Глава VII автоклавная обработка кирпича-сырца

§ 33. Основные сведения о процессе автоклавном обработки

Автоклавная обработка – завершающая операция производства силикатного кирпича. Чтобы придать кирпичу-сырцу необходимую прочность, его подвергают гидротермальной обработке в среде насыщенного водяного пара при температуре 174,5...203°С и давлении соответственно 0,8...1,6 МПа. На скорость и структуру образования гидросиликатов кальция в кирпиче оказывают влияние растворимость и дисперсность компонентов известково-кремнеземистой смеси, а также режим автоклавной обработки (температуры и давления).

Для кремнеземистого компонента первый фактор полностью зависит от минералогического состава исходного сырья. Минералогический состав извести можно изменять предварительной гидратацией СаО и MgO. Воздействие второго и третьего факторов можно регулировать в широких пределах путем увеличения тонины помола компонентов сырьевой смеси, увеличения количества тонкомолотой извести, изменения условий твердения за счет температуры и давления пара.

В процессе автоклавной обработки кирпича-сырца различают три периода химического процесса: растворение компонентов, кристаллизация и твердение.

Растворение компонентов начинается с момента впуска пара в автоклав и плавного подъема температуры до 174,5...203°С; при этом обрабатываемое изделие приобретает температуру, равную температуре теплоносителя – пара. В первый период за счет температуры, давления, собственной влаги и влаги конденсированного пара, проникающего в поры изделия по капиллярам, происходит процесс растворения гидроксида кальция и других растворимых веществ, входящих в состав смеси. Насыщенный пар позволяет сохранять влагу в кирпиче-сырце, необходимую для растворения компонентов. Процесс растворения протекает по-разному. Растворимость гидроксида кальция понижается с повышением температуры, в то время как растворимость кремнезема с повышением температуры повышается. Поэтому в начальный период образовавшийся раствор содержит в избытке ионы Са⁺² и ОН^– и недостаточную концентрацию кремниевой кислоты.

При достижении температуры порядка 150°С начинает интенсивно растворяться кремнезем, что способствует образованию кремниевой кислоты. С появлением достаточного количества этой кислоты начинается интенсивная реакция нейтрализации с образованием в основном двухосновных гидросиликатов кальция.

Кристаллизация начинается с достижения максимальной температуры в автоклаве и продолжается на протяжении всего изотермического процесса, т.е. обработки изделия при постоянных температуре и давлении. В этот период наиболее интенсивно протекает реакция образования гидросиликатов кальция и раствор становится насыщением; Образовавшиеся в первую очередь двухосновные гидросиликаты кальция вступают во взаимодействие с продолжающей растворяться кремниевой кислотой, преобразуясь в низкоосновные гидросиликаты кальция. При насыщении раствора гидросиликаты кальция находятся сначала в коллоидном состоянии, затем по мере испарения влаги выкристаллизовываются и превращаются в твердые кристаллы. Важную роль играет равномерная подача пара для поддержания постоянной температуры и давления в автоклаве. Перепады давления вызывают сдвиг реакции в ту или другую сторону, нарушая процесс образования низкоосновных гидросиликатов кальция, которые влияют на прочность структуры силикатных бетонов.

Твердение начинается с прекращения подачи пара в автоклав, падения давления и температуры до момента выгрузки изделий из автоклава. Период характеризуется завершением кристаллизации и по мере испарения жидкой фазы приобретением прочности образовавшихся гидросиликатов кальция. В этот момент важно обеспечить равномерно ускоренный выпуск пара из автоклава, что способствует испарению оставшейся влаги в изделии. Таким образом упрочняется изделие.