116 ,117 , 118. Силікальцит.

Сілікальціт - вапняно-піщаний бетон, складові якого оброблені в дезинтеграторах.

У дезинтеграторах пісок піддається «розколювання» і «шелушению», що збільшує питому поверхню його, покращує «активність» і гранулометричний склад. Виникаючі в дезинтеграторе повітряні потоки сприяють щільному обволіканню поверхні зерен піску вапном, що покращує їх взаємодія при твердінні.

Дезінтегратор складається з двох дисків-кошиків діаметром до 2,5 м, насаджених на вали, що обертаються в протилежні боки зі швидкістю 1000-1500 об / хв. Кошики забезпечені двома-трьома концентричними рядами циліндричних пальців, розташованих так, що кожен ряд одного кошика вільно входить між двома рядами іншого (рис. 8). Продуктивність дезінтегратора при двигуні потужністю 48 кет близько 4.5 г суміші на годину.

До форми зерен і гранулометричному складу піску при дезінтеграторном способі виробництва вимог не пред'являється; зміст S1O2-не менше 65%. глини - до 10%

«У зв'язку із зростанням обсягів будівництва в нашій країні, є потреба в якісному і дешевому будівельному матеріалі. За умовами наявності сировини розвиток виробництва вапняно-піщаних виробів становить найбільший інтерес »- так починалася брошура радянського дослідника властивостей сілікатнобетонних матеріалів Йоханеса Хінта, який займаючись поліпшенням технології і якісних властивостей силікатної цегли, ще в 1948 році теоретично обгрунтував і блискуче довів на практиці доцільність механічної активації піску та вапна методом вільного удару і отримання штучних каменів без використання цементу. В результаті з'явився новий будівельний матеріал, названий СІЛІКАЛЬЦІТом.

Основним методом кардинального підвищення фізико-механічних показників сілікальцітних виробів автоклавного тверднення без сумніву є тонке подрібнення вапна і піску методом вільного високонавантаженого удару з використанням спеціального подрібнювача - дезінтегратора.

Було відмічено, що спільна обробка вапна і піску в спеціально переконструйовані дезинтеграторе створює зерна піску і вапняно-піщані суміші з новими властивостями. При цьому процесі пісок добре змішується з вапном і водою в підвішеному стані. Відформовані з цих, так званих сілікальцітних сумішей вироби, твердея в автоклаві, отримують високі будівельно-технічні властивості, що значно перевищують властивості аналогічних силікатних виробів, і навіть у ряді випадків, і бетонних.

Так як сілікальціт виготовляється з 90% піску майже будь-якого природної якості та 10% вапна, маючи просту технологію виготовлення, що не вимагає складного і дорогого обладнання, привернув до себе велику увагу будівельників.

Сілікальціт виявився якісним і недорогим матеріалом. У районах розташування цих заводів велося будівництво індустріальних житлових будинків з великих сілікальцітних блоків і деталей. Практично все місто Чайковський Пермського краю був побудований з сілікальцітних блоків, і будинки стоять до теперішнього часу.

Сілікальцітні вироби, значно перевищують міцність бетонних виробів (800 .. 1000 кг/см2), що дозволяє застосовувати його в самих складних конструкціях. Об'ємна вага газосілікальціта (200 .. 300 кг/м3) розкривають великі перспективи його використання в якості теплоізоляційного матеріалу в малоповерховому і каркасному будівництві.

Справедливо відмітити, що абразивність піску і вапна істотно знижує терміни експлуатації окремих елементів агрегатів подрібнення. У подрібнювачів - дезінтеграторів особливо сильно зношуються робочі диски і пальці (біли), у кульових млинів - мелють кулі або стрижні. Але при мокрому помелі матеріалів знос пальців-бив значно нижче, ніж при сухому помелі. З метою збільшення термінів служби робочих органів агрегатів подрібнення при виготовленні найбільш швидкозношуваних деталей застосовують зносостійкі сталі та композитні матеріали.

Але сьогодні в Росії освоєна технологія наноізмельченія, при якій 95% подрібнення матеріалу відбувається через зіткнення самих частинок, що багаторазово підвищує довговічність дезінтеграторів.

Сілікальціт по всьому будівельно-технічними показниками більш якісний, ніж бетон. У сілікальціте частинки піску і вапна з'єднані майже так само, як частинки соди і піску в склі. Відокремити їх одну від іншої звичайними дослідницькими методами не можна. У бетоні ж зерна піску і гравію практично не беруть участі в утворенні внутрішньої структури штучного каменю, вони просто склеюються цементом.

Перерахуємо переваги СІЛІКАЛЬЦІТА (за матеріалами Й.Хінта):

1. Технологічність. Сілікальціт виготовляється з 90% піску та 10% вапна. У бетоні 88% піску, гравію або щебеню і 12% вапна. Але якщо сілікальцітние вироби проводитися за одну операцію, то бетон ціною складного і дорогого виробництва цементу та бетону. Суміші для розчинів складом - одна частина вапна і п'ять частин піску. Речовина, основна частина якого становить цемент - мінерал Аліт. Але в чистому вигляді він для виготовлення штучного каменю не застосовується, оскільки, по-перше, це дуже дорого, а, по-друге, при затвердінні в особливості великорозмірних деталей, виготовлених тільки з цементу, утворюються великі напруги і тріщини. Тому для виготовлення штучного каменю цемент беруть лише в суміші приблизно з п'ятьма частинами піску і гравію (або щебеню). Виходить бетон, в якому зерна піску і гравію склеюються цементом. Проблема отримання штучного каменю вирішена, але якою ціною!

2. Сілікальціт з часом твердне (кам'яніє). Всі інші матеріали тільки руйнуються. Вуглекислий газ, вміст якого в повітрі становить менше 1%, поступово проникаючи в неміцні зерна вапна знову перетворює їх на тверді частинки вапняку.

ДОВІДКА

Найбільш поширені мінерали земної кори:

для магматичних порід характерні: кварц (12% відсотків земної кори складається з кварцу), польові шпати, слюди та ін

для осадових порід характерні: кальцит, доломіт, глинисті мінерали та ін

Кварц - один з найпоширеніших мінералів в земній корі, породоутворюючий мінерал більшості магматичних і метаморфічних порід. За сукупністю силікати (похідні кремнію) складають 75% маси земної кори. Хімічна формула кварцу: SiO2 (діоксид кремнію, оксид кремнію (IV), кремнезем) - безбарвні кристали, Tпл = 1713-1728 ° C, мають високу твердість і міцністю. Цей кислотний оксид, не реагує з водою.

Кальцит - мінерал CaCO3 з групи карбонатів, одна з природних форм карбонату кальцію. Виключно широко поширений на поверхні Землі, породоутворюючий мінерал. Кальцитом складені вапняки, крейдові породи, мергелі, карбонатити. Кальцит - найпоширеніший біомінерал: він бере участь в будові дуже багатьох живих організмів, у складі раковин і кісток. Назва запропоновано Гайдінгером в 1845 році і походить від грецької назви вапна - «кальцс».

Карбонат кальцію (CaCO3) - хімічна сполука, сіль вугільної кислоти. У природі зустрічається у вигляді мінералів кальциту, арагоніта і ватеріта. Карбонат кальцію є головною складовою частиною крейди, вапняку і мармуру. Вапняк - осадова гірська порода органічного, рідше хемогенние походження, що складається майже на 100% з карбонату кальцію у формі кристалів кальциту різного розміру. Вапняки бувають нуммулітові, мшанковими, черепашнику та мармуроподібними. Вапняк повільно розкладатися на вуглекислий газ і відповідні підстави. При метаморфізмі вапняки перекрісталлізуются і утворюють мармури. Мармур - гірська порода, цілком служіння кальцитом.

Оксид кальцію - СаО, окис кальцію, негашене вапно або «кипелка». Продукт її взаємодії з водою - гідроксид кальцію - Ca (OH) 2, гашене вапно або «пушонка». Ці речовини знаходять широке використання в будівельній справі. У промисловості отримують з продуктів розкладання природних карбонатів (вапняк, доломіт), термічним розкладанням карбонату кальцію:

CaCO3 → CaO + CO2 ↑

При цьому карбонат кальцію втрачає з вуглекислим газом (CO2) до 44% своєї маси, стає легким і пористим. Одержуваний в такому випадку продукт-комове негашене вапно (дрібнопористі шматки розміром 5-10 см). Надалі комовую негашене вапно піддають або гасінню з використанням води або додатковому розмелу з отриманням негашеного порошкоподібного вапна. Вона використовуються в будівництві як вапняного цементу - при змішуванні з водою, оксид кальцію переходить в гідроксид, який далі, поглинаючи з повітря вуглекислий газ (концентрація вуглекислого газу в атмосфері Землі становить 0,038%), сильно твердне, перетворюючись на карбонат кальцію:

CaO + CO2 → CaCO3

В даний час вапняний цемент при будівництві житлових будинків намагаються не застосовувати, так як отримані будови мають здатність вбирати і накопичувати вогкість. Категорично неприпустимо використання вапняного цементу при кладці печей - через термічного розкладання і виділення в повітря задушливого діоксиду вуглецю (CO2, вуглекислий газ).

При створенні штучних каменів медом І. Хінта відбуваються наступні процеси:

1. При наноізмельченіі кварцу (діоксид кремнію) і негашеного вапна (оксид кальцію) або гашеного вапна (гідроксид кальцію) утворюється гідросилікат кальцію:

Досліди показали, що гаситься чи вапно в присутності піску при перемішуванні, або попередньо до перемішування (і перемішується з піском у вигляді пушонки - гашеного вапна), не впливає відчутно на якість силікатної цегли.

CaO + SiO2 → CaO • SiO2 (метасилікат кальцію)

СаО • SiO2 + H2O → CaO SiO2 • • H2O

або

Са (ОH) 2 + SiO2 → CaO SiO2 • • H2O

2. Поглинаючи вуглець повітря утворюється силікат карбонату кальцію:

СаО • SiO2 • H2O + CO2 → CaCO3 • SiO2 + H2O

CaCO3 • SiO2 - це і є СІЛІКАЛЬЦІТ (кремнієвий кальцит, силікат карбонату кальцію) Йоханеса Хінта.

3. Екологічний. Сілікальцітние технології несумірно екологічніше цементних заводів.

4. Вище міцність. В перші роки виробництва сілікальціта були виготовлені зразки з міцністю понад 1000 кг/см2. Міцність же бетону за півтораста років підвищилася лише до 500 кг/см2. Армовані сілікальцітние вироби з великим прольотом мають набагато більшу жорсткість, ніж жорсткість за розрахунками для залізобетонних деталей. У зв'язку з цим несучі конструкції з сілікальціта вимагають менше сталі для армування, ніж бетонні. Це цікаве явище пояснюється тим, що при високій температурі при автоклавного твердіння арматурна сталь подовжується і при роботі при нормальній температурі вона знаходиться в напружених стані. Таким чином, досягається преднапряженних арматури абсолютно без додаткових витрат.

5. Водопроникність щільного сілікальціта в тисячу разів менше, ніж у щільного бетону. Так само в якості облицювальних плит укосів каналу Москва-Волга сілікальціт вже протягом кількох років демонструє більшу, ніж у бетону стійкість.

6. Кислотостійкість. Сілікальціт добре протистоїть впливу навіть 5-процентного розчину соляної кислоти. Від бетону в цьому випадку через кілька днів залишаються лише зерна піску і гравію. У тваринницьких господарствах Естонії добре відома стійкість сілікальціта в середовищі харчових кислот, завдяки чому сілікальцітние годівниці для худоби зберігаються в кілька разів довше бетонних.

7. Нижче щільність. При рівних показниках міцності бетонні вироби приблизно на 30% важче сілікальцітних. Наприклад, високо міцний сілікальціт, про який згадувалося вище, має об'ємну вагу тільки 1900 кг/м3. Бетон з міцністю в 5 разів меншою має об'ємний вага не менше 2200 кг/м3. Ця велика різниця у вазі конструкції істотно знижує витрати на транспорт і дозволяє за рахунок здешевлення фундаментів будинків і несучих конструкцій отримати чималу економію.

8. Вартість сілікальцітного заводу в 2,5 рази нижче вартості бетонного заводу такої ж потужності разом з організацією виробництва необхідного для роботи заводу кількості цементу.

9. Нижче витрата матеріалів. На виготовлення 1 куб.м сілікальцітних виробів витрачається вдвічі менше вапна, ніж цементу на виготовлення такої ж кількості бетону. При однаковій мірі механізації ж виробництво цементу вдвічі дорожче вапна. Звідси вже різниця в 4 рази.

10. Нижче вимоги до сировини. Для виробництва сілікальціта вживається будь дешевий природний пісок, виробництво ж бетону вимагає особливо чистого піску з відповідним зерновим складом і гарного щебеню.

11. Дешевше бетону. При виробництві на заводах рівної потужності сілікальціт, щонайменше, в 2 рази дешевше бетону. Це означає, що завод, побудований за суму, в 2,5 рази меншу, дає постійно з року в рік більш якісну. ніж бетон, і в 2 рази дешевшу продукцію.

12. Не міняє розміру при затвердінні. Сілікальціт як би створений для виробництва індустріальних деталей. Навіть найбільш великорозмірні деталі тверднуть в автоклаві без напружень і не змінюють своїх розмірів. Звичайний же бетон при твердненні зменшується в об'ємі.