 
        
        книги из ГПНТБ / Автоклавная обработка силикатных изделий
..pdfАВТОКЛАВНАЯ
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
| 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
