7.2. Силікатна цегла. Основні характеристики, технології виробництва та використання
Основний вид – вапняково – пісочний, при заміні піску на доменний шлак або золу отримують вапняково–шлаковий або вапняково–зольний. Отримують пресуванням суміші подрібненого вапняку (8-10%), піску (92-90%), і води (приблизно 7...9% від ваги сухої речовини), з подальшим запарюванням в автоклавах. Пресування цегли відбувається під тиском 15–20МПа . Відпресована цегла поступає в автоклав (рис. 7.1), де підлягає дії насиченого водяного пару під тиском 0,9–1,2 МПа та температурі 175–1900С. За таких умов утворюються низькоосновні гідросилікати кальцію за реакцією
nCa(OH)2 + SiO2 + mH2O → CaO · nSiO2 (m – 1) H2O
В результаті синтезується цементуюча речовина (у вигляді гідросилікатів кальцію різного складу), що зв'язує зерна піску або іншого заповнювача у міцний і водостійкий кам'яний матеріал. Тривалість циклу запарювання складає 10...14 г.
Зростання міцності силікатної цегли продовжується ще деякий час на відкритому повітрі за реакцією
Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 + Н2О
Силікатна цеглина — світло–сіра, але може бути і кольоровою, якщо до складу суміші ввести лугостійкі пігменти. Цегла має розміри 250×120×65 (модульна 250×120×88).
Рис. 7.1. Завантаження силікатної цегли в автоклав
Поділяється на марки залежно від міцності 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Має меншу морозостійкість ніж глиняна цегла. Марка морозостійкості не нижче F15 для звичайної цегли і не нижче F25–50 для облицювального. Густина силікатної цеглини 1800...1900 кг/м3, а теплопровідність 0,82...0,87 Вт/(м °С), тобто дещо більше, ніж у керамічної цегли.
Силікатна цегла використовується в основному для кладки стін. Не допускається для викладанням фундаментів, цоколів будівель, кладки печей і димоходів (дуже чутний до ґрунтових і стічних вод, які вміщують в себе СО2)
СаСО3 +СО2 + Н2О → Са(НСО3)2 – легкорозчинний.
При тривалій дії високих температур (>5000С) втрачає значну частину міцності через модифікаційні перетворення кварцу, що супроводжуються стрибкоподібним зростанням об’єму.
Для отримання силікатної цеглини вимагаєте менше виробничих площ, ніж на заводах керамічної цегли, витрачається в 2 рази менше палива, в 3 рази менше електроенергії, в 2,5 рази нижче трудомісткість виробництва. В результаті собівартість силікатної цегли на 25...35 % нижче, ніж керамічної. Тому він продовжує займати значну долю в загальному об'ємі випуску стінних матеріалів. При цьому зростає середня марка цеглини, збільшується випуск пустотілої силікатної цегли і пустотілих блоків, що дозволить понизити витрату матеріалів і вагу огороджуючих конструкцій, зменшити сумарні приведені витрати на 1 м2 стіни.
7.3. Силікатний бетон. Основні характеристики, технології виробництва та використання
Силікатна цегла – дрібно штучний матеріал. Все ширше розповсюджується виготовлення і використання крупногабаритних силікатних виробів. Цей перспективний матеріал називають силікатним бетоном. Виготовлення армованого силікатобетону на 25–35% менше собівартості звичайного залізобетону.
Автоклавні вироби виготовляються як із щільного силікатного бетону та, так із легкого та ніздрюватого у вигляді піно– і газосилікату.
Щільні силікатобетонні вироби переважно виготовляють переважно з важких дрібнозернистих силікатних тонів (на кварцовому піску без крупного заповнювача) щільністю 1800...2300 кг/м3 і міцністю 10..50 МПа. Можна отримувати силікатний бетон і більшої міцності (до 100 МПа) при збільшенні дисперсності і кількості тонкомолотого кварцового піску в вапняково–кремнеземистій суміші, сильному її ущільненні і відповідному режимі автоклавної обробки.
Модуль пружності важкого силікатного бетону в 1,5...2,5 рази нижче цементного, тому його деформації при короткочасній дії навантаження більші. Проте максимальне значення характеристики повзучості силікатного бетону в 1,5...3 разу менше, ніж цементного. Сумарні деформації (короткочасні і тривалі) у обох видів бетонів практично однакові. Тому при заміні звичайного бетону щільним силікатним перетини конструкцій і їх армування не вимагають змін.
Водостійкість (коефіцієнт розм'якшення не менше 0,75) і морозостійкість (F50 і більш), густина силікатного бетону хоча і дещо нижчі, ніж у щільних цементних бетонів, але цілком достатні для забезпечення вимог до зовнішніх конструкцій цивільних і промислових будівель. При необхідності для підвищення міцності і морозостійкості силікатних виробів до складу вапняно–кремнеземної суміші додають невелику кількість портландцементу (10...15 %).
Корозійна стійкість арматури в конструкціях з важкого силікатного бетону надійно забезпечується в приміщеннях з вологістю повітря до 60 %. При вологому і змінному режимах експлуатації арматуру необхідно захищати антикорозійними обмазками.
Таким чином, за сукупністю властивостей щільні силікатобетонні вироби не поступаються цементно–бетонним, а собівартість їх менше.
З щільних силікатних бетонів виготовляють: панелі внутрішніх стін і перекриттів, балки, прогони і колони, карнизні плити і інші збірні деталі.
Легкобетонні силікатні вироби виготовляють з двох видів бетонів автоклавного тверднення – легкого силікатного бетону на пористих заповнювачах і ніздрюватих силікатних бетонів (піносилікат і газосилікат).
Легкі силікатні бетони на пористих заповнювачах готують на тих же в’яжучих, що і щільні силікатні бетони. Пористими заповнювачами для них служать керамзит, спучений перліт, аглопорит, шлакова пемза і інші пористі матеріали у вигляді гравію і щебеня. Такі бетони мають міцність 3,5...20 Мпа, водопоглинання 12...30 % (за об'ємом), морозостійкість 15...50 циклів.
Конструкційні легкі силікатні бетони з щільністю 1400...1800 кг/м3 застосовують для виготовлення армованих силікатобетонних виробів і конструкцій. Конструкційно–теплоізоляційні бетони з щільністю 500...1400 кг/м3 і теплопровідністю до 0,58 Вт/(м-°С) використовують для виготовлення зовнішніх огороджуючих конструкцій (блоків і панелей стін, суміщеної крівлі і т. і.). З теплоізоляційних силікатних бетонів з щільністю менше 500 кг/м3 і теплопровідністю близько 0,18 Вт/(м-°С) виготовляють плити різних розмірів для теплової ізоляції покриттів і перекриттів промислових і житлових будівель.
Ніздрюваті бетони (піносилікат і газосилікат) – складаються із вапна, кремнеземистого компонента SiO2 – піску, води, які змішані з піноутворюючими або газоутворюючими компонентами.
Піноутворюючі компоненти – клеєканіфольний, ГК (гідролізована кров), сапониновий і ряд сучасних синтетичних піноутворювачів.
Газоутворюючі компоненти – алюмінієва пудра (викликає спочування силікатної маси через виділення Н2↑).
2Al + 3Ca(OH)2 +6H2O → 3CaOAl2O36H2O + 3H2↑
З ніздрюватих силікатних бетонів можна виготовити вироби з густиною 300...1200 кг/м3 і міцністю 0,4... 20 -МПа. Такі вироби мають дрібнопористу структуру, невелику теплопровідність 0,1...0,45 Вт/(м-°С) і характеризуються достатньою морозостійкістю (більше 15 циклів), що дозволяє використовувати їх для зовнішніх конструктивних елементів в промисловому і цивільному будівництві. Ніздрюваті силікатні вироби (плити, шкаралупи) щільністю менше 500 кг/м3 застосовують для утеплення як будівельних конструкцій (стін, покриттів), так і теплових установок (трубопроводів, котлів і т. і.). Ніздрюваті силікатні вироби щільністю 500...850 кг/м3, міцністю 2,5... 7,5Мпа і теплопровідністю 0,22...0,29 Вт/(м.°С) успішно застосовують в конструкціях зовнішніх стін (панелі, крупні блоки). Зовнішні стіни з газосилікатних панелей на 25...30 % дешевше великопанельних керамзитобетонных і залізобетонних стін з утеплювачем.
З газосилікату і піносилікату з щільністю 900... 1200 кг/м3 і міцністю вище 7,5 Мпа виготовляють конструкційні армовані вироби (панелі покриттів і перекриттів) за умови захисту арматури від корозії спеціальними обмазками.