CC BY
19
П. СТРОИТЕ иьство
УДК т.42/43:666*7.03 С.В.МАКСИМ( )В
Я ШР \ВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ
И31 О! ОВЛЕНИЯ С ТЕНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ Н\ОСНОВЕ
ПОРИ( ГЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ
Развитие строительной индустрии сопровождается повышением требований к сырьевой базе, технологиям производства изде.гай, их эксплуатационным свойствам и качеству. В задачи индустрии стеновых изделий, 85 % которых изготавливается в настоящее время из легких бетонов, входит освоение выпуска новых, долговечных, экологичных, в первую очередь крупноразмерных керамических яздетий [1]. Совершекствовакие технологий изготовления стеновыл изделий включаег повышение их геплонзо^шмиоиных, про4ш)С1НЫХ свойств, модуля упругости, морозостойкости, снижение коэффициента термического расширения при одновременном сокращении производственного цикла. Образование в легкобетокпых и ксрамкчссксх материалах глстпых упак0Б0к равнопрочных пористых заполни гелей, омоноличенных прочно соединенной с ними растворной сою являющей, являегся перспекхивным направлением комплексного решения задачи [2-4].
Одной из основных задач является комплексное использование минерального сырья в производстве строительных материалов [1]. Особое внимание при этом уделяется применению попутны> продуктов промышленности прошедших высокотемиерахурную обработку, что позволяет значительно снизить энергоёмкость производств портландцементного вяжущего, искусственных пооистых запо;штелей, керамических изделий. Однако для ппивеце-нг_я зкегигуатацнонных свойств стеновых изделий к современным требованиям необходима поризация попугных продуктов [3]. Энергоёмкость при применении попутных продуктов промышленности в производстве большинства искусственных пористых заполнителей снижается с (2,2 - 2,4) до (1.7 -1.8) ГДж. Переход непосредственно на поричованны попутные пподукгы снижает энергоёмкость производства в несколько раз. Например, энергоемкость производства шлаковой пемзы составляет всего (0,043 - 0,018) Г Д^. Использование в стеновых изделиях не прошедшего вспучивания шлака малоэффективно, особенно при применении высоконасыщенных им смесей.
88 Вестник УлГТУ 3/99
Средняя плотность и теплопроводность увеличиваются соответственно с (1200 - ЬОО) кг/м3 до (1800 - 2200) кг/м3 и с (0.30 - 0.35) Вт/(м-с) до (0,6 -0,8) Вт/(м с), что требует увеличения толщины изделий в 2 и более раз. Полому в технологиях изх итовления стеновых изделий из легкого бетона и керамики, особенно крупноразмерных, следует ориентироваться на пористые искусственные заполнители, включая попутные продукты 13-4].
Применение пористых заполнителей, в том числе и из попутных продуктов промышленности, в технологиях изготовления бетона и керамики встречает затруднения, связанные с их водопоглощением и расслоениями в смесях. При этом часто имеет место противоречие: несмотря на снижение водовяжущего отношения отформованных материалов повышения их прочностных свойств не наолюдается. Интенсивное водопоглощение пористых заполнителей, снижающее водовяжущее отношение в отформованном материале, может не приводить к повышению его прочностных свойств. Причиной этого является порицания контактной зоны и межзернового пространства заполнителей.
Расслоение пористых заполнителей и растворной составляющей пли виоращюнных способах формования не позволяет добиваться требуемой однородности свойств материалов и качества изделий. Дробление пористых заполните 1ей при приготовлении смесей не позволяет обеспечить необходимую активацию растворной составляющей. Повышенное водосодержэчие отформованных смесей препятствует проведению интенсивных тепловых ьоздейстьиг сушки, тепловой с^^аоотки, оожига^.
Нивые технологические способы производства стеновых изделий за-кчючаются в обработке и насыщении заполнителей материалами, газами, жидкостями, применении на стгдиях приготовления формования, уплотнения ваку>ма, тепловых и механических воздействий. Все они имеют целью получение в материале плотных утшкоьок равнопрочных ЦоршпйЫ ¿шшлншелей, омоноличенных прочными оболочками цементного и керамического камня. Это достигается повышением степени насыщения материала твердыми пористыми заполнителями, понижением водосодержания и увеличением темпе-оатуры отформоьашюго материала. Технология ооиептиоуется па уеттнение отмеченного противоречия, возникающего из-за негативных последствий во-допоглощения заполнителей, снижение водосодержания и повышение температуры отформованных материалов.
Наряду с решением общ*,технологических проблем бетонных и керамических материалов на пористых заполнителях, следует решать и вопросы производства крупноразмерных керамических изделий. При этом технология может предусматривать приготовление и формование материалов по бетонной технологии, а сушку и обжиг - по керамической. Это позволит объеди
Вестник УлГТУ 3/99 89
нить оба технологических направления и решать соответствующие проблемы с единых позиций. Необходимость использования плотных упаковок пористых заполнителей при производстве крупноразмерных керамических изделий продиктована не только эксплуатационными, но и технологическими требованиями.
Использование плотных упаковок заполнителей в легкобетонных и керамических материалах позволяет сократить объем экспериментальных исследований. Автор разработал методику подбора составов материалов на основе плотных упаковок заполнителей: сначала проверяется теплопроводность, затем устанавливается водосвя )ующее отношение, на последнем этапе, в зависимости от удобоукладываемосги, назначается объем связующего [4]. Модель соотношения фракций заполнителей разработана на основании рекомендаций П И.Боженова для плотных заполнителей [1]. Однако, лттывая повышение толщины обмазок пористы* заполнителей, ограниченность их м^.псих фракций, автор рекомеьдует при подборе их плотных упаковок исключать одну последующую фракцию а не две, как у плотных.
Технологические воздействия заключаются в создании градиентов давления, температуры и влажности от поьерхности заполнителей, вакуум-перемелшвания, гидрошооизации. Предусматривается совмещение постов приготовления и формования, укладка и уплотнение пневматическими способами, применение эффективных тепловых воздействий.
Сохранение принятых при дотировании плотных упаковок порисгых заполнителей достигается примгне^шем двухста^шгных способов приготов ления смесей. Перемешивание вяжу» их и топкодисперсных добавок в высокоскоростных турбулентных и кавитационных смеси 1елях на первой стадии приготовления смесей п эзьоляет вдвое повысить их удельную поверхность и прочность. Нанесение на повеохность заполнителей перед их обжигом кальцш содер-лащих компонентов повышает их гкдраЕЛ1г:гскую а:лт>-ность, а введение щелочных соединений увеличивает количество перешедшего в расплав материала. На второй стадии при смешивании активизированного растгопа пористыми шгогнителями. необхолимс не гтько добиться "высокой однородности материала, но и сохранись заполните та от дробления Повышенное водосодержание способствует этому. Для замедления процесса снижения водосодержания растворной составляющей вследствие водопогло-щения заполнителей производится вакуум-перемешквиние Конструкции высокоскоростных смесите тей турбулентного и кавчтационного типов разработаны при участии автопа в Санкт-Петербургском зональном научно-исследовательском институте типового п экспериментального проектирования жилчх и общественных зданий (НИИ ТЭ11ЖОЗ) и Средневолжском фи-тиале ЦНИИОМТП.
90 Вв«ишк УлГТУ 3/99
Т>азра6°танные технологические способы дв^хстадийного приготовления смесей с использованием высокоскоростных смесителей, комплексного ■акуумирования позволяют снижать расход цемента на (20 - 25) % и продолжительность тепловой обработки на (50 - 70) %.
Для определения оптимального водопоглощения заполнителей разрабо-|*на методика моделирования процесса контактным вакуумированием рас-шорных образцов. Исследования должны охватывать только первые 12 минут, так как в этот период поглощается (60 - 70) % от всего количества сво-чодной воды и происходят основные изменения в струкгуре материалов.
Результаты исследований показывают, что повышение средней плотности в контактной зоне сопровождается её снижением в межзерновом пространстве Изменения же прочности носят более сложный характер, не всегда сопровождающийся её повышением.
Оптимальная интенсивность водопоглощения, определенная на основании исследования микротвердости в зернах заполнителей, контактной зоне и меж^ерновом составе, соответствует (40 - 50) % от максима 1ьных значений.
Положительное влияние на регулы ирующую прочность снижения во-дисодержания в связующих у отформованных конструкгивных бетонов полностью компенсируется отрицательным воздействием водопоглощения заполнителей на плотность контактных зон. У теплоизоляционных бетонов и керамических материалов степень «лияния поризалии копта:сгной зоны водо-ми (рационными процессами между заполнителями и связующими значительно ниже, а эффективность уменьшения водосаязующих отношений выше.
Совмещение постов приготовления и формования, сокрашение продолжительности процессов укладки и уплотнения смесей являются важными составляющими технологий легкобетонных и керамических материалов на по риегых заполнителях. Наиболее эффективным способом формования следует считать ппесматлчески£ Процесс пневматического формования разделяется на три с гадии 1) стационарное ламинарное течение; 2) перемещение отдельных разорвавшихся объемов; 3) уплотнение под действием массы выыераспо-ложенчых слоев и ударного давления.
Технологические режимы безвибрациогпшх способов - конгактного ва-куумирования, пресс-самоваку^мирования, основанного на применении давления в (0,4 - 0,5) МП а. форсированной разогрева - следует ориентировать на снижение п/стотпости смеси заполнителей, водосодержания растворной составляющей Разработаны новые конструкции установок пневматического Аормовання. вакуумуппотняющих устройств При этом снижена материалоемкость и энер1 оемкость оборудования для формования изделии в (3 - 5) раз, сокращена продолжительность чриклов. В Санкт-Петербургском зональном ПИИ ТЭПЖОЗ изготовлены и опробованы промышленные установки изго-
товления изчелий на основе комплексного применения вакуумирования Ульяновским заводом «Ремстройдормаш» по разработкам автора выпущены промышленные партии установок контактного вакуумирования, внедренные в строительство [3, 4].
Новизна способа поесс-самовакуумирования заключается в технологии введения плотных упаковок заполнителей, сформированные после укладки растворной составляющей в заданное положение, с помощью специального устройства.
Снижение водосодержания сочетается в технологических способах с повышением температуры материалов на стадии формования С той целью рекомендуется применение сухих и раздельно укладываемых смесей, разогрев заполнителей и раствора перед формованием, подача пара под давлением, изменение давл( ния е материале.
Увеличение степени насыщения пористыми заполнителями материалов, снижение их водосодержания после формования позволяют уменьшать усадки и деформации, например,в процессе сушки изделий.
При переходе от цементного к глиняному вяжущему эффективность применения плотных упаковок заполни!слей, снижения водосодержания отформованных масс резко увеличивается. Это позволяет сгладить максимальные отклонения в деформациях связующего и заполнителей, наступающие при температуре (700 - 800) °С
В Санкт-Петербургском архитектурно-строительном университете при участии ая-т-ора определены опт-шальные конструктивные параметры электрических и элекгровакуу иных печей с вакуумной теплоизоляцией колпако-вого и тупикового типов, предназначенных цдя сушки и оожига крупноразмерных керамических изделий.
Разработанные технологии, наряду с сокращением технологических циклов до двух раз, расходов связующих до 50 %, позволяют произво.щть стеновые изделия с повышенными прочностными, деформативными, теплоизоляционными свойствами. Морозостойкость материалов повышена на 1 - 2 марки, увеличен модуль упругости, снижены коэффициенты термического расширения
Подбор комплектов оборудоваь ия технологических линий эффективно осуществляется по совокупности отношений суммарных и максимальных суммарных материалоёмкости, производительности, энергоёмкое! я и количества пустой породы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ЬоженовП.И. Комплексное исио.гьзование минерального сырья и 92 Вестник УлГТУ 2/99
жология и Изд-во АСВ, 1999. 264 с
2.Полонский Л.А. Вакуумирование в технологии строительного производства на Севере Л. Стройиздат, 1980. 176 с.
3. Максимов С В. Керамобетонные изделия. Саратов. Изд-во СГУ, 1994
152 с
4. Максимов С.В Теория и практика получения легких стеновых материалов по эффективным технологиям Дис д-ра техн. наук. У.гьяновск Ул -ГТУ, 1997. 300 с.
Максимов Сергей Валентинович, доктор технических наук, профессор кафедры «Строительное производство и материалы» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет монографию и публикации в области строительного материшовеоения.
