
книги из ГПНТБ / Бабушкина, М. И. Силикатный пресс-материал обзор
.pdf8
, |
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. |
|
|