БЕЗАВТОКЛАВНЫЕ СИЛИКАТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ И ПРИРОДНЫХ ОТХОДОВ

1

• Авторы
• Файлы

Коренькова С.Ф. Сидоренко Ю.В. Статья в формате PDF 121 KB

При строительстве экономически недорогостоящего жилья необходимо увеличивать разнообразие номенклатуры выпускаемых штучных изделий и материалов, широко использовать местную сырьевую базу с привлечением в производство промышленных, природных и сельскохозяйственных отходов, а также совершенствовать существующие и создавать новые малоэнергоемкие технологии. К перспективным направлениям получения местных изделий силикатного состава относится контактно-конденсационная (безавтоклавная) технология производства стеновых и отделочно - облицовочных изделий [1]. По этой раздельной технологии исключается автоклавная обработка изделий, но вводятся новые технологические переделы: подготовка низкоосновных гидросиликатов кальция (нестабильного вяжущего) в изотермическом реакторе-кристаллизаторе (t=95⁰С), смешение вяжущего с мелким заполнителем, прессование и сушка изделий. Низкоосновные гидросиликаты типа (0,8...1,2)CaO×SiO₂×nH₂O предпочтительны для применения, т.к. долго сохраняют свои конденсационные свойства и готовятся при достаточно низких температурах. Для приготовления вяжущего контактно-конденсационного твердения нами применялись составы на основе извести в комбинации с кварцевым песком и кремнеземистыми компонентами - опокой, диатомитом, трепелом, а также использовался полевошпатовый материал для стекольной промышленности в качестве возможной замены природных аморфных кремнеземистых компонентов. После прессования образуется водостойкий сырец изделия прочностью 12...15 МПа. Сушка отпрессованных изделий при 100...200⁰С способствует переходу остатков гидрата окиси кальция в кристаллическое состояние, прочность изделий увеличивается примерно в 1,5...2 раза, что позволяет применять безавтоклавные силикатные изделия М 100...300 в малоэтажном строительстве (коттеджи, сельхозсооружения и т.п.).

По сравнению с традиционной раздельная контактно-конденсационная технология существенно расширяет подмножество управляющих воздействий на систему. Однако данная технология пока не получила своего распространения, что связано с нерешенными вопросами управления структурно - реологических свойств подобных систем в области высоких удельных поверхностей и концентраций. Поэтому особую важность приобретает знание самого механизма контактной конденсации и принципов его моделирования, что позволит более эффективно подойти к мероприятиям по подготовке нестабильного вяжущего и дальнейшему прессованию силикатных изделий. Академик В.И.Соломатов, хаpaктеризуя контактно-конденсационное направление твердения, обозначил эту проблему, как наиболее трудную в строительном материаловедении, и считал одним из путей ее успешного решения внедрение математического моделирования [2].

Контактно- конденсационную технологию в системном плане можно отнести к сложной системе, и применение декомпозиционных методов позволяет разбить её на более простые технологические операторы, для каждого из них сформулировать математическую модель с дальнейшей увязкой их входных и выходных параметров. Также для каждой из подмоделей должно быть сформулировано подмножество критериев эффективности с увязкой по иерархии. На основе системного анализа нами разработаны принципы и подходы к моделированию процессов контактно- конденсационной технологии с помощью комплекса взаимосвязанных моделей. Представлен механизм контактной конденсации на макро- и мезоуровнях системы. В основе механизма - положения синергетики: образование бесконечного кластера каркаса сырца из силовых звеньев, соединенных контактно- конденсационной перемычкой в результате перераспределения нестабильной фазы известково- кремнеземистого вяжущего между истоками и стоками структурообразующих элементов. Выполнено теоретическое моделирование межзерновой конденсации, в основе которой находятся подмодели сжимаемого осадка и капиллярно- пористого тела. Особенностью моделей является наличие подвижных границ по зоне осадка и фронту перколяции. Предложена математическая модель этапа подготовки нестабильных гидросиликатов кальция в реакторе- кристаллизаторе периодического типа с учетом растворимости исходных фаз и кристаллизации новообразований, введены упрощения и допущения в модели. Проведено экспериментальное исследование особенностей подготовки нестабильных гидросиликатов кальция для контактно- конденсационного твердения [3], [4], [5].

В плане дальнейших направлений работы интерес представляет теоретическое моделирование этапа смешения нестабильного вяжущего с песком, а также проведение экспериментальных исследований эффективности различных составов смешанных вяжущих и мелких заполнителей для формирования оптимальной структуры изделия. Например, карбонатные высевки (за счет наличия модифицированных катионов кальция) имеют хорошие перспективы применения в производстве безавтоклавных изделий. Также Самарская область располагает значительными запасами горелых пород и зол от сжигания сланцев на Кашпирском руднике. Проведенный анализ показал, что, несмотря на небольшую активность по отношению к извести, горелые породы обеспечивают значительную прибавку прочности за счет алюминатной части вяжущего. Трудность использования горелых пород связана с неопределенностью их состава, кроме того, оценка роли гидроалюмосиликатов кальция в нестабильных системах требует более точных исследований.

Библиографический список

1. Глуховский В.Д., Рунова Р.Ф., Максунов С.Е. Вяжущие и композиционные материалы контактного твердения. - Киев: Вища школа, 1991 г.
2. Соломатов В.И. Строительное материаловедение в третьем тысячелетии. // Современные проблемы строительного материаловедения. Материалы Седьмых Академических Чтений РААСН.- Белгород.- 2001.- Ч.1. - С. 3 - 7.
3. Соломатов В.И., Коренькова С.Ф., Сидоренко Ю.В. Термодинамические аспекты контактной конденсации нестабильных силикатных систем. // Известия вузов. Строительство.- Новосибирск.- 2001.- № 2- 3.- С. 38 - 44.
4. Коренькова С.Ф., Пиявский С.А., Сидоренко Ю.В. Моделирование процессов подготовки контактно- конденсационной смеси. // Успехи строительного материаловедения РААСН. Материалы юбилейной конференции.- Москва.- 2001.- С. 197 - 203.
5. Сидоренко Ю.В. Моделирование процессов контактно-конденсационного твердения низкоосновных гидросиликатов кальция: Дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук.- Самара, 2003. - 217 с.

---