Автореферат диссертации (1141448), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Сокращение энергозатрат на производство происходит за счет снижения давления автоклавной обработки и (или)сокращения времени изотермической выдержки в автоклаве в 2 раза, а также возможно снижение расхода извести в 2 раза. Высокая дисперсностьизучаемого сырья сокращает время помола известково-песчано-глинистоговяжущего в зависимости от объема помольного агрегата и вида породы на15–30 %, а при производстве ячеистого бетона возможно исключение предварительного помола глинистого сырья, а из сырьевой смеси – цемента.Для внедрения результатов диссертационной работы при производствесиликатных материалов автоклавного твердения разработан пакет нормативных документов.
Установленные зависимости влияния состава глинистых пород на свойства автоклавных материалов послужили основой длякорректировки ОСТ 21-1-80 «Песок для производства силикатных изделийавтоклавного твердения».С учетом проведенных исследований на ряде предприятий по выпускусиликатных автоклавных материалов России и Йемена была проведенаапробация и осуществлено внедрение при выпуске силикатного кирпича, втом числе окрашенного, высокопустотных изделий и ячеистого бетона сприменением глинистых пород в качестве компонента вяжущего.Таким образом, использование в качестве сырья глинистых пород незавершенной стадии минералообразования позволит снизить энергоемкостьпроизводства, существенно продлить срок службы автоклавов, расширить30номенклатуру материалов автоклавного твердения, улучшить их эксплуатационные свойства, что, тем самым, будет способствовать оптимизации системы «человек – материал – среда обитания» и созданию комфортной средыжизнедеятельностичеловека.Экономическийэффектприширокомасштабном внедрении составит сотни миллионов рублей.ЗАКЛЮЧЕНИЕИтоги выполненного исследования.
Установлены закономерностивлияния глинистых пород незавершенной стадии минералообразования осадочных отложений и коры выветривания алюмосиликатных пород магматического и метаморфического генезиса на структурообразование в системе«CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O» и, как следствие, свойства материаловавтоклавного твердения. Теоретически обоснована и экспериментальноподтверждена эффективность использования глинистых пород незавершенной стадии минералообразования в качестве сырья для производства силикатных автоклавных материалов, а также разработаны критерии оценки ихэффективности. Полученные данные могут быть использованы для оценкисырьевых ресурсов различных регионов РФ и мира.Разработаны научно-технологические основы использования глинистых пород незавершенной стадии минералообразования осадочных отложений и коры выветривания алюмосиликатных пород магматического иметаморфического генезиса.
Особенностью их минерального состава является наличие термодинамически неустойчивых смешаннослойных образований, гидрослюд, рентгеноаморфного вещества; по химическому составупороды характеризуются отношением молей Al2O3/SiO2 от 0,08 до 0,17 исуммой молей плавней (Σ R2O+RO+Fe2O3) от 0,054 до 0,826. Это позволяетсущественно снизить энергоемкость процессов структурообразования в системе «CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O», а также исключить цемент из технологии ячеистых силикатных бетонов.Установлены основные закономерности взаимодействия компонентов всистеме «CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O», представленной известью и глинистые породы незавершенной стадии минералообразования, заключающиеся в том, что: полное взаимодействие компонентов смеси с переходом вновообразования при требуемых кинетических параметрах реакции обеспечивается при содержании CaO в сырьевой смеси 28–30 мэкв/г глинистыхминералов; эффективное управление синтезом новообразований возможнопри использовании глинистых пород, в которых соотношение минеральныхфаз «слоистые алюмосиликаты / высокодисперсный кремнезем» находитсяв пределах 0,4–1,5.
Предложена расчетно-экспериментальная методика подбора состава известково-песчано-глинистого вяжущего для получения материалов с высокими физико-механическими показателями.Выявлены особенности фазообразования в системе «CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O» на основе глинистых пород незавершенной стадии минералообразования, заключающиеся в интенсификации синтеза гидросиликатов31кальция различной основности, а также образовании алюминийсодержащего тоберморита и гидрогранатов, выполняющих роль микронаполнителей всубмикрокристаллической массе, сложенной низкоосновными гидросиликатами кальция.
Показано, что по химической активности по отношению кСа(ОН)2 компоненты рассмотренных пород можно расположить в ряду:тонкодисперсный кварц глинистые минералы незавершенной стадии минералообразования рентгеноаморфное вещество. За счет полиминеральности системы и, как следствие, различной степени активности породообразующих минералов, при гидротермальной обработке различные по составуновообразования синтезируются в разный период времени. Подобная эволюция при твердении системы минимизирует количество микродефектов,возникающих за счет кристаллизационного давления, и способствует синтезу цементирующих соединений рациональной микроструктуры.Предложен механизм формирования структуры силикатных автоклавных материалов с использованием глинистых пород незавершенной стадииминералообразования. Полидисперсная система глинистого вещества, состоящая из слоистых алюмосиликатов и высокодисперсного корродированного кварца, в сочетании с известью, создает сырьевую смесь с высокоплотной упаковкой частиц.
Формирование ячеистой структурыосуществляется посредством реализации двух механизмов: введение глинистых компонентов за счет структурных особенностей («пакетное» строение,высокаядисперсность)обеспечиваетформированиеструктурномеханического барьера в начальной дисперсной системе, что обуславливаетустойчивость водной дисперсионной среды между частицами дисперснойфазы; использование пластифицирующего компонента обеспечивает адсорбционно-сольватное воздействие на систему за счет осаждения молекулдобавки на поверхности частиц твердой фазы, их гидрофилизации и снижении поверхностного натяжения среды. Все это в совокупности приводит кформированию дисперсной системы с требуемой пластической прочностьюбез добавления цемента, что обеспечивает: повышение газоудерживающейспособности, по сравнению с традиционными для автоклавной технологиисмесями; формирование однородной мелкопористой структуры, с увеличением плотности и уменьшением толщины межпоровых перегородок.
Вплотных изделиях, сформированная структура обуславливает повышениепрочности сырца и, как следствие, снижает риск формирования дефектов ввысокопустотных изделиях в процессе автоклавирования. Это, с учетомформирования полиминерального состава новообразований рациональноймикроструктуры, способствует повышению эксплуатационных характеристик изделий автоклавного твердения.Разработаны составы сырьевых смесей с использованием глинистыхпород различных месторождений и рациональные режимы гидротермальнойобработки, для производства эффективных изделий, позволяющие получать: силикатный кирпич с прочностью на сжатие 15–40 МПа и морозо-32стойкостью 35–50 циклов; высокопустотные изделия с прочностью на сжатие 12,5–20 МПа, морозостойкостью до 50 циклов; газобетон автоклавноготвердения теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционногоназначения с плотностью 350–400 и 500–700 кг/м3, прочностью на сжатие1,55–2,4 и 2,5–5,4 МПа, соответственно, морозостойкостью 15–25 цикловдля конструкционно-теплоизоляционного.
Полученные материалы удовлетворяют требованиям по воздухо-, водо- и морозостойкости, а также карбонизационной стойкости. Рациональное содержание глинистого сырья зависит от его вида и составляет 20–40 мас. % для плотных и 14–18 мас. % дляячеистых изделий.Апробация результатов теоретических и экспериментальных исследований осуществлялась на примере 22-х видов алюмосиликатных пород незавершенной стадии минералообразования осадочных отложений и корывыветривания различного состава, генезиса и регионов распространения.Породы различных генетических типов проранжированы по степени эффективности их использования в качестве алюмосиликатного компонента в системе «CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O».
В порядке увеличения положительного влияния на прочностные показатели плотных автоклавных материалов,изученные породы НСМ можно расположить в следующей последовательности: каолинит-гидрослюдисто-бемитовый сланец гидрослюдистокаолинит-кварцевый сланец каолинит-гидрослюдисто-кварцевый сланец отсев песка месторождения Новгородской области супесь КМА супесь ААП-2 шамотизированный каолинит-гидрослюдистый сланец песчаная монтмориллонит-каолинитовая порода магнезиальная глина опоковидная глина супесь ААП-1 глинистая порода Семилукскогоместорождения суглинок КМА проба № 36 серицит-кварцевый сланец серицит-кварц-биотитовый сланец суглинок Шибам-1 суглинокШибам-2 суглинок Лахдж суглинок КМА проба № 44 суглинокКМА проба № 40 отсев песка Подклетненского месторождения монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая глина. Эффективность пород рекомендованных для получения ячеистых материалов возрастает в ряду: глинаопоковидная супесь ААП-1 магнезиальная глина супесь КМА монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая супесь ААП-2 суглинокКМА (проба № 36).Показано, что глинистые породы незавершенной стадии минералообразования, обладая широкой цветовой гаммой и высокой устойчивостьюокраски к действию агрессивных факторов окружающей среды, являютсяэффективным сырьем для получения широкой номенклатуры объемноокрашенных отделочных материалов: колотого силикатного кирпича и камня, облицовочного кирпича и плитки, декоративного кирпича.Разработаны технологии производства прессованных и поризованныхматериалов автоклавного твердения на основе известково-песчаноглинистого вяжущего.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
