Для изучения возможности получения строительных материалов на основе грунтов и жидкостекольного вяжущего автором была проведена серия исследований.
Цель проводимых исследований — определение возможности получения плотных и пористых строительных материалов на основе рыхлых грунтов и отходов производств на жидкостекольном вяжущем, обладающих достаточной степенью атмосфероустойчивости, водостойкости и высокими показателями механической прочности, пригодных для изготовления несущих и ограждающих (армированных и неармированных) конструкций зданий, а также изделий для их внутренней и наружной отделки, без применения длительной тепловой и других видов обработки.
Отсутствие в литературных источниках данных, подтверждающих возможность решения данной проблемы, в значительной степени усложняло работу в этой области.
Усложняющими обстоятельствами являются: легкая растворимость жидкого стекла в воде, различие его физико-химических свойств в зависимости от модуля, удельного веса и химического состава, значительное отличие изучаемых заполнителей по физическому и химическому составам.
Для разрешения поставленной проблемы необходимо следующее.
1. Определить характер добавок к жидкому стеклу, позволяющих получить на его основе водостойкие строительные материалы, а также методы введения этих добавок.
2. Решить возможность применения рыхлых грунтов, отходов производств и жидкого стекла для получения плотных (трамбованных) строительных материалов — грунтосиликатов.
С этой целью необходимо определить: оптимальные модули растворимого стекла для различных грунтов и оптимальный расход вяжущего; физико-химические свойства грунтосиликатов; влияние различных добавок на эти свойства; возможность армирования грунтосиликатов, а также простейшие методы химической и тепловлажностной обработки, позволяющие сократить сроки твердения грунтосиликатов.
3. Выяснить возможность получения вспененных (пористых) строительных материалов — пеногрунтосиликатов на основе рыхлых грунтов и отходов производств без их помола и применения длительной высокотемпературной сушки или обжига.
В этом случае необходимо определить: методы получения устойчивой пены, позволяющей применять мелкие заполнители в их естественном состоянии (без помола); физико-химические свойства вспененных материалов в зависимости от примененного для их изготовления заполнителя и количества вяжущего; методы химической и тепловлажностной обработки пеногрунтосиликатов.
4. Разработать рекомендации по технологии изготовления несущих и ограждающих конструкций, а также возведению зданий из этих конструкций.
При этом ставилась задача: разработать простейшую технологию, не требующую сложного оборудования, больших капитальных вложений, позволяющую значительно сократить длительность технологического 'цикла без применения обжига и автоклавной обработки.
Сопутствующими проблемами являлись: исследование возможности применения растворимого стекла для изготовления строительных конструкций не в виде раствора жидкого стекла, а в виде вибромолотого порошка силикат-глыбы и гидратированного силиката, а также возможности получения на основе растворимого стекла и различных добавок вяжущего, твердеющего в воде.
Для решения поставленных проблем необходимо изучить большой круг вопросов. По этой причине настоящая работа не претендует на полное решение этих проблем, однако может дать ответ о принципиальной возможности их разрешения.
Особенность методики проводимых испытаний определилась основными свойствами растворимого стекла, являющегося воздушным вяжущим и тем, что изготовляемые на его основе изделия набирают прочность в воздушно-сухих условиях. Для ускорения процесса твердения и придания водостойкости применяется длительная высокотемпературная сушка или обжиг.
Поэтому следовало определять изменение физических свойств материалов при воздушном и водном их хранении, а также сроки приобретения ими водостойкости в зависимости от методов тепловой или тепловлажностной обработки, применяемой при изготовлении образцов, их длительности, от количества и характера вводимых добавок. Это сказалось на количестве испытуемых образцов и отдельных испытаний, что повлияло на выбор размеров образцов.
Сроки испытаний в зависимости от их цели устанавливались в каждом отдельном случае определенные.
Количество образцов для каждого вида и срока испытаний: три кубика, четыре стандартные восьмерки и четыре балочки размером 4X4X16 см.
Размеры кубиков принимались для различных видов испытаний разные. В тех случаях, когда можно было ограничиться лишь относительной величиной предела прочности при сжатии и абсолютные показатели не имели решающего значения, кубики изготовлялись размером 2X2X2 см.
Так, например, такой размер образцов принимался при определении влияния различных добавок на прочность материалов, изготовленных на жидком стекле, а также методов их введения, для чего необходимо было в короткий срок изготовить более 3000 образцов. В остальных случаях кубики изготовлялись размером 7,07X7,07X7,07 см.
Несмотря на некоторую относительность данных, получаемых при испытании восьмерок, в результате большой концентрации напряжений вследствие резкого сужения шейки, из соображений возможности использования имеющихся данных испытаний материалов на различных вяжущих, применялись все же образцы указанной формы. Освобождение образцов от форм производилось: из плотных трамбованных масс — сразу после их изготовления, из вспененных масс — после приобретения ими достаточной прочности, позволяющей сохранять форму через 1—16 часов.