Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Бабушкина, М. И. Силикатный пресс-материал обзор

.pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.13 Mб
Скачать

8

,

Т а б л и ц а 11

Результаты испытания образцов силикатного пресс-материала

на морозостойкость в зависимости от чистоты наполнителя

&

Состав

смеси,

%

 

 

Предел прочности

при

сжатии, кГ/см2

 

Внешние

—-——

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сос­

жидкое

высу­

после

после

потеря

после

потерн

после

потеря

моло­

изменения

тава

тый

стекло

шенные

водо-

25 цик­ проч­

50 цик­ проч­

100

проч­

 

 

песок

 

 

образ­

поглолов за­ ности,

лов за­ ности,

циклов

ности,

 

 

 

 

 

цы

щения

моражи­

%

мора­

%

замора­

%

 

 

 

 

 

 

 

вания

 

живания

живания

 

 

1

85

5

10

505

506

504

Нет

А Л Л

11

42 6

15

Кет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

85

5

10

505

503

501

Нет

441

12

403

20

Нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

85

5

10

423

420

421

Нет

315

26

216

48

Едва за ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метные

трещины

П р и м е ч а н и е . Состав №2 содержит до 20% карьерного немолотого песка.

Жидкое стекло

имеет модуль 2 ,6 7 , удельный вес

1 ,4 6 .

Собтав № 3 -

кварцевые пескй с содержанием до

15% глинистых и других примесей.

ние 60 мин. при температуре 300°С„ затем охлаждалась струей воздуха из

вентилятора. Во всех случаях было принято 30 циклов попеременного на­ гревания и охлаждения. После испытаний плитки осматривали с целью вы­ явления трещин или разрывов, а кубы испытывали на сжатие. Результаты

этих испытаний приведены в таб л .1 2 .

Как показали опыты, остаточная прочность обраэцов после 30 тепло-

смен составляла 60-70%, а при нагреве до 200-300°С и охлаждении на воз­

духе прочность

образцов

повышалась

на 135-146% .

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 12

 

Теплостойкость силикатного пресс-материала

 

Предел

прочнос­

Потерн

Повышение

Внешний вид

Условия испытания ти при сжатии,

проч­

прочности,

образцов

образцов

кГ/см *

ности,

%

 

 

до иопы­ после

%

 

 

 

 

 

 

 

та ния

30 теп-

 

 

 

 

 

лосмен

 

 

 

Нагрев до

120~130°С , ох­ лаждение в воде

(20°С )

Нагрев до 200°С , охлаждение на воздухе (20°С)

Нагрев до 300°С , охлаждение струей воздуха из вен­ тилятора

570

370

 

 

Чере8 25 циклов

568

365

35

-

на одной плитке

появились две

555

361

 

 

трещины

571

833

Нет

146

Хороший

565

825

 

 

 

580

754

Нет

130

Хороший

577

750

 

 

 

П р и м е ч а н и е . Возраст образцов - 3 суток.

Механические свойства силикатного прессматериала

Предел прочности при сжатии силикатного прессматериала определялся на образцах-кубах размером 4x4x4 см. Как показали испытания, прочность материала зависит от многих факторов. Обычно она несколько снижается во времени, начиная с 7-суточного возраста (т а б л .1 3 ).

Если в состав смеси ввести волокнистые наполнители, такие, напри­ мер, как асбест У1 сорта(в количестве 10%) или злентрокорундовый тонко­ дисперсный порошок типа микроник Л 28 (в количестве 5%), то прочность силикатного яресс-материала во времени стабилизируется.Это явление моя-

31

но объяснить, по-видимому, с одной стороны, высокой адгевией цементи­ рующего вещества (силикатного связующего) к частицам наполнителя, а с другой - армированием и уплотнением структуры материала ва счет вве - дения подобного рода наполнителей.

Ив табл .13 видно, что наибольшей механической прочностью в любом возрасте обладают материалы, в состав которых входит микронаполнитель (микроник №28) в количестве 5%, представляющий собой электрокорувдо­ вый порошок, удельная поверхность которого достигает 8 - 1 0 тыс.см^/г*.

Частицы этого порошка, обладая

высокой дисперсностью и прочностью,на­

сыщают цементирующее вещество,

прочно с

ним склеиваются и тем самым

уплотняют и упрочняют ( 8 амонолицивают)

структуру

материала. Другой

наполнитель - асбест У1 сорта,

волокна

которого

обладают высокой проч­

ностью при растяжении и изгибе, армирует силикатный материал тончайшей

сеткой и, обладая высокой

адгевией к жидкому стеклу, прочно сцепляет­

ся с

частицами

кварцевого

наполнителя, повышает прочность материала и

стабилизирует

е е .

 

 

 

При использовании в качестве основного

наполнителя местных квар­

цевых

песков,

содержащих в

своем составе до

10% глинистых и карбонат­

ных примесей, прочность образцов силикатного материала может понижать­

ся е 1,5 раза по сравнению с прочностью образцов, изготовленных на чис­ том кварцевом песке (типа Вольского).

Как показали исследования, прочность силикатных пресс-материалов горячего прессования со временем снижается независимо от режима формо­ вания и вида основного наполнителя. Снижение лрочности наблюдается че­

рев 7 суток после изготовления и хранения, эатем к 30 суткам прочность

стабилизируется. Потеря первоначальной прочности при этом может дости­

гать

25%. Это объясняется тем ,что со временем цементирующее вещество

(гел ь

кремневой кислоты - S i (ОШ4 утеряет влагу в результате дальнейше­

го синерезиса и кристаллизации (образования вторичного

кварца),

умень­

шаясь

в объеме, - возникают усадочные явления. При этом

возможно

обра­

зование микротрещин и отрыв цементирующего вещества от частиц наполни­ теля, в результате чего механическая прочности материала несколько сни­ жается* При использовании таких добавок, как высокопрочный электрокорундовый порошок или мелкие асбестовые волокна, армирующие структуру мате­ риала, усадочные явления в цементирующем веществе отсутствуют, поэтому снижение прочности материала во времени не наблюдается.

Предел прочности при растяжении и иэгиое. Определение предела проч­ ности при растяжении силикатного материала проводилось на стандартных восьмерках, изготовленных методом горячего прессования.

32

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

13

 

Определение предела прочности при сжатии силикатного пресс-материала

 

Состав смеси »%

Предел прочности при сжатии,

кГ/см2 ,3 через

 

Л ПЛ

 

 

 

 

 

U Uw"

 

1 сутки

3 суток

7 суток

30 суток 60 суток 90 суток 360

суток

тава

 

1Молотый кварцевый (Вольский) песок -

0 5 ; A/a2SLF6

- 5 ;

растворимое

стекло -

628

647

500

508

490

494

495

2Молотый кварцевый (бере8 0 вский) пе­

 

сок -

8 5 ;

Md2UF6 -

5 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

растворимое

стек

-

 

400

450

470

370

372

373

375

 

ло -

Ю ...................... ••

 

3

Чистый кварцевый

 

5 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

песок

- 7 5 :N n2siF6 -

 

 

 

 

 

 

 

 

асбест -

10 }

раство­

675

691

747

810

836

822

848

 

римое

стекло

- 1 0 . . . .

4

Те же

компоненты,

но

 

 

 

 

 

 

 

вместо

асбеста -

ми­

682

814

1102

1100

1101

1098

1091

кро ник

№2 8 -^ 5 ................

П р и м е

ч а н и я :

 

1 . Режим прессования: температура

- 170°С;

удельное

давление - 100

кГ/см2

время -

1 мин на 1 мм

 

толщины обравца.

 

 

 

 

 

2 .

Образцы до испытания

хранились в вовдушно-сухих

условиях при температуре 15-200С .

 

3 .

Жидйое стекло

-

натриевое

удельным весом

1,4 6 * модуль. - 2 ,7 .

 

 

В табл .14 приведены результаты испытания

образцов

пресс-катериала

на прочность при растяжении в зависимости от

вида наполнителя и време­

ни хранения образцов в воздушно-сухих условиях.

 

Из табл.14 видно, что максимальное снижение прочности при растя­

жении (до 17%) наблюдается у материала с наполнителем,

содержащим до

10% глинистых примесей, у материала на чистом

Вольском

песке - несколь­

ко меньше - 12%, а с добавкой 10% армирующего

наполнителя (асбеста

У1 сорта или электрокорунда) - снижение прочности не наблюдается. Это объясняется уплотняющим воздействием армирующих добавок на структуру материала.

Испытание прочности материала на изгиб проводили на образцах-ба-

лочках размером 4x4x16 см*

 

Результаты этих

испытаний приведены в та б л .15.

Данные табл .1^

показывают, что добавка

армирующего наполнителя

(асбеста У1 сорта) в количестве 10% повышает

предел прочности при из­

гибе с 115 до 445 кГ/см ^, или на 400%. Кроме

того, следует отметить,

что прочность при изгибе образцов матеоиала

без армирующей добавки так­

же достаточно высока

-

110-115 кГ/см ^.

 

Сопротивление при

ударе и истираемость.

Испытание образцов-плиток

для определения сопротивления удару проводилось следующим сбразом.Плит-

ка

укладывалась

на

слой песка толщиной 80 мм лицевой стороной вверх,

на

Н9 е с высоты

125

мм свободно падал стальной шарик диаметром 30 мм

весом 112 г . После

каждого удара

высота падения шарика увеличивалась

на

25 ммо

 

 

 

 

При испытании

определялось

число ударов до начала разрушения пли­

ток

(ОСТ 1 0 5 5 6 -4 0 ).

 

 

 

Истираемость силикатных кислотоупорных плиток определялась на ла­

бораторном круге. Коэффициент истираемости рассчитывался по формуле

 

 

 

k 1 -

 

 

 

i

 

 

 

PS

где

h 1

-

толщина плитки до истирания, см;

 

к? -

толщина плитки после истирания, см;

 

Р

 

нагруэка,действующая на образец, Г/см ^;

 

S

-

путь, пройденный образцом при вращении круга, см.

34

Т а б л и ц а 14

Влияние времени хранения образцов силикатного пресс-материала на

прочность при растяжении

 

 

 

 

 

Предел прочности

при

растяжении,кГ/см2,через

Потеря

Состав

смеси,

%

 

 

 

 

 

 

 

прочности

со с­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 суток

30

суток

 

180 суток

по сравне­

тава

 

 

 

1

сутки

3 суток

90 суток

 

 

 

нию с 7 - су­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хранением,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

1

Молотый песок (бере-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зовский)

-

8 5 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2SlF6

 

- 5 ; раст­

3 5 ,6

5 5 ,3

7 6 ,8

 

6 1 ,9

6 4 ,3

6 3 ,3

17

 

воримое

стекло -

10 .

 

2

Кварцевый

песок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Вольский)

- 8 5 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M 2SiF6

 

- 5 ; раст­

4 0 ,5

5 7 ,5

8 8 ,2

 

8 1 ,4

7 9 ,4

7 8 ,6

12

 

воримое

стекло-

10 . .

 

3Молотый песок (Воль­ ский) - 75; асбест У1 сорта - 10;

 

MclzSvFb -

5

;

раство­

5 1 ,1

75

120,7

112,3

120,1

120,1

 

римое

стекло

-

10 . . .

4

Молотый песок

 

(Воль­

 

 

 

 

 

 

 

ский)

-

8 0;

микро-

 

 

 

 

 

 

 

ник № 28

-

Ь;Ма2Щ -Ъ ;

 

 

 

 

 

 

 

растворимое

стек­

5 6 ,6

7 8 ,1

120,7

1 1 3 ,7

116

119

 

ло -

10

...........................

 

 

..

to

ст>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 15

 

 

 

Предел прочности

силикатного

пресс-материала при изгибе в зависимости

 

 

 

 

 

от

времени

хранения образцов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предел

прочности при

изгибе,

кГ/ e i r , черев

 

Состав смеси, %

 

 

 

 

 

 

 

со с­

 

7

суток

14 суток

! 30 суток

90 суток

180 суток

тава

 

 

 

 

1

Молотый песок

(бере8овский) -

 

 

 

 

 

 

 

8

5

-

5 ; раствори­

 

109

110

100

103

 

104

 

мое

стекло -

10................................

 

 

2

Молотый песок

(вольокий) -

85;

 

 

 

 

 

 

 

Ma&SlFs

-

5 ; растворимое

123

119

119

119

 

118

 

стекло -

10 .......................................

 

 

 

3Молотый пеоок (Вольский) - 75; асбеот У1 сорта - 1 0;

 

/V02$lFfi

-

5 ;

растворимое

345

436

439

438

442

 

отекло -

1 0 ........................................

 

 

4

Молотый

песок

(Вольский) -

8 0 ;

 

 

 

 

 

микро ник №28

-

5 i^ a2SLFe -

5 ;

163

178

178

186

 

растворимое стекло - 10...............

165

<

i

г

Результаты этих исследований приведены в таб л Л 6 для трех опти -

мальных составов. Режим прессования тот же, что и для образцов при ис­ пытаниях прочности при сжатии, разрыве и изгибе.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что силикатные пресс-

материалы имеют высокое сопротивление удару и низкую истираемость,приб­ лижающуюся к прочности керамических плиток.

£

сос­ та­ вов

 

Т а б л и ц а

16

Результаты испытания

силикатного прессматериала

 

на сопротивление удару и истираемость в возрасте

 

7

суток

 

Состав смеси, %

молотый армирующая кварце­ добавка вый песок

 

Сопроти]зление

раст-

истира нию

коэффи­

п п Ф о п а

вори-

циент

веса .

Mo2SLF6 мое

исти­

г/см *

стек­

ло

ра ния,

 

 

 

«■

Сопротивление удару, {Гм/см8,при толщине

плиток, мм

10 13 17

1

85

-

5

10

0 ,6 1 2

0,134

6

13

18

2

75

Асбест - 10%

5

10

0 ,6 1 0

0,131

7

13

19

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

3

80

Микпоник

5

10

0 ,6 1 0

0,131

7

13

19

 

 

№28 - 5%

Химическая стойкость силикатных материалов определялась двумя спо­ собами. Первый - стандартный способ определения кислотостойкости, ре­ зультаты которого рассчитываются по формуле

 

 

К =

S*

.

100%,

 

 

-7Г-

 

 

 

д1

 

 

где К - кислотостойкость,

%;

 

 

S -

навеска

материала

до

кипячения в агрессивной жидкости, г *

5 -

навеска

материала

после

кипячения, г .

£•

 

 

 

 

 

Второй способ предусматривает оценку прочности материала до и пос­ ле длительного выдерживания его в агрессивных средах. Химическую стой­ кость определяют в этом случае по формуле

 

К =

к1

. 10035,

 

 

 

 

 

где К - химическая стойкость, %;

 

RV R2 - пределы

прочности

при сжатии,

изгибе или разрыве изделий соот­

ветственно до и после воздействия агрессивных сред.

Результаты

испытаний приведены в

таб л .17*

37

Т а б л и ц а 17

 

Химическая стойкость силикатного

пресс-материала

 

 

 

Химическая

стойкость,

%

Агрессивная среда

потере

веса

по потере

проч­

 

по

 

 

 

 

ности

 

НСд (5%-ный раствор)

86

 

95

 

HCZ

(20%-ный раствор)

80

 

112

 

H2 SO4. (5%-ный раствор)

84

 

125

 

 

(20%-ный раствор)

85

 

160

 

Н$РОц

(5%-ный раствор)

81

 

97

 

Нь Р0ц.

(20%-ный раствор)

89

 

98

 

На2 С0$ (5%-ный раствор)

68

 

60

 

Ма2 £05

(20%-ный раствор)

85

 

70

 

Вода

............................................

93

 

80

 

Данные таб л .17 показывают, что силикатный пресс-материал обладает

сравнительно высокой химической устойчивостью как в концентрированных, так и разбавленных растворах минеральных кислот (соляной, серной, фос-

форной).

Изучение химической стойкости пресс-материала проводилось также на

образцах (кусочках)

неправильной формы путем кипячения

их в

различных

агрессивных средах

в

течение

б и

20 ч а с . с

предварительной

выдержкой

в этих

средах в течение 4 8

ч ас.

Результаты

этих исследований

приве­

дены в

табл.1 8 .

 

 

 

 

 

 

 

 

Коррозионная

стойкость

СПМ в

сильно агрессивных

средах

коксохи­

мического производства изучалась в г.Коммунарске в НИЛПЭ (Научно-иссле­ довательской лаборатории промышленной энергетики )• Целью работы было выяснение возможности применения СПМ в качестве футеровочного материала для коммуникаций и емкостей на коксохимических заводах.

йз большого количества агрессивных сред Коммунарского коксохими -

ческого

завода были выбраны

следующие сильно агрессивные

среды:

1)

маточный раствор сульфатного отделения цеха

улавливания,пр

ставляющий собой двухфазный

пересыщенный раствор сульфата

аммония в

разбавленной (6-12%) серной кислоте. Кроме солей сернокислого аммония9 раствор этот содержит небольшие количества цианистого и роданистого ам­ мония, сульфата пиридина и смолистых вещ еств. Раствор имел pH = 1 .1 .

Температура его в заводских условиях - 60-70°С ;

38

со

to

Т а б л и ц а 18

Химическая стойкость силикатного пресс-материала при кипячении в агрессивных средах

Вид

Вес

образца

Время ки-

Вес образ-

Потеря веса

Химическая

до кипяче­

пячения обца после

г

стойкость,

агрессивной среды

ния,

г

разца,час

кипячения,

%

 

 

 

 

г

 

 

Молочная

кислота,

7 ,7 2 3 6

 

 

6

7 ,3 3 0 8

 

0,3 9 2 8

5 ,0 8

9 4 ,9 2

2% -ная...................... !

 

 

 

 

 

 

 

 

93,01

 

 

 

J

1,7367

 

 

20

1,6158

 

0,1209

6 ,9 8

МаН2Р0^,Ь%^т\л р-р . . . .

8 ,7 0 1 2

 

 

6

8,3001

 

0,4011

4 ,6 1

9 5 ,3 9

N

a

5%-ный р -р..........

3 ,7 0 5 0

 

 

20

3 ,4 2 0

 

0,2850

7 ,6 9

9 2 ,3 1

Хлор в

Нг 0 (200 мг/л)

6 ,0 1 5 0

Не

кипятили,

5,7681

 

0 ,2 4 6 6

4 ,1 0

9 5 ,9 0

 

 

 

 

 

выдерживали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в р-р е

 

 

 

 

 

Хлор в Н20 (200 мг/л)

2 ,6 6 5 2

6 -2 0

ч ас.

2-, 6629

 

0,0023

0 ,009

99,91

 

 

 

 

/Jo2СОд

,

2,5%-ный р-р

5 ,7 0 6 0

 

 

6

5,1732

 

0,5328

9 ,3 4

9 0 ,6 6

Ncu2 C0b ,

2,5%-ный р-р

2 ,7 1 6 7

 

 

20

Р а з р у ш и л и с

ь

 

 

HNQb ,

1%-ный р-р

5,2703

 

 

6

5,0755

 

0 ,1 9 4 8

3 ,7 0

9 6 ,3 0

 

Н Щ ,

1%-ный р-р

2 ,1 8 1 6

 

 

20

2,0094

 

0,1722

7 ,8 9

92,11

Винная

кислота,

5 ,8 0 1 8

 

 

6

5,3853

 

0,4195

7 ,2 3

9 2 ,7 7

2%-ный р*р...........................

 

 

 

Винная кислота,2%-ный

1,9817

 

 

20

1,8373

 

0,1444

7 ,2 0

92,71

Р -Р ..................................

 

 

 

 

Hz S0if 7 1%-ный р -р ...

4 ,5 1 7 7

 

 

6

3,8612

 

0,6535

1 4,47

8 5 ,5 3

 

Н2 80ц ,

1%-ный р -р ...

1,4552

 

 

20

1,3382

1

0,1 1 7 0

8 ,0 1

9 1 ,9 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е

* Образцы материала готовились

по режиму: температура 170°С, удельное

давление

150 кГ/см 2, время прессования

1

мин. на

1 мм

готового образца.

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ