Основы технологии изделий на основе известковых вяжущих веществ

• Теоретические основы твердения известково-кремнеземистых композиций. В 1880 г. было установлено, что при автоклавной обработке известково-песчаных смесей при давлении пара 0,8 МПа и температуре выше 180°С могут быть получены прочные, водостойкие и долговечные изделия. Сущность превращения известково-песчаной смеси из легкоразмокающего слабого материала в прочный и водостойкий камень заключается в следующем. Если при обычных температурах взаимодействием извести и песка можно пренебречь, то при повышенном давлении водяного пара 0,9.-.1,3 МПа и соответственно температуре 175...190°С они взаимодействуют достаточно интенсивно, при этом прочность камня обеспечивается не физическим сцеплением гидратных новообразований вяжущего с зернами заполнителя, а химическим взаимодействием компонентов сырьевой смеси — извести и кварцевого песка по реакции хСa(ОН)2 + SiO2 +mН2О= xСаО*SiO2*nН2О[СSН(В)].

Содержание извести в силикатной смеси устанавливают в зависимости от ее активности и дисперсности, а также количества молотых кремнеземистых добавок (обычно 5...18%). С повышением содержания извести плотность и прочность силикатного бетона увеличиваются, но при избытке извести часть ее после гидротермальной обработки остается в несвязанном состоянии и качество бетона падает. Чем выше степень уплотнения силикатной смеси, тем меньше расход извести.

Песок обеспечивает получение высокой прочности только в том случае, если в нем содержится достаточное количество тонких фракций. Практикуется совместный помол в шаровых мельницах извести и частиц песка, что обеспечивает хорошее их перемешивание и измельчение извести абразивными зернами песка, повышая ее дисперсность до 4000... 5000 см2/г, а дисперсность песка—до 2000... 2500 см2/г. Кварц более прочен, чем гидросиликаты кальция, связывающие песчинки, поэтому увеличение количества новообразований за счет уменьшения доли кристаллического кварца снижает прочность и долговечность образующегося камня. Цементирующее вещество необходимо лишь в таком количестве, которое позволило бы покрыть все песчинки тонким слоем гидросиликатного «клея», заполнить углубления в поверхности песчинок и промежутки между зернами.

На гидротермальном твердении базируется технология силикатных бетонов, получаемых на основе известково-кремнеземистых вяжущих (известково-песчаных, известково-зольных и др.).

• Принципиальная технологическая схема получения силикатных изделий. Материалами для изготовления силикатных бетонов и изделий являются воздушная известь и кварцевый песок. Известь применяют в виде молотой негашеной, частично загашенной или гашеной гидратной. Она должна быстро гаситься и содержать не более 5% MgO. Заполнителем служат средние, мелкие и очень мелкие кварцевые пески. Наличие примесей в песке отрицательно влияет на качество изделий: слюда понижает прочность и ее содержание в песке не должно превышать 0,5%; органические примеси вызывают вспучивание и также понижают прочность; ограничивается содержание в песке сернистых примесей до 1 % в пересчете на 5О3. Не допускаются в песке крупные включения глины, так как они снижают качество изделий. Особенно строгие требования предъявляют к песку для производства силикатного кирпича. При этом различают песок как компонент вяжущего и песок как заполнитель. Содержание кварца в песке, подвергаемом измельчению в составе вяжущего, должно быть не менее 75%, а в песке-заполнителе — не менее 50%.

Заполнителями для силикатных бетонов могут служить также доменные гранулированные шлаки и золы. Техническими условиями предусмотрено использование зол, содержащих по массе не менее 40% SiO2, не более 30% А12О3 и 3% МgО. Тонкость помола золы должна быть не менее 260 м2/кг.

Характер технологического процесса изготовления силикатных изделий в значительной мере определяется видом используемой извести. В зависимости от него выбирается способ приготовления силикатобетонных смесей: гидратный или кипелочный. При гидратном способе известь предварительно гасят в пушонку. При кипелочном в смеси также может быть определенное количество гашеной извести, но часть ее вводят обязательно в виде извести-кипелки, сохраняющей способность к гидратационному твердению. Кипелочный способ позволяет получать бетоны с повышенными показателями плотности, прочности и атмосферостойкости, но он может быть использован только при изготовлении изделий из пластичной бетонной смеси.

При гидратном способе известь в смеси с песком гасят в гасильных барабанах (барабанная схема) или в силосах (силосная схема). При барабанной схеме песок и тонкомолотая негашеная известь поступают в гасильный барабан, который герметически закрывают. В течение 3...5 мин перемешивают сухие материалы, а затем под давлением 0,15...0,2 МПа подают острый пар. В непрерывно вращающемся барабане происходит гашение извести в течение 40 мин.

При силосной схеме предварительно подготовленный песок и тонкомолотую негашеную известь направляют в смеситель, куда подают и воду. Увлажненную известково-песочную массу загружают в силосы и выдерживают для гашения 6...9 ч. Затем известково-песчаную массу дополнительно перемешивают и догашивают в смесительных бегунах. Силосная схема значительно проще барабанной, на гашение извести не расходуется пар, но продолжительность гашения в силосах почти в 10 раз больше, чем в барабанах, что является существенным технико-экономическим недостатком силосной схемы.

Для улучшения качества бетона как при гидратном, так и при кипелочном способе подготовки смесей часть песка (15...20% общего количества) измельчают до удельной поверхности 2000...2500 см2/г. Для замедления схватывания вяжущего в силикатную смесь вводят двуводный гипс или водный раствор СДБ. Окончательно перемешивание всех компонентов силикатобетонных смесей производят в течение 3...5 мин главным образом в бетоносмесителях принудительного действия. Приготовленные смеси не рекомендуется выдерживать до уплотнения более 30 мин.

Силикатные бетоны изготовляют преимущественно мелкозернистыми (без крупного заполнителя), что обусловливает повышенную их жесткость. Методы уплотнения должны быть достаточно интенсивными: вибрация с пригрузом, трамбование, прессование. Тепловая обработка силикатных бетонов производится в автоклавах (рис. 5.1) с герметически закрывающимися крышками. В автоклав подают пар давлением до 0,8...1,0 МП а и это давление выдерживают 6...8 ч. Давление пара поднимают и снижают в течение 1,5 ч. Готовые изделия поступают на склад.

• Крупноразмерные изделия из силикатного бетона получают из затвердевшей в автоклаве уплотненной смеси, состоящей из кварцевого песка (70...80%), молотого песка (8...15%) и молотой негашеной извести (6...10%). Известь применяют с удельной поверхностью 4000...5000 см2/г, а песок — 2000...2500 см2/г. Для силикатных изделий с прочностью до 10...15 МПа песок можно применять в немолотом виде с добавкой извести (6...10%) в расчете на активную СаО.

Технология изготовления силикатобетонных изделий (рис. 5.2) включает следующие основные операции: отделение крупных фракций песка, дробление извести; приготовление известково-песчаного вяжущего путем помола извести, песка и гипса в шаровых мельницах; приготовление силикатно-бетонной смеси смешиванием немолотого песка с тонкомолотой известково-песчаной смесью и водой в бетоносмесителях принудительного перемешивания; формование изделий на виброплощадках и их выдерживание; твердение отформованных изделий в автоклавах по режиму: подъем давления пара до 0,8 МПа— 1,5...2 ч; выдерживание при этом давлении — 8...9 ч и спуск давления — 2...3 ч.

Крупноразмерные вибрированные силикатные изделия имеют прочность при сжатии 15...40 МПа, среднюю плотность— 1800... 2100 кг/м3, морозостойкость — 50 циклов и более. При силовом вибропрокате силикатные изделия достигают прочности 60 МПа при плотности до 2300 кг/м3, Водопоглощение силикатных бетонов составляет 10...18%. Эти изделия имеют недостаток — повышенную деформативность и, как следствие, более низкий (в 1,5...2,5 раза) модуль упругости по сравнению с цементным бетоном на крупном заполнителе.

Применяют плотные силикатобетонные изделия для строительства жилых промышленных и общественных зданий, за исключением фундаментов и других конструкций, работающих в условиях высокой влажности. Не уступая железобетонным по своим техническим и строительно-эксплуатационным качествам, силикатобетонные конструкции имеют существенные экономические преимущества: меньшую стоимость сырья, почти вдвое меньший расход извести, чем цемента, небольшой радиус перевозки сырьевых материалов, низкую заводскую себестоимость (на 20.,.30% ниже аналогичных железобетонных). Кроме того, удельные капитальные вложения в строительство предприятий по производству силикатобетонных изделий на 15...30% меньше по сравнению с предприятиями, изготовляющими изделия из цементных тяжелых бетонов. Сопоставление технико-экономических показателей конструкций из различных материалов с конструкциями из силикатобетона показывает, что уже при современных технико- экономических показателях производства и монтажа рост применения силикатобетонных крупнопанельных конструкций в общем объеме конструкций для крупнопанельного домостроения позволяет значительно снизить стоимость строительства.

• Силикатные облицовочные плиты изготовляют из смеси молотой негашеной извести и кварцевого песка. Для повышения прочности и долговечности плит добавляют молотый песок двумя способами: в виде шлама, получаемого мокрым помолом песка, и в виде сухой смеси с известью. Содержание воды в шламе составляет 30... 35%, а шлама по отношению к немолотому песку—10...15%. При сухом способе помол негашеной извести с добавкой 20...30% песка производят в шаровой мельнице. Приготовленную сухую смесь подают в расходный бункер извести, а оттуда через дозатор в растворосмеситель для получения тщательно перемешанной массы с влажностью 14...18%. Формуют силикатные облицовочные плиты на виброплощадке. Отформованные изделия выдерживают при температуре 18...22°С в течение 4...8 ч до полного схватывания массы, затем в случае необходимости обрабатывают поверхность изделий и направляют в автоклав для твердения, где они за 12...14 ч достигают прочности при сжатии 20 МПа и более. Режим пропаривания облицовочных плит следующий: подъем давления пара до 0,8 МПа—4 ч, выдержка при этом давлении — 6 ч, снижение давления— 2...3 ч. Весь процесс твердения изделий—18...22 ч.

Полученные изделия отвечают двум основным требованиям, предъявляемым к облицовочным материалам: долговечность и высокие декоративные качества, не утрачиваемые со временем. Они имеют чистый белый цвет или могут легко окрашиваться в любые цвета минеральными щелочестойкими пигментами, легко формуются. Плотность плит—1900... 1950 кг/м3, предел прочности при сжатии — 20...30 МПа, водопоглощение по массе — не более 16%, морозостойкость — не менее Р25. Силикатные облицовочные плиты применяют для отделки кирпичных стен жилых, гражданских и промышленных зданий.

• Силикатный кирпич — наиболее распространенный вид силикатных изделий — изготовляют как барабанным, так и силосным способом из известково-песчаной смеси следующего состава: 92...95% чистого кварцевого песка, 5...8% воздушной извести и примерно 7% воды.

Технологическая схема производства силикатного кирпича по барабанному способу (рис. 5.3) включает шесть основных операций: добычу песка и известняка; обжиг извести; размол извести-кипел-ки в шаровой мельнице; приготовление известково-песчаной смеси; прессование кирпичей; запаривание кирпича-сырца в автоклаве. Важнейшая операция в технологической схеме — прессование кирпича-сырца, при котором происходит уплотнение сырьевой смеси. От степени уплотнения ее в значительной мере зависят физико- механические свойства продукта. При формовании силикатного кирпича удельное давление прессования составляет 15..,20 МПа. Формование производят чаще всего на трехпозиционных полуавтоматических револьверных прессах. В одной из позиций производится наполнение двух форм известково-песчаной смесью, во второй— прессование двух кирпичей, в третьей — их выталкивание. Отпрессованные изделия снимают с пресса, укладывают на вагонетки автоматом-укладчиком и направляют в автоклав. Каждый автоклав вмещает 12...13 тыс. кирпичей. Процесс запаривания, состоящий из загрузки вагонеток, закрытия крышек, впуска пара, подъема давления, запаривания при давлении 0,8...1,6 МПа, выпуска пара, открытия крышек и выпуска кирпича, продолжается 10... 14 ч. После выгрузки из автоклава кирпичи укладывают в штабеля на складе или грузят в вагоны и автомашины.

Силикатный кирпич (ГОСТ 379—79) выпускают семи марок (в кгс/см2) по прочности при сжатии; МЗОО, 250, 200, 150, 125, 100 и 75; по морозостойкости: Р50, 35, 25, 15. Плотность силикатного кирпича несколько выше, чем керамического,— 1800...2100 кг/м3, но теплоизоляционные свойства их практически одинаковы.

Применяют силикатный кирпич там же, где и обыкновенный керамический, но с некоторыми ограничениями. Нельзя использовать его для кладки фундаментов и цоколей, так как он менее водостоек, чем керамический, а также для кладки печей и дымовых труб, так как при длительном воздействии высокой температуры происходит его разрушение. По технико-экономическим показателям силикатный кирпич превосходит кирпич керамический. На его производство требуется в 2 раза меньше топлива, в 3 раза меньше электроэнергии, в 2,5 раза меньше электроэнергии, в 2,5 раза меньше трудоемкость производства; в конечном итоге себестоимость силикатного кирпича оказывается на 25...35% ниже, чем керамического.

Разновидностями силикатного кирпича являются кирпичи известково-шлаковый и известково-зольный, отличающиеся меньшей плотностью и лучшими теплоизоляционными свойствами, так как тяжелый кварцевый песок заменен пористым легким шлаком в известково-шлаковом кирпиче или золой — в известково-зольном кирпиче. Использование шлаков и зол экономически выгодно, так как при этом расширяется сырьевая база строительных материалов и снижается их стоимость.

Технология производства известково-шлакового и известково-зольного кирпича аналогична производству силикатного кирпича. Применяют их для возведения кладки стен зданий малой этажности, а также для кладки стен верхних этажей многоэтажных зданий.

Поиск по сайту: