В суровых климатических условиях, например, в Сибири, дома необходимо строить из морозостойких материалов. Но для их производства необходимо качественное сырьё. Если в регионе его нет, то кирпичи для строительства приходится привозить из соседних областей. Исследователи из Братского университета в Иркутской области разработали добавки, которые позволяют повысить качество местной горной породы, закарбонизированного суглинка, и сделать его пригодным для производства морозостойких кирпичей. Добавки получены из отходов лесохимической и металлургической промышленности, и поэтому практически ничего не стоят.

Керамика, сделанная из закарбонизированного суглинка, обладает низкой прочностью. Исследователи предложили органоминеральную добавку, которая при обжиге армирует внутренние стенки полостей керамического изделия, а также связывает оксиды кальция и магния, содержащиеся в суглинке. В качестве минерального компонента используется побочный продукт городского завода ферросплавов – пыль, состоящая из оксида кремния с примесью углерода и оксидов металлов. Органический компонент, омылённые жирные кислоты – это побочный продукт, который образуется при сульфатной варке целлюлозы. Другой возможный вариант – применение в качестве органического компонента угольной пыли.

Исследователи изготовили образцы керамики с различным содержанием комплексных добавок, и исследовали их механические свойства. Они продемонстрировали, что использование обоих добавок снижает плотность кирпича (благодаря выгоранию органической части), а полученные полости улучшают его теплоизоляционные свойства. Прочность кирпичей, изготовленных из закарбонизированного суглинка без добавок, снижается при насыщении материала водой. Керамика, изготовленная с применением органоминеральных добавок, в водонасыщенном состоянии становится прочнее.

«Вероятно, в этих условиях формируются минеральные фазы (силикаты и алюмосиликаты кальция), способные к гидратному твердению. При увлажнении происходит их гидратация и упрочнение стенок пор материала, – поясняют авторы. – Это подтверждается результатами испытаний на морозостойкость, где зафиксирован прирост прочности материала после 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии».

Авторы отмечают, что внедрение предложенного ими метода на керамических предприятиях не только повысит морозоустойчивость кирпичей, но и снизит экологическую напряжённость в регионе, так как позволит избавиться от 4000 тонн пыли – побочного продукта металлургического производства.