Диссертация (1141449), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Однако такой путь приводит к увеличению энергозатратна производство, что снижает эффективность использования такого материала.Можно сделать вывод, что применяемое традиционное сырье исчерпалосвои возможности и необходимо перейти на использование нового нетрадиционного сырья, позволяющее формировать состав и структуру цементирующего соединения, обеспечивающего высокие эксплуатационные показатели. Для этогонеобходимо использовать полиминеральные породы, за счет которых можнообеспечить синтез новообразований различного состава в системе «CaO–[SiO2–Al2O3–(MgO)]–Н2O», что приведет к снижению внутренних напряжений в цементирующем соединении.
За счет этого повысится прочность межпоровых перегородок и, соответственно, прочность газобетона.Необходимым вещественным составом обладают породы незавершеннойстадии минералообразования. Для кремнеземистого сырья ячеистых бетонов в соответствии с ГОСТ 31359-2007 [425] содержание глинистых примесей не должнопревышать 3 мас. %. Однако полиминеральный состав изучаемых пород, в томчисле и его глинистой составляющей, способен обеспечить синтез цементирующего соединения оптимального состава и структуры. Кроме этого необходимосоставить сырьевую смесь таким образом, чтобы глинистые минералы полностьюпрореагировали и не оказывали отрицательного влияния на свойства получаемыхматериалов.Расширение сырьевой базы производства строительных материалов за счетиспользования нетрадиционного энергосберегающего сырья и разработка технологии производства на их основе теплоизоляционных материалов нового поколения является одной из актуальных задач современного развития промышленности, что предусматривает снижение энергозатрат на основные технологическиепроцессы, утилизацию техногенных отходов и уменьшение эксплуатационныхзатрат на конечную продукцию.2145.1 Конструкционно-теплоизоляционный ячеистый бетонс использованием нетрадиционного сырьяКонструкционно-теплоизоляционные материалы автоклавного тверденияотличаются тем, что наиболее удачно сочетают способность нести нагрузку с низкой теплопроводностью.
Кроме этого газобетон является экологически чистымматериалом.В качестве сырья для изготовления конструкционно-теплоизоляционныхматериалов использовали сырье, представленное глинистыми породами месторождений Курской магнитной аномалии и Архангельской алмазоносной провинции: суглинок КМА, супесь КМА, супесь ААП-1, супесь ААП-2 и магнезиальнаяглина ААП.5.1.1 Реологические свойства газобетонной смеси и формированиемакроструктуры ячеистого бетона на основе глинистого сырьяК числу важных этапов производства газобетона, от которого в значительной мере зависят его эксплуатационные свойства, относится вспучивание и стабилизация массы, соответствующие формированию ячеистой макроструктуры.Нормальный процесс формирования ячеистой структуры при вспучиваниигазобетонной массы обеспечивает определенное соотношение между скоростьюгазообразования и изменением вязкости.
Реологические свойства вспучивающейся массы зависят от состава сырьевой смеси, качества извести и наличия замедлителей ее гидратации [183]. Из трех характерных примеров процесса порообразования только один удовлетворяет необходимым требованиям (Рисунок 5.1, а).Газобетонная смесь в период интенсивного газовыделения (см. рисунок 5.1,I этап) должна обладать относительно малым предельным напряжением сдвига.Одновременно пластическая вязкость газобетонной смеси должна обеспечиватьпредотвращение прорыва пузырьков газа из сырьевой смеси.
При окончании про-215цесса газовыделения (см. рисунок 5.1, II этап) скорость нарастания вязкости ипредельного напряжения сдвига должна возрастать [426].а)б)в)Рисунок 5.1 – Характерные показатели реологических свойств и газовыделенияпри формировании ячеистой структуры:а – оптимальные условия; б – возможна осадка массы; в – нарушается структурапри газообразовании; 1– газообразование; 2 – вязкость; 3 – предельное напряжение сдвигаПредельное напряжение сдвига в период вспучивания можно уменьшить за счетизбытка воды.
Однако избыток воды вреден,так как ослабляется способность газоудержания в смеси и ухудшаются свойства готовых изделий. Чтобы преодолеть такое противоречиенеобходимоизменитьтехнологию так, чтобы повысить ее пластическую вязкость, но при этом сохранить достаточнонизкоезначениепредельногоРисунок 5.2 – Изменение пластическойпрочности Рm при структурообразованииячеистого бетонанапряжения сдвига.Процесс структурообразования можно расчленить на отдельные этапы, границы которых характеризуются временем 1 и 2 (Рисунок 5.2).
Эти временаусловно считаются точками качественного изменения структуры [427].В начальный период процесса пластическая прочность такой среды близка кнулю. По достижении начала схватывания (1), начинает образовываться первич-216ная структурная сетка. Коагуляция частиц происходит за счет преодоления энергетического барьера, создаваемого гидратными оболочками, расклинивающеедавление которых связанно с перекрытием граничных слоев окружающих взаимодействующие частицы жидкости (Рисунок 5.3, а) [428].Удалением воды с площадей контактаможно обеспечить сближение частиц и вызвать значительное повышение прочности(см. рисунок 5.3, б).
Характерное время 2совпадает со временем перехода материалас периода формирования структуры в пери-Рисунок 5.3 – Типы контактов приод начала его упрочнения (см. рисунок 5.2).структурообразовании:Как уже отмечалось, лучшим условием для формирования ячеистых бетонов яв-а – коагуляционный; б – переходный;1 – частицы; 2 – пленки водыляется совпадение максимума газовыделения с оптимальным значением пластично-вязких характеристик.
Необходимо учитывать, что эти характеристики индивидуальны и при прочих равных условиях существенно зависят от адсорбционнойи сольватной природы кремнеземистого компонента [429].В данной работе исследовано влияние глинистых пород на процесс порообразования газобетонной смеси. Исследовались равноподвижные смеси (расплывмассы по вискозиметру Суттарда 19 см) [430].Приготовление газобетонной смеси происходило следующим образом: вемкость загружалось расчетное количество заполнителя. Заливалась водопроводная вода. Смесь перемешивалась с помощью пропеллерной мешалки в течение1,5–2 мин.
Потом засыпалось вяжущее и снова перемешивалось в течение 1 мин.За счет высокой дисперсности используемых пород сырьевые смеси обладают повышенной водопотребностью по сравнению с традиционными составами. Дляснижения В/Т использовали добавку пластификатора полипласт или С-3 в количестве 0,3–0,4 мас. % от массы сухих компонентов.
После добавления алюминиевой суспензии масса перемешивалась в течение 20–30 сек. После завершения перемешивания смесь помещали в прозрачный градуированный сосуд, накрывали217крышкой (негерметично) и выдерживали в пропарочной камере при температуре35–45 °С до завершения вспучивания.Процесс порообразования оценивался по изменению высоты массива, времени вспучивания и температуры сырьевой смеси в конце вспучивания (Таблица5.1).Таблица 5.1 – Влияние глинистого сырья на процесс газовыделенияв газобетонной смесиГазовыделениеВидКонеч-Неисполь-кремнеземистогоныйзованнаякомпонентаобъемчасть газа,газа, см3см3257,1160,9239,8Супесь ААП-1ВспучиваниеКоэффициент использования газаПрирост объемаячеистогобетонаКвспвсп,tmax,секСсм3в%0,3796,2551,553504886,90,64152,9781,7892040248,582,30,67166,2881,88102045Супесь ААП-2281,6153,50,45128,1671,6765046Супесь КМА247,283,50,66163,7841,8497044245,786,40,65152,7781,7894042243,483,70,66159,2761,7698044Песок кварцевыйПесок кварцевыйс содержанием15 мас.
% магнезиальной глиныПесок кварцевыйс содержанием15 мас. % опоковидной породыПесок кварцевыйс содержанием 15мас. % Монтмориллонитгидрослюдистокварцевой породы218Приращение объема газобетонной массы зависит от коэффициента полезного использования газа, который, в своюочередь, зависит от вязкости ипластической прочности ячеистой массы. Как известно, введение в систему частиц коллоидныхразмеровповышениюспособствуетвязкостисмесей.Это объясняется тем, что на поверхностичастицультрадис-персных материалов возникаетсольватная оболочка, состоящуюРисунок 5.4 – Кинетика газовыделения в газобетон-из воды, по объему сопостави-ной смеси на основе: 1 – кварцевого песка; 2 – квар-мую с объемом частицы [431].цевого песка, с содержанием 15 мас. % магнезиаль-Таким образом, количествосвободной воды, определяющейной глины; 3 – супеси ААП-2;4 – супеси ААП-1; 5 – супеси КМА;6 – с содержанием 15 мас.% опоковидной породы;текучесть, сокращается на вели-7 – с содержанием 15 мас.
% монтмориллонит-чину, которая сравнима с объе-гидрослюдисто-кварцевой породымом мелкодисперсного материала. Соответственно вязкость системы повышается по мере увеличения в ней объемного содержания микронаполнителя, что приводит к росту газоудерживающейспособности формовочной массы.Кинетика вспучивания газобетона (1–7) и газовыделения (1–7) на основекварцевого песка и ряда глинистых пород позволяет сравнить поведение этих материалов (Рисунок 5.4). Для одного материала величина отрезка на графике междукривыми газовыделения и вспучивания обратно пропорциональна коэффициенту,характеризующему полезное использование выделяющегося газа.
Уменьшениеразрыва между кривыми приводит к улучшению вспучивания массы и большему219удерживанию газа, что приводит к улучшению формирования пористой структуры ячеистого бетона.Наименьшей пластической вязкостью обладает известково-песчаная газобетонная смесь, у которого минимальный показатель газоудержания (0,37) (см. таблицу 5.1). Глинистые породы повышают пластическую вязкость газобетонныхсмесей, что придает им высокую газоудерживающую способность, которая увеличивается в ряду супесь ААП-2 магнезиальная глина опоковидная супесь КМА монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая супесь ААП-1. Коэффициент использования газа соответственно составляет 0,45, 0,64, 0,65, 0,66, 0,66и 0,67.Исследования процесса структурообразования формовочных масспри помощи конического пластометра по методике П.И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
