар болон микробүтцэд хэрхэн нөлөөлөх вэ? зэрэг асуултанд хариулахын тулд температур болон шарах хугацааг өөрчлөн туршилтуудыг гүйцэтгэсэн байна. Ингээд үр дүнг эрдэсийн найрлага тодорхойлох болон шахалтын бат бэхийг тодорхойлж үзүүлсэн байна.

Дараах зургаар ердийн элс болон аморф цахиурыг авч хийт бетон гарган аваад шахалтын бат бэхийг харьцуулан үзүүлжээ.

Зураг 4. Хийт бетоны бат бэх болон температурын хамаарал

Дээрх үр дүнгээс харахад аморф цахиурыг нэмснээр эрдэс үүсэлт идэвхжиж шахалтын бат бэхийн өсөлт явагдсан нь харагдаж байна. Мөн илүү бага температурт шахалтын бат бэх нь өссөн үзүүлэлттэй байна. Ингэснээр хамгийн их энерги шаардагддаг шарах температур болон хугацааг бууруулсан байна. Бат бэх нь сайжраад зогсохгүй дуу болон дулаан дамжуулалт нь буурсан аж.

Үүний зэрэгцээ илүү өндөр бат бэхтэй хийт бетоныг барьцалдуулах материалын агууламж багатайгаар гарган авсанаар үнийн хувьд мөн буурчээ. Энэхүү арга нь байгалийн түүхий эд болох элсийг хэмнэхийн зэрэгцээ эрчим хүчний хэмнэлт гарган хүлэмжийн хийг бууруулах ач холбогдолтой технологи болсон бөгөөд энэхүү аргын еюропын патентыг авчээ. Мөн энэхүү аргаар гарган авсан хийт бетоны хаягдалыг үйлдвэрлэлд ашиглах бүрэн боломжтой нь бас нэг давуу тал ажээ.