Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛАХ





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

Силикатные материалы и изделия автоклавного твердения пред­ставляют собой искусственные строительные конгломераты на основе известково-кремнеземистрго (силикатного) камня, синтези­руемого в процессе автоклавной обработки под действием пара при высокой температуре и повышенном давлении. Одним из основных компонентов сырьевой смеси, из которой формуются изделия, слу­жит известь, которая обладает большой химической активностью к кремнезему при термовлажностной обработке. Именно поэтому вторым основным компонентом сырьевой смеси является кварце­вый песок или другие минеральные вещества, содержащие кремне­зем, например шлаки, золы ТЭЦ и др. Чтобы химическое взаимо­действие проходило достаточно интенсивно, кремнеземистый компонент подвергают тонкому измельчению. Чем более тонким будет измельченный песок, тем выше должно быть относительное содержание извести в смеси. В качестве других компонентов могут быть также введены заполнители в виде немолотого кварцевого пес­ка, шлака, керамзита, вспученного перлита и т. п. Непременным компонентом во всех смесях выступает вода.

К числу автоклавных силикатных изделий относят силикатный кирпич, крупные силикатные блоки, плиты из тяжелого силикатно­го бетона, панели перекрытий и стеновые, колонны, балки и пр. Легкие заполнители позволяют понизить массу стеновых панелей и других элементов. Силикатные изделия выпускают полнотелыми или облегченными со сквозными или полузамкнутыми пустотами. Особое значение имеют силикатные ячеистые бетоны, заполненные равномерно распределенными воздушными ячейками, или пузырь­ками. Они могут иметь конструктивное и теплоизоляционное назна­чение, что обусловливает форму и размеры изделий, их качествен­ные показатели.

Изделия приобретают свойства, необходимые для строительных материалов, после автоклавной обработки, в процессе которой об­разуется новый известково-кремнеземистый цемент с характерными для него новообразованиями гидросиликатов кальция и магния, а также безводных силикатов.

Возможность образования в автоклаве камневидного изделия была установлена в конце XIX в., но массовое производство сили­катных изделий, деталей и конструкций, особенно типа бетонов, было впервые организовано в нашей стране. Технология их изго­товления механизирована и в значительной мере автоматизирована, что обеспечивает получение более дешевой продукции по сравне­нию с цементными материалами и изделиями. Эффективные иссле­дования в этом направлении были выполнены П.И. Боженовым, А.В. Волженским, П.П. Будниковым, Ю.М. Буттом и др. Было по­казано, что при автоклавной обработке образуются наиболее устой­чивые низкоосновные гидросиликаты с соотношением CaO:SiO2 в пределах 0,8—1,2, хотя на промежуточных стадиях отвердевания возможны и более высокоосновные химические соединения. П.И. Боженов, отмечая «технический синтез» цементирующей связ­ки в автоклавном конгломерате, состоящей из смеси гидросилика­тов, полагает, что химическое сырье должно удовлетворять опреде­ленным требованиям. Оно должно быть высокодисперсным с удельной поверхностью порошка в пределах 2000—4000 см2/г, по возможности аморфным, стеклообразным. Химически активное сы­рье обеспечивает не только образование цементирующей связки в j автоклавном конгломерате, но и ряд технологических свойств сырьевой смеси (формуемость изделий, ровность их поверхности, транс­портабельность и др.). Но не только химические и физико-химиче­ские процессы влияют на формирование структуры и свойств силикатных материалов при автоклавной обработке. А.В. Волженский первым обратил внимание на изменение тепловлажностных условий при автоклавной обработке и их влияние на качество изде­лий. В связи с этим было принято выделить три этапа в автоклавной обработке: наполнение автоклава и изделий паром до заданного максимального давления; спуск пара; извлечение изделий из авто­клава.

Полный цикл автоклавной обработки, по данным П.И. Божено-ва, слагается из пяти этапов: впуск пара и установление температу­ры 100°С; дальнейшее повышение температуры среды и давления пара до назначенного максимума; изотермическая выдержка при постоянном давлении (чем выше давление, тем короче режим автоклавизации); медленное и постепенное нарастание скорости сниже­ния давления пара до атмосферного, а температуры — до 100°С; окончательное остывание изделий в автоклаве или после выгрузки их из автоклава. Оптимальный режим, т. е. наилучшие условия по величине давления пара, температуры и продолжительности всех стадий обработки, обусловливается видом сырья, хотя по экономи­ческим соображениям всегда стремятся к быстрому подъему и мед­ленному спуску давления.

Формирование микро- и макроструктуры силикатного изделия в автоклаве происходит на различных стадиях обработки. Механизм отвердевания известково-песчаного сырца до камневидного состоя­ния выражается в том, что вначале образуется известково-кремнезе-мистое цементирующее вещество как продукт химического взаимо­действия основных компонентов в смеси в условиях повышенных давлений и температур. Согласно одной из теорий (П.П. Будникова, Ю.М. Бутта и др.), образование цементирующего вещества проис­ходит через предварительное растворение извести в воде. Так как растворимость извести с повышением температуры понижается, то постепенно раствор становится насыщенным. Но с повышением температуры возрастает растворимость тонкодисперсного кремне­зема. Так, например, с повышением температуры с 80 до 120°С рас­творимость кремнезема возрастает (по данным Кеннеди) почти в 3 раза. Поэтому при температуре 120—130°С известь и кремнезем, находясь в растворе, взаимодействуют с образованием гелеобраз-ных гидросиликатов кальция. По мере дальнейшего повышения температуры новообразования укрупняются с возникновением заро­дышей и кристаллической фазы, а затем и кристаллических срост­ков. При избытке извести возникают сравнительно крупнокристал­лические двуосновные гидросиликаты кальция типа C2SH(A) и Са3SH2, а после полного связывания извести и в процессе перекрис­таллизации возникают более устойчивые микрокристаллические низкоосновные гидросиликаты кальция типа CSH(B) и C5S6H5 (то­берморит). Кристаллизация происходит вокруг зерен кварца и в межзерновом пространстве; сопровождается срастанием кристалли­ческих новообразований в каркас с дальнейшим его упрочнением и обрастанием.

Согласно другой теории, образование микроструктуры вяжуще­го происходит не через растворение извести и кремнезема, а в твер­дой фазе под влиянием процесса самодиффузии молекул в условиях водной среды и повышенной температуры. Имеется и третья теория (А.В. Саталкин, П.Г. Комохов и др.), допускающая образование микроструктуры вяжущего в результате реакций в жидкой и твер­дой фазах.

Большую пользу в формировании структуры и свойств силикат­ных камня и материалов оказывают вводимые в смеси добавочные вещества (добавки), выполняющие функции ускорителей процессов образования гидросиликатов кальция или магния, кристаллизации новообразований, модификаторов свойств и структуры. В целом в составе силикатного камня преобладают низкоосновные гидросили­каты кальция, имеющие тонкоигольчатое или чешуйчатое микро­кристаллическое строение CSH(B) и тоберморит C5S6H5. В высоко­известковых смесях в результате синтеза образуется гиллебрандит 2СаО∙Si02∙Н2O (т. е. C2SH).

 

Рис. 9.28. Зависимость прочности силикатного камня от соотношения масс известкового теста (Ит) и молотого песка (Пм), а также от состава смеси:

1 — 20:80; 2 — 40:60; 3 — 60:40; 4 — 80:20. В числителе количество извести, в знаменателе — количество моло­того песка (помола), взятых по массе

 

Оптимальная струк­тура силикатного мате­риала формируется при определенном количестве известково-кремнеземи-стого цемента и минима­льном соотношении его фазовых составляющих. В свежеизготовленном конгломерате дисперсион­ной средой (с) служит из­вестковое тесто (Ит), а в качестве твердой дисперс­ной фазы (ф) выступает молотый кремнеземистый (песчаный) компонент (Пм). Активность (проч­ность) известково-кремнеземистого вяжущего веще­ства оптимальной структуры после автоклавной обработки, как и другие свойства силикатного материала, зависит от величины соот­ношения Ит: Пм (по массе). Результаты экспериментальных исследо­ваний показали, что пределы прочности при сжатии, на растяжение при изгибе, средняя плотность и другие показатели свойств силикат­ного камня принимают эк­стремальные значения при некотором минимальном соотношении с*/ф = ИT*/ПМ (рис. 9.28). В полном соот­ветствии с формулой (3.4) прочность силикатного конгломерата Rc = R*/x, где R* - прочность авто­клавного силикатного кам­ня оптимальной структу­ры; х = Итм : И*/Пм = δ/ δ* — отношение усред­ненных толщин пленок из­весткового теста соответст­венно в вяжущем веществе конгломерата и в вяжущем веществе оптимальной структуры; n — показатель степени, зависит от качест­ва исходных материалов.

 

Рис. 9.29. Зависимость прочности мелкозерни­стого силикатного бетона от соотношения масс известково-кремнеземистого вяжущего и песка:

1 — 80:20; 2 — 60:40; 3 — 40:60; 4 — 30:70; 5 — 20:80; б — 17:83. Составы изготовлялись: 1,2,3 — с примене­нием керамдора; 4, 5, 6 — с применением гранитного щебня. Кривые оптимальных структур I, II и Ш относят­ся к бетону соответственно с применением гранитного щебня, керамдора и только местного карьерного песка

 

Выполненные исследования силикатного камня и силикатного конг­ломерата на примерах бетонов мелко- и крупнозернистых (рис. 9.29) показали, что при оптимальных структурах их свойства полностью подчиняются общим закономерностям ИСК.

Кроме кремнеземистого сырьевого материала, можно использо­вать в производстве автоклавных изделий распространенные мало­кварцевые виды сырья — полевошпатовые, глинистые, карбонатные пески, а также шлаки и другие побочные продукты промышленности. Минералы малокварцевого сырья, растворившись в условиях автоклавирования, становятся активными компонентами, не уступающи­ми по растворимости кварцу. Их активность зависит от размеров радиусов анионов и катионов, входящих в их состав. В автоклаве фор­мируется новое вяжущее (безобжиговое солешлаковое вяжущее), по свойствам превосходящее известково-кремнеземистое автоклавное твердение. Оно состоит из низкоосновных слабозакристаллизован­ных гидросиликатов кальция, а в присутствии ионов алюминия — из высокоосновных гидросиликатов кальция.

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.