ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРАНСФЕРТА НОВЕЙШИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОЙМАТЕРИАЛОВ
, ,
Аннотация. Использование промышленных отходов важно по ряду причин: первое - обеспечение производства богатым источником дешевого и уже подготовленного сырья; второе - экономия капитальных вложений, предназначенных для строительства предприятий, перерабатывающих сырье и повышению их рентабельности; третье - высвобождению значительных площадей земельных угодий и снижению степени загрязнения окружающей среды. Возрастающие объемы строительства требуют постоянного увеличения расхода органических и минеральных сырьевых материалов, кроме того, химическая промышленность ощущает острый дефицит в жаростойких бетонах. В связи этим особую актуальность приобретает расширение ресурсов органических вяжущих и минеральных материалов за счет использования различных отходов промышленности и разработка технологии стекловяжущих и бетонов на их основе.
Разработка новых композиционных материалов, стойких к температурным воздействиям, прочных и надёжных в эксплуатации, представляет важнейшую научно-техническую значимость для Республики Казахстан.
В послании 2017 года «Третья модернизация Казахстана: глобальная конкурентоспособность», Президент Республики Казахстан, говорит об обеспечении новыми, современными строительными материалами
В связи с этим необходимо использовать сырьевой запас региона с целью создания конкурентоспособных стройматериалов для теплоэнергетического строительства, в частности разработать составы жаростойкого бетона на основе шлаков.
При разработке составов жаростойкого бетона на основе силикат-натриевого вяжущего придерживались следующих принципов:
- минимально возможное содержание в составе бетона силикат-глыбы (плавня); достижение соотношения между крупной, средней и мелкой фракциями заполнителя, обеспечивающего наибольшую плотность укладки зерен, т. е. наименьшую межзерновую пористость.
Минимально возможное содержание в составе бетона силикат-глыбы определяется главным образом прочностью бетона после его сушки при 180-200 0С. Наибольшая плотность укладки зерен заполнителя необходима для создания жесткого каркаса в материале, снижения расхода вяжущего, как материала с более низкой огнеупорностью и повышения плотности, а следовательно, и всех основных эксплуатационных показателей бетона.
Разработанные виды силикат-натриевого композиционного вяжущего совместно измельченных силикат-глыбы и микронаполнителя позволяют получать различные виды жаростойкого бетона. Вид огнеупорного заполнителя должен соответствовать виду тонкомолотого огнеупорного компонента, входящему в состав вяжущего.
Основными показателями качества бетона являются: монтажная прочность, т. е. прочность после сушки; прочность при данной температуре, температура начала деформации под удельной нагрузкой, огневые усадочные деформации и термическая стойкость.
На все эти показатели оказывает влияние структура данного бетона, которая формируется практически на всех стадиях переработки материалов и зависит от состава бетона и технологических параметров производственных операций. В настоящей работе исследовано влияние состава бетона на его свойства. На рисунке 1 представлены результаты исследования влияния содержания вяжущего и силикат-глыбы на прочность бетона после сушки и при данной температуре нагрева.
Испытанию подверглись образцы, изготовленные из различных составов (таблица 1). Гранулометрический состав шлакового заполнителя постоянным был. Анализируя характер кривых, можно предположить следующее. Повышение содержания в составе бетона силикат-глыбы существенно влияет на прочность бетона после сушки и при данной температуре эксплуатации. Увеличивая содержание силикат-глыбы, можно повысить прочность бетона после сушки, т. е. монтажную прочность. Однако при этом максимальная температура применения существенно снижается. При одинаковом содержании силикат-глыбы увеличение содержания тонкомолотого шлака приводит, с одной стороны, к повышению прочности после сушки и при средних температурах (рисунок 1.), с другой стороны, к существенному снижению несущей способности при высоких температурах.
Цифры на кривых – номера составов в соответствии с таблицей 1
Рисунок 1 - Зависимость прочности при сжатии образцов в нагретом состоянии от температуры нагрева для различных составов жаростойкого шлакового бетона, а – ДШЖБ, б – ФШЖБ.
В условиях одностороннего нагрева из ЖБ можно изготавливать строительные элементы с вариотропным содержанием этих компонентов и тем самым, зная распределение температур по сечению конструкции добиваться равнопрочности элемента при его одностороннем нагреве.
Таблица 1 - Составы жаростойких бетонов на доменно-шлаковом и фосфорно-шлаковом силикат-натриевых композиционных вяжущих
Состав композицион-ного вяжущего | Компоненты бетона | Состав бетона, % по массе | ||
молотый шлак: силикат-глыба | заполнитель : вяжущее номер состава | 90:10 1 | 80:20 2 | 70:30 3 |
90:10 | Шлак : Молотый шлак Силикат-глыба | 90 | 80 | 70 |
9 | 18 | 27 | ||
1 | 2 | 3 | ||
80:20 | заполнитель : вяжущее номер состава | 90:10 4 | 80:20 5 | 70:30 6 |
Шлак : Молотый шлак Силикат-глыба | 90 | 80 | 70 | |
8 | 16 | 24 | ||
2 | 4 | 6 | ||
70:30 | заполнитель : вяжущее номер состава | 90:10 7 | 80:20 8 | 70:30 9 |
Шлак : Молотый доменный шлак Силикат-глыба | 90 | 80 | 70 | |
7 | 14 | 21 | ||
3 | 6 | 9 |
Количество вводимого вяжущего в состав бетона является решающим фактором, влияющим на прочность материала после его сушки и при высоких температур, наряду с этим, грануломерия заполнителя тоже играет значимую роль. Так, прочность при высоких температурах у мелкозернистых материалов снижается быстрее, чем у крупнозернистых, так как при прессовании и спекании координационное число крупных зерен больше чем мелких частиц. Эти положения хорошо согласуются с полученными результатами (рисунок 3.24)
Изучение поведения шлакового бетона на СНКВ при нагревании выявили следующие закономерности.
Составы 1,4 (таблица1) приемлемы только для изготовления мелкоштучных изделий, когда не нужна высокая монтажная прочность. В данном случае для ее обеспечения не хватает вяжущего вещества. Предельная температура этих материалов превышает 10000С. Низкое содержание вяжущего в бетоне (количество тонкомолотых веществ меньше 10 % массы бетона), приводит к осыпанию граней образцов. Содержание вяжущего в бетоне боле 20 %, особенно увеличение силикат-глыбы (составы 6, 8, 9) приводит к снижению предельной температуры применения.
Анализ результатов термомеханических испытаний шлакового жаростойкого бетона позволил принять в качестве основного состава по массе: шлак рационального гранулометрического состава – 80, тонкомолотый шлак и силикат-глыба – соответственно 16 и 4.
