Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 45 )

Рис. 54. Технологическая схема получения стеклопора

Образовавшиеся гранулы оседают на сетку конвейера и выносятся ею в приемное устройство гранулятора, из которого непрерывным потоком через пересыпное устройство попадают в сушильный барабан 5. Оптимальными параметрами формирования гранул с прочным поверхностным слоем являются 40-минутное пребывание их в растворе CaCl2, что обеспечивается определенной скоростью движения сетки конвейера и температурой раствора, равной 22-30 ºС, поддерживаемой паровым змеевиком. В сушильном барабане гранулы высушиваются при t = 85-90 ºC в течение 10-20 мин до влажности 27-30 % и направляются в печь кипящего слоя 6 для вспучивания при t = 350-500 ºC в течение 1-3 мин или непосредственно на затаривание 7.

При получении силипора (материала с гранулами менее 5 мм) грануляция жидкостекольной смеси осуществляется путем ее распыления в башенной сушилке.

Вспучивание гранулята происходит одновременно в жидком стекле связанной воды в момент перехода материала в пиропластическое состояние. Причем температура размягчения растворимого стекла тем ниже, чем больше воды в нем содержится. Однако чрезмерное содержание воды (более 40 %) во вспученных гранулах приводит к их растрескиванию или образованию крупных пор с тонкими непрочными перегородками.

При изготовлении штучных изделий смесь из жидкого стекла, минерализованного наполнителя и добавок вспучивается в формах при тепловой обработке. Стабилизация пористой структуры осуществляется при постепенном охлаждении. Для повышения прочностных показателей и снижения трещинообразования в формовочные смеси вводят пористые заполнители (вспученные перлит или вермикулит).

Технология изделий из стеклопора заключается в подготовке связующего [гипс (стеклогипс), жидкое стекло (стеклосиликат), расплавленный битум марки БН-IV (стеклобитум), цементное молоко (стеклоцемент), термопластов (стеклополимер)], приготовлении формовочной массы из стеклопора и связующего, формовании изделий и создании условий для быстрого отверждения связующего. Введение связующего в формовочную смесь можно проводить одним из известных способов: приготовлением гидромасс в мешалках периодического действия, проливом гранул в форме с перфорированным днищем или способом распыления непосредственно при укладке стеклопора в форму. Расход связующего 30-80 кг на 1м³ смеси.

Гранулированные утеплители «Стеклопор» и «Бисипор» получают [220] путем термического вспенивания (350-600 ºС) жидкого стекла, модифицированного 2-3- валентными элементами с помощью золь-гель метода. Недостатком щелочно-силикатных материалов горячего вспенивания является трудность их получения в плитчатой форме из-за неравномерности нагрева по объему. Низкотемпературное (30-100 ºС) вспенивание жидко-стекольных смесей за счет использования неорганических газообразователей (алюминий, кремний, карбид кальция и др.), не обеспечивает низкой плотности и достаточной водостойкости.

Ячеистые бетоны со средней плотностью 300 кг/м³ и ниже имеют значительные усадки и низкую прочность. Предлагаются [221] технологии получения пенобетона на основе стеклобоя. В основе технологии полжены закономерности растворения в воде аморфного кремнезема и его осаждение из раствора посредством процесса конденсационной полимеризации кремневой кислоты Si(OH)4 [222]. Изменяя температуру и величину pH среды, можно управлять этим процессом. Однако, из-за многокомпонентного состава стекол, процесс структурообразования прочного камня из порошков стеклобоя, затворенных водой, затруднен. От автоклавной обработки для выщелачивания порошка стекла можно отказаться, создав аналогичные условия протекания химических реакций при помощи растворимого гидросиликата натрия при температуре не выше 40-50 ºС. Растворенное в воде до определенной концентрации жидкое стекло представляет собой щелочной раствор, который необходим для повышения растворимости аморфного кремнезема с поверхности вводимого в систему порошка стеклобоя. При этом не принципиально, какое стекло используется, то есть, содержание в стекле щелочных оксидов не играет роли. Достаточно высокое значение pH активизирует ионизацию Si(OH)4, и происходит взаимодействие силикат-ионов с гидратированными ионами других компонентов стекла, переходящими в раствор уже при температуре 35ºС. По мере растворения SiO2 и повышения концентрации в растворе, понижается рH среды и происходит реакция поликонденсации с образованием геля кремниевой кислоты, который скрепляет в монолит не полностью растворившиеся и крупные частицы стекла. В следствие высокой степени агрегации полимерных частиц жидкое стекло приближается к состоянию малой устойчивости-кремнеземистый модуль растет, переводя систему в водонерастворимое состояние. Это позволяет рассматривать тонкомолотый порошок стеклобоя как активный поставщик SiO2 в систему, обеспечивающего повышение кремнеземистого модуля жидкого стекла и тем самым решающего проблему водостойкости пенобетона [223]. На основе выявленных закономерностей предложена технология получения пенобетона с использованием “сухой минерализации пены”, безавтоклавной обработки и применением стеклобоя. Технологическая схема включает: дробление и помол стеклобоя, приготовление формовочной массы, формирование блоков, тепловую обработку, выдержку и доводку изделий, распалубку.

Используя выщелачивание порошка стеклобоя при помощи гидросиликата натрия при температуре 40-50ºС [224] можно получить ячеистые пенобетоны, например, при помощи способа по пат. 2016886 России, СО4В 40/02, опубл.20.05.1991, при котором изготавливают строительные блоки, сформированные из смеси легких пористых заполнителей с жидким стеклом, путем спекания, например, в СВЧ поле с удельным расходом энергии 0,7-1,5 кДж/см³.

Теплоизоляционный пенобетон можно получить [225] на основе безклинкерного вяжущего, состоящего из тонкомолотого стекла, раствора щелочного силиката и модифицирующих добавок. При этом процесс твердения обусловлен гидратацией молотого стекла в растворе щелочного силиката. Необходимым условием, определяющим гидравлические свойства вяжущего, является присутствие в его составе достаточного количества окислов амфотерных металлов, способных связывать щелочной гидрозоль кремневой кислоты Si(OH)2 в труднорастворимые щелочные гидраты.

Технология получения перлитовых ТИ изделий на основе силикат-натриевых композиций включает [226]: приготовление силикат-натриевой смеси; получение формовочной массы из вспученного перлита и силикат-натриевой композиции; прессование изделий; сушку изделий в сушильной камере, с использованием в качестве теплоносителя продуктов сгорания газа, в течение 6-8 часов при температуре 150-200 ºС.

Используется пресс с давлением от 0,2 до 0,6 МПа и песок перлитовый вспученный рядовой с объемной насыпной плотностью 75-150 кг/м³, обработанный гидрофобизатором.

На основе щелочных и природных силикатов (пеносиликатов) возможно получение различных коллоидных и микрогетерогенных форм кремнезема и материалов из них [227, 228]. Например, технология получения пористых материалов на основе жидкого стекла и природных силикатов [229], включает синтез силикат глыбы, роспуск в автоклаве, получение жидкого стекла, введение в него наполнителя, получение гранул в присутствии отвердителя, термообработку, высушивание при t = 160-200 ºC и вспенивание при t = 300-400 ºC. Применялось жидкое стекло с силикатным модулем 2,5 в качестве связующего, в качестве отвердителя – раствор CaCl2, в качестве наполнителей (10-30 % по массе) – магнезиальные силикаты (тремолит, диопсид, волластонит, порошок обожженной глины).

В качестве теплоизоляционного материала может использоваться легкий жаростойкий бетон на жидкостекольной основе, с созданием в нем большого количества пор по пенобетонной технологии или применяя в качестве заполнителя материалы, имеющие пористую структуру [230-232]. Расход материалов на 1 м³ жаростойкого бетона составляет (в кг): жидкое стекло - 385; нефелиновый шлам (или другие материалы, содержащие 1- и 2-х кальцевые силикаты кальция-ß- и j - 2 CaO·SiO2 и CaO-SiO2 в качестве отвердителя) – 115; тонкомолотая шамотная добавка - 396; шамотный заполнитель мелкий - 530 и крупный - 720. Смесь готовят в смесителях с принудительным перемешиванием, причем свойства бетона не зависят от последовательности перемешивания исходных материалов. При введении в смесь жидкого стекла в количестве 300 кг на 1 м ³ бетона, смесь быстро схватывается и твердеет. При увеличении расхода жидкого стекла всего на 50 кг такого явления не наблюдается. Промежуток времени с момента изготовления смеси до момента её укладки в форму не более 30-45 мин. Температура укладки и твердения-10-20 ºC, рост прочности заканчивается к 7-м суткам.

Кислотоупорные бетоны на жидком стекле имеют [233] состав (кг на 1м ³ раствора): жидкое натриевое стекло - (400-500); кремнефтористый натрий (Na2SiF6) - (60-65); тонкомолотый наполни; песок кварцевый-1320. Раствор приготавливают в бетономешалке принудительного действия до однородной массы. Материалы загружают в следующей последовательности: песок, затем смесь тонкомолотого наполнителя с кремнефтористым натрием. Сухие составляющие, загруженные в мешалку, перемешивают не менее 2 мин. После чего загружают требуемое количество жидкого стекла и массу дополнительно перемешивают в течение 3-5 мин до получения однородной массы. Замес расходуют не менее чем в течение часа. Укладывать расслоившуюся или загустевшую смесь недопустимо. Твердение бетона происходит в воздушно-сухих условиях при относительной влажности воздуха 55-60 % и температуре не ниже +10 ºC и не выше 40 ºC. Проектная прочность достигается на 7-10 сутки.

Композиция для изготовления ТИ материала (а. с. 1204596 СССР, СО4В 18/06, опубл. 15. 01. 1986) содержит (масс. %): жидкое стекло - 20-25; золу ТЭС - 74,5-79,6; пенообразователь-омыленную канифоль - 0,4-0,6. При изготовлении перемешивают жидкое стекло плотностью 1,35-1,40 с омыленной канифолью до получения вспененной массы, затем добавляют золу с размером зерен 0,315-0,63мм и продолжают перемешивание до получения пористой и подвижной смеси, которую формуют, уплотняют на вибропрессе в течение 10-20 сек, сушат сначала до температуры 60 ºC, а затем постепенно увеличивают температуру до 105-110 ºC.