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

книги из ГПНТБ / Автоклавная обработка силикатных изделий

..pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.91 Mб
Скачать

АВТОКЛАВНАЯ

ОБРАБОТКА

СИЛИКАТНЫХ Ш ИЗДЕЛИЙ

АВТОКЛАВНАЯ ОБРАБОТКА СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Под редакцией канд.тех.наук С. А. К р ж ем и н с к о го

Мо ск в а

Ст р о й и зд а т 1 974

I

Гос. публичная
научно-то.:н,і'-.еггая библиотека (' СР

УДК. 666. 965. 035. 56

 

 

 

 

 

 

Автоклавная обработка силикатных

изделий.

 

М.,

Стройиздат, 1 9 7 4 . 160 с.

Авт.:

К р ж е л-\и н -

с к и й С. А., С у д

и н а

Н. К., К рой ч ук

Л. А., . ^

В а р л а м о в В. П.

 

 

 

 

 

А

В книге изложены

современные представления о

механизме твердения

силикатных строительных

ма­

териалов в гидротермальных условиях.

Рассмотрено

влияние на кинетику автоклавного твердения

 

и

прочность строительных материалов ряда технологи­

ческих факторов: удельной

поверхности

основных

сырьевых материалов,

температуры

(давления)

на­

сыщенного пара, различных добавок, вводимых

в

сырьевую смесь. Освещены вопросы интенсификации

автоклавной обработки строительных

материалов

и

конструкций. Даны практические рекомендации

поѵ '

выбору рациональных режимов автоклавной обработ­

ки различных изделий с учетом вида бетона ( тяже­

лый, ячеистый), размеров

изделий

и других

факто­

ров.

 

 

 

 

 

 

 

Книга рассчитана на научных и

 

инженерно-тех­

нических работников промышленности

 

строительных

материалов.

|

 

 

 

 

 

 

4?

 

назв.

 

 

Табл. 15, рис. 46, список лит.: 147

 

 

I

©

Стройиздат. 1 9 7 4

 

0 3 2 9 - 2 0 2

А

1 6 1 - 7 4

0 4 7 ( 0 1 ) - 7 4

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В настоящее время одним из

основных

направлений

технического прогресса во всех

отраслях

промышлен­

ности строительных

материалов

является

интенсифика­

ция технологических

процессов,

позволяющая сократить

длительность технологического цикла и увеличить

вы­

пуск продукции, повысить производительность

труда,

■внизить себестоимость продукции и сократить капитало­ вложения на строительство предприятий. В производстве строительных материалов и изделий на основе портланд­

цемента и извести эта проблема успешно

решается

внедрением автоклавной технологии, по которой

изде­

лия подвергаются тепловлажностной обработке

 

насы­

щенным водяным паром под повышенным

давлением.

 

Автоклавная обработка значительно ускоряет

твер­

дение

строительных материалов. Так,

известково-пес­

чаные

смеси (строительные растворы)

при выдержива­

нии на

воздухе твердеют в течение нескольких.' месяцев

и приобретают прочность на сжатие-менее. 10

кгс/см^.

Применение автоклавной обработки в течение ТО -

20 ч

позволяет при меньшем расходе извести получать

 

из

(известково-песчаных смесей строительные материалы

и

изделия прочностью 150-500

 

 

 

 

ная обработка дает возможность также использовать

в

качестве сырья для производства строительных

мате­

риалов и изделий многие виды промышленных

отходов-

шлаки черной и цветной металлургии, золы ТЭС, нефе­ линовый шлам и др. Эти отходы, не обладающие вяжу­ щими свойствами в обычных условиях, при автоклавной обработке становятся активными компонентами сырье­ вой смеси, что позволяет на их основе получать строи­

тельные материалы и изделия высокого качества.

 

Номенклатура

изделий и материалов

автоклавного

твердения весьма

широка - это крупноразмерные изде­

лия из ячеистых и тяжелых бетонрв для жилищного

и

промышленного строительства, силикатный кирпич, теп­

лоизоляционные материалы и др. В связи с

развитием

производства автоклавных строительных материалов и

изделий возникает необходимость в глубоком

изучении

закономерностей процесса автоклавного твердения

ма­

териалов, а также фазового состава и свойств

возни­

кающих при этом новообразований. Важнейшая

 

задача

этих исследований - изыскать эффективные способы уп­

равления процессом автоклавного твердения, чтобы

по­

лучать материалы, обладающие высокой прочностью

и

долговечностью. AJ3. Волженский, П.А. Ребиндер,

П.П.

Будников, Ю.М. Бутт, П.И.Боженов, T J4 .Беркович, О.П.

Мчедлов-Петросян, К.Э.Горяйнов, А £.С аталкин,Е £.С е- галова, К.Г. Красильников, Л.Н.Рашкович, О.И.Лукьяно­

ва, В .И.Бабушкин, А.И .Бойкова, О.И.Грачева

и

другие

советские исследователи внесли значительный

вклад в

развитие химии и технологии автоклавных

материалов.

Представляют большой интерес также работы ряда за­

рубежных исследователей - Х.Ф.У.Тейлора, ДжЛКалоу-

сека, РЛ .Б огга, Э.Тило

и др.

 

Используя результаты

новейших исследований,

про­

веденных в Советском Союзе и за рубежом, а

также

накопленный производственный опыт, авторы сделали по­

пытку осветить наиболее важные вопросы

твердения

вяжущих в гидротермальных условиях, а также

рас­

смотреть различные режимы автоклавной обработки ма­

териалов в

производственных условиях. Все замечания

читателей

по данной книге будут приняты авторами

с

благодарностью.

 

г

Г ЛА ВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОСИЛИКАТОВ

КАЛЬЦИЯ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ТВЕРДЕНИИ ИЗВЕСТКОВО-КРЕМНЕЗЕМИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

При гидротермальной обработке известковокремне­ земистых материалов в зависимости от ее длительности и температуры, состава смеси, характеристики исход­ ных компонентов могут образовываться разнообразные по составу и структуре гидросиликаты кальция. Для их исследования применяют различные методы анализа, в том числе рентгеновский, электронномикроскопичес­

кий, термографический, метод инфракрасной

спектро­

скопии, оптической микроскопии. Наиболее широко

ис­

пользуют метод рентгеновского фазового и

количест­

венного анализов, реже - метод внутреннего и

чаще -

метод внешнего стандартов [39 , 40, 42 , 60,

145,

146 3-

Применение автоклава-приставки к рентгеновскому

ди­

фрактометру позволяет непрерывно определять

содер­

жание твердых фаз в системе непосредственно в

 

про­

цессе гидротермальной обработки в поверхностном слое твердеющего образца. [58, 147].

Для исследования характера дегидратации гидроси­ ликатов кальция наряду с нагреванием образцов в элек­

трическом муфеле до определенной температуры и

по­

следующей затем съемкой рентгенограммы такого

об-

5

разца применяют высокотемпературную

рентгеновскую

приставку к дифрактометру. Это позволяет

непосред­

ственно в процессе дегидратации гидросиликата

полу­

чать его рентгеновскую характеристику в любой

мо­

мент времени [4Г}.

 

 

 

Электронно-микроскопические исследования

 

гидро­

силикатов кальция проводят на различных микроскопах , - -

применяя

метод суспензий или сухого напыления

по­

рошка

на

коллодиевую или угольную подложку,

а также

метод

реплик [50, 89]. Термический анализ выполняют

обычно на установках: АТВУ-9, ПРТ-1000 с

регистра­

цией на НТР-62 и на дериватографе [11, 43].

Д л я

по­

лучения инфракрасных спектров гидросиликатов кальция

используют спектральные приборы - двухлучевые

авто­

матизированные

спектрометры

типа UR =20 [79].

 

В последнее

время начали

широко применять

новые

эффективные методы исследования, как, например, раст­

ровый

электронный микроскоп

[181, 199], рентгеновский

спектральный анализ в точке

(электрозондирование )[І7б]

и др*. Большое внимание уделяется изучению

химичес­

кого состава и структуры индивидуальных

гидросили----

катов

кальция [19, 149, 186], скорости

растворения

S i0 2

при гидротермальной обработке

известково-квар­

цевых смесей в зависимости от удельной

поверхности

кварца, температуры и времени обработки [101, 127,

195].

 

 

 

 

Почти все хорошо кристаллизующиеся гидросиликаты

кальция могут быть вполне надежно

идентифицированы

рентгеновским анализом, хотя при невысоком (10%) со­

держании их в смеси и особенно при

одновременной

кристаллизации нескольких гидросиликатов кальция

оп­

ределить их весьма трудно. В этом

случае желательно

обогащение пробы. Более сложно идентифицировать пло­

хо кристаллизующиеся гидросиликаты

кальция С -

S -

- Н ( І ) и С - S - H ( I I ) * . Эти гидросиликаты на

рент-

генограммах характеризуются широким размытым

пи-^Л

Ä Здесь и далее приняты условные обозначения: СаО-С; S i0 2 - S ; Al 2 0 3- А; Fe20 3 - F ; Н20-Н .

6

ком (3,03д)

и при невысоком содержании их в

 

пробе

трудно определимы, особенно в присутствии

небольшого

количества карбоната кальция (практически он

 

присут­

ствует всегда), который имеет очень сильную

 

дифрак­

ционную линию (o'/я =3,03д).

 

 

 

 

При наличии смеси гидросиликатов более

надежная

' идентификация достигается с применением

дифферен­

циального термического анализа (ДТА). Кривые

 

ДТА

одноосновных гидросиликатов С —S - H ( I )

характери­

зуются сильными

экзотермическими эффектами

 

 

при

850-880°С. Нагрев при температуре 880°С

(т.е. именно

в том температурном интервале, где наблюдается

эк­

зотермический эффект) приводит к интенсивной

 

крис­

таллизации

волластонита, сопровождающейся

 

появле­

нием на рентгенограммах всех дифракционных максиму­

мов, отвечающих волластониту. Наблюдаемый на

 

ДТА

экзотермический эффект вызван не собственно

 

терми­

ческим разложением гидросиликата C - S - H ( I ) ,

а

кристаллизацией

возникающего безводного

волластонита

|*_(рис. 1 ).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.

Результаты

 

 

т

 

 

 

 

 

ДТА различных

проб

 

 

 

 

гидросиликатов

С -

 

 

 

 

- S -Н (I ).

Исходные

 

 

 

 

смеси

 

характеризо­

 

 

 

 

вались

C /S

: 0,76(1),

 

 

 

 

0,83(2),

0,81(3)

и

 

 

 

 

0,90(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

В присутствии свободной Са(ОН)2 характер

этого

термоэффекта несколько изменяется: глубина его

зна­

чительно меньше, а ширина больше. При

термической

обработке таких проб наряду с образованием

волласто­

нита

из гидросиликата происходит реакция

 

взаимо­

действия окиси кальция, образовавшейся при

разложе­

нии несвязанной Са(ОН)2 и кремнезема. Она

 

сопро­

вождается выделением тепла, и поэтому на кривой

из­

менения дифференциальной температуры наряду с

экзо-

7

термическим эффектом кристаллизации волластонита

из

С - S - Н(Г) появляется второй экзотермический

эф­

фект; общая ширина его увеличивается. На термограм­

ме наблюдается отклонение (от минимального

значе­

ния)

высокотемпературной

ветви экзотермического

эф­

фекта

на величину h (рис.

2 ); значение h пропорцио- —

нально количеству Са(ОН)2 в исходной смеси. Все

это

представляет интерес в связи с необходимостью

 

тер­

мического анализа проб, отобранных в процессе

гидро­

термальной обработки образцов силикатных бетонов че­ рез определенные периоды времени.

Рис. 2. Влияние

на

результаты

 

ДТА

гидросиликата

 

С -

- S -Н (I )

введения

добавки Са(ОН)2

 

1

-

исходная

проба;

2

-

то же,

с

5%

Са(ОН)2 ; 3 -

то

же,

с

10% Са(ОН)2 ;

4 -

то

 

же, с

15%Са(ОН)2

В таких образцах (при достаточно высокой дисперс­ ности кремнеземистого компонента) возможно одновре­

менное

присутствие'С- S - Н (І) и некоторого

коли­

чества

несвязанной CafO H ^ и поэтому вполне

естест­

венно, что наличие Са(ОН)2 оказывает известное влия­ ние на характер пика экзотермического эффекта, сопро­ вождающего разложение при термообработкеоднооснов­ ного гидросиликата.

1. Фазовый состав и структура гидратных новообразований

Некоторые гидросиликаты

кальция

представляют

собой наиболее важную часть

новообразований, возни­

кающих при твердении материалов на

основе портланд—

8

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ