CC BY
13УДК 691-405.8
С.А. МИЗЮРЯЕВ, А.Ю. ЖИГУЛИНА, кандидаты техн. наук, А.Н. МАМОНОВ, Н.В. ИВАНОВА, инженеры,
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Расширение номенклатуры искусственных пористых заполнителей
В настоящее время керамзитовый гравий остается наиболее эффективным среди искусственных пористых заполнителей. Причин тому несколько: достаточно дешевое и недефицитное сырье, высокая пористость и оптимальная структура керамзитовых гранул, глубокая теоретическая проработка вопроса производства керамзитового гравия и большой практический опыт его производства и применения. Однако существует ряд задач, требующих решения. Среди основных — расширение номенклатуры пористых заполнителей, возможность использования рядовых невспучивающихся глин для производства гранулированного материала, аналогичного керамзиту, и снижение температуры вспучивания.
Данные задачи решались в 1980-1990-х гг. в лаборатории использования промышленных отходов НИИКерамзита, возглавляемой в разные годы кандидатами техн. наук В.И. Шипулиным и В.М. Гориным. В частности, совместно с НИИЖБ (Москва) были проведены исследования по изучению возможности использования некоторых гранулированных отходов нефтехимии в качестве пористых заполнителей.
Одновременно в НИИКерамзита были начаты работы, продолженные в Самарском государственном архитектурно-строительном университете (СамГАСУ), по изучению возможности использования натриевого
жидкого стекла в качестве сырьевого компонента, обеспечивающего низкотемпературное вспучивание. В настоящее время данное направление продолжает развиваться в СамГАСУ на кафедре производства строительных материалов, изделий и конструкций в рамках научной темы «Исследования в области технологий производства эффективных строительных материалов, изделий и конструкций».
Авторами разработан принципиально новый способ химической модификации жидкого стекла хлоридом натрия [1] с целью изменения его вязкости. Хлорид натрия, растворяясь в жидком натриевом стекле, уменьшает силикатный модуль смеси и, как следствие, снижает число силоксановых связей, что существенно облегчает переход ионов щелочного металла в раствор и движение молекул. Ионы хлора, действуя в качестве сильного окислителя, способствуют постепенной, «этапной» коагуляции композиции. На первом этапе вязкость остается неизменной, что обеспечивает возможность ее тщательного перемешивания. На втором этапе композиция становится упругопластичной, давая возможность заданно деформировать и формовать массу. На третьем этапе масса теряет вязкоупругие характеристики, происходит стабилизация приданной формы, прочность с течением времени нарастает. Регулируя соотно-
Рис. 1. Лабораторная действующая тарель
Рис. 2. Лабораторная действующая вращающаяся установка барабанного типа
Характеристики Вид гранулированного материала
Высокопористый Жаростойкий На основе углеотходов На основе невспучивающейся глины
Температура вспучивания, оС 250-300
Плотность зерновая, кг/м3 200-220 350-450 200-500 230-350
Прочность, МПа 0,05-0,07 0,08-0,95 0,07-0,55 0,08-0,5
Особые свойства Шарообразная форма Низкая водостойкость Огнеупорность 1400ОС Коэффициент размягчения 0,8-0,95 Коэффициент размягчения 0,9-0,95
Назначение Теплоизоляционные изделия Жаростойкие изделия Легкие бетоны
научно-технический и производственный журнал
12 июль 2011
Рис. 3. Различные типы пористых заполнителей на основе модифицированного жидкого стекла. 1 - высокопористый силикатнатровый заполнитель; 2 - жаростойкий заполнитель с использованием тонкомолотого шамота; 3 - заполнитель с использованием углеотходов Кузбасса; 4 - заполнитель с использование рядовой невспучивающейся глины
шение компонентов и внешние условия, можно влиять на продолжительность и характеристики этапов.
Установление основных зависимостей при модификации жидкого стекла хлоридом натрия позволило авторам разработать ряд пористых гранулированных материалов: высокопористый [1], жаростойкий [2], с использованием углеотходов [3, 4], водостойкий на основе глиносодержащих невспучивающихся компонентов [5, 6]. Характерным отличием всех указанных заполнителей является «керамзитовая» структура, т. е. наличие внешней уплотненной оболочки и внутренняя высокопористая часть.
Для установления технологических параметров получения пористых гранул, максимально приближенных к заводским, испытания проводились на лабораторных действующих моделях тарели и вращающегося барабана, позволяющих обрабатывать материалы при температуре до 300оС включительно (рис. 1, 2), что значительно ниже температуры вспучивания керамзита.
Внешний вид и основные характеристики указанных пористых гранулированных материалов приведены на рис. 3 и в таблице.
Следует отметить, что результаты исследований некоторых из представленных типов заполнителей показали наличие в них наноразмерных пор [7].
Одним из достоинств данного типа заполнителей является возможность применения для их производства типового оборудования для производства керамзитового гравия.
Ключевые слова: жидкое натриевое стекло, водостойкий заполнитель, глина, плотность, тарель, испытания.
Список литературы
1. Патент № 2211196 РФ RU. Жигулина А.Ю., Мизю-ряев С.А. Композиция для производства пористого заполнителя // Опубл. 27.08.2003 Б.И. № 24. 3 с.
2. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю. Жаростойкий пористый заполнитель на основе жидкостекольных систем. Строительство и архитектура. Серия Строительные конструкции и материалы / Экспресс-информация. Вып. 6. М.: ВНИИНТПИ Госстроя России, 2000.
3. Мизюряев С.А., Жигулина А.Ю., Иванова Н.В. Пористый заполнитель с использованием углесодержащих отходов // Материалы X академических чтений РААСН. Казань: КазГАСУ, 2006. С. 293-294.
4. Иванова Н.В. Вовлечение отходов углеобогащения в процесс производства строительных материалов / Материалы 64-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архи-
тектуре. Образование. Наука. Практика». Самара: СамГАСУ, 2007. С. 376.
5. Мизюряев С.А., Иванова Н.В. Пористый водостойкий заполнитель на основе силиката натрия // Материалы XV академических чтений РААСН. Казань: КазГАСУ, 2010. Т. 2. С. 166-169.
6. Патент № 2406708 РФ RU. Мизюряев С.А., Иванова Н.В., Жигулина А.Ю, Мамонов А.Н. Способ получения водостойкого пористого заполнителя // Опубл. 20.12.2010. Б.И. № 35.
7. Гурьянов А.М., Мизюряев С.А., Лебедев В.М., Лебедев В.Т. Наноструктурированные пористые материалы на основе растворимого натриевого стекла // Сб. трудов V евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур». Москва, 20-22 апреля 2010 г. С. 136.
ОРГКОМИТЕТ- [Л71 НЖИ. наз?«, иц«э
Ы ®
научно-технический и производственный журнал
июль 2011
13
