CC BY
29УДК 691.316
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-25-31
A.Н. ВОЛОДЧЕНКО, канд. техн. наук (volodchenko@intbel.ru),
B.В. СТРОКОВА, д-р техн. наук (vvstrokova@gmail.com)
Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)
Разработка научных основ
производства силикатных автоклавных материалов
с использованием глинистого сырья
В настоящее время развитие производства автоклавных силикатных материалов сдерживается высокой энергоемкостью и истощением запасов кварцевого песка, являющегося традиционной сырьевой базой, а также ограниченной возможностью повышать эксплуатационные характеристики автоклавных материалов на основе традиционного сырья. Для повышения эффективности производства как плотных, так и ячеистых силикатных материалов доказана возможность использования глинистых пород незавершенной стадии минералообразования. Установлена особенность фазообразования в известково-песчано-глинистой системе, заключающаяся в ускорении синтеза полиминерального состава новообразований за счет породообразующих минералов пород незавершенной стадии минералообразования, что оптимизирует микроструктуру новообразований. Определены рациональные кинетические параметры взаимодействия в известково-глинистой системе и величина максимального поглощения глинистыми минералами извести, что позволило разработать методику расчета сырьевой смеси для получения плотных и ячеистых автоклавных материалов с высокими эксплуатационными показателями.
Ключевые слова: глинистые породы, известь, автоклавные силикатные материалы.
Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента для научных школ НШ-2724.2018.8.
Для цитирования: Володченко А.Н., Строкова В.В. Разработка научных основ производства силикатных автоклавных материалов с использованием глинистого сырья // Строительные материалы. 2018. № 9. С. 25-31. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-25-31
A.N. VOLODCHENKO, Candidate of Sciences (Engineering) (volodchenko@intbel.ru), V.V. STROKOVA, Doctor of Sciences (Engineering) (vvstrokova@gmail.com)
Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (46, Kostyukova Street, Belgorod, 308012, Russian Federation)
Development of Scientific Bases for Production of Silicate Autoclave Materials Using Clay Raw Materials
At present the development of the production of autoclave silicate materials is restrained by high energy intensity and depletion of quartz sand reserves, which is a traditional raw material base, as well as by a limited opportunity to improve the performance characteristics of autoclave materials based on traditional raw materials. To increase the efficiency of production of both dense and cellular silicate materials, the possibility of using clay rocks of the incomplete stage of mineral formation has been proved. A specific feature of the phase formation in the calcareous-sandy-clay system has been established. It consists in accelerating the synthesis of the polymineral composition of neoplasms due to the rock-forming minerals of the rocks of the incomplete mineral formation stage, which optimizes the microstructure of the neoplasms. The rational kinetic parameters of the interaction in the calcareous-clay system and the magnitude of the maximum absorption of lime by clay minerals have been determined, which made it possible to develop a technique for calculating the raw mix for producing dense and cellular autoclave materials having high performance.
Keywords: clay rocks, lime, autoclave silicate materials.
The work was carried out with the financial support of the President's Grant for scientific schools NSh-2724.2018.8.
For citation: Volodchenko A.N., Strokova V.V. Development of scientific bases for production of silicate autoclave materials using clay raw materials. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 9, pp. 25-31. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-25-31 (In Russian).
Производство силикатного кирпича за последнюю четверть века значительно сократилось. Несмотря на то, что объемы выпуска автоклавного газобетона характеризуются ежегодным ростом, его производство отличается высокими затратами энергии. Проблемы, которые возникли в области производства материалов автоклавного твердения, обусловлены следующими причинами: традиционная технология основана на использовании кварцевого песка, запасы которого истощаются; высокими энергозатратами, связанными с помолом извест-ково-кремнеземистого вяжущего и продолжительным автоклавированием при высоком давлении. Кроме того, в технологии ячеистых материалов используется цемент, роль которого ограничивается доавтоклавным структурообразованием.
При использовании традиционного известково-пес-чаного сырья синтез новообразований протекает преимущественно в системе CaO—SЮ2—H2O [1, 2 и др.]. Однако при этом ограничивается фазовый состав цементирующего вещества и соответственно повышение
прочностных показателей автоклавных материалов возможно за счет увеличения количества новообразований и формирования рационального соотношения гидросиликатов кальция различной основности, что, в свою очередь, приводит к увеличению энергозатрат на производство.
В этой связи особую актуальность приобретают задачи по разработке научных основ совершенствования технологии автоклавных материалов, методов управления их структурообразованием на различных технологических этапах за счет использования местного сырья и отходов промышленности, что позволит расширить сырьевую базу и снизить энергозатраты при производстве широкой номенклатуры силикатных автоклавных материалов [3—11]. Одним из возможных путей решения этих задач является применение в качестве сырья глинистых пород незавершенной стадии минералообразования, широко распространенное на территории Российской Федерации и во многих странах мира (рис. 1).
M ®
сентябрь 2018
25
Основные технологические переделы
Сырье
Приготовление сырьевой смеси
Доавтоклавное структурообразование
Автоклавная обработка
Готовая продукция
Проблемы
Запасы кварцевых песков
истощаются
- Высокие затраты энергии
на помол >
Нестабильная структура. Брак при формовании
Высокие затраты энергии
Нестабильность свойств
Рис. 1. Пути повышения эффективности автоклавных силикатных материалов
Способы решения
Высокая дисперсность
Минеральный состав
Высокая пластичность 1-
Дисперсность
Структура
Энергонасыщенность пород НСМ
Повышение качества за счет оптимизации химико-технологических процессов, структуро-и фазообразования
Рентгеноаморфные фазы
Гидрослюды
Смешанослойные минералы
Несовершенной структуры каолинит и монтмориллонит
А Л Идеально кристаллическое вещество к-■-* С Ё1 Вещество с максимальной степенью несовершенства к-4 (М- -"¡4 Идеально кристаллическое вещество 1 - *
С Магматические и метаморфические породы ^ J с > Породы незавершенной стадии минералообразования ^-- С Глины --^
Рис. 2. Трансформация вещества в результате экзогенных процессов
Такие отложения, относящихся к механо- и хемо-активированным магматическим и метаморфическим алюмосиликатным горным породам, формируются в результате экзогенных процессов выветривания исходных пород, в результате которых происходит преобразование исходной каркасной структуры полевых шпатов в слоистую структуру глинистых минералов. При этом на промежуточной стадии выветривания образуются породы, которые занимают значительный участок на линии трансформации вещества и преобладающие в природе (рис. 2).
Спецификой данных пород является наличие таких термодинамически неустойчивых минералов, как несовершенной структуры гидрослюда, смешанослойные минералы, рентгеноаморфное вещество, а также тонкодисперсный слабоокатанный кварц и др. Формирование
таких соединений сопровождается разупорядочением кристаллической структуры исходных минералов, что приводит к увеличению энтропии системы и энергии Гиббса и соответственно к повышению термодинамической неустойчивости пород. При использовании такого сырья фазообразование происходит по сложной системе — CaO—[SiO2—Al2Oз—(MgO)]—Н2O, что обеспечивает формирование цементирующего вещества полиминерального состава [12—15].
Данные о формировании осадочных пород и коры выветривания, а также сопоставление особенностей процессов фазообразования в автоклавных материалах с природными аналогами минералообразования позволили предложить схему экзогенных процессов выветривания глинистых пород как сырьевой базы автоклавных материалов (рис. 3).
Магматические породы
Метаморфические породы
I—
Ш
* > Осадконакопление "-*-
Г 1 Кислая сиаллитная стадия *-г--*
♦
Диагенез
т
Осадочные породы
Сырье для керамических материалов и др.
Аллитная стадия
Бокситы, латериты
Вторичные глинистые породы незавершенной стадии минералообразования
Рис. 3. Схема экзогенных процессов выветривания глинистых пород как сырьевой базы автоклавных материалов
К породам незавершенной стадии минералообразования относятся продукты, образовавшиеся после сиаллитной и частично кислой сиаллитной стадии выветривания.
В процессе выветривания кристаллическая решетка породообразующих минералов частично дезинтегрируется, что приводит к увеличению энергетического потенциала сырья. За счет этого, в свою очередь, в автоклавных условиях возможно ускорение процессов фазо-образования и, как следствие, снижение энергозатрат при производстве автоклавных материалов.
Для изучения влияния глинистых минералов на процессы фазообразования рассмотрена модельная извест-ково-песчано-глинистая система в основе мономинеральных глин — каолинитовой и монтмориллонитовой. Фазообразование в этой системе изучали в условиях автоклавной обработки при давлении 1 МПа и времени изотермической выдержки 6 ч. Повышение и сброс давления составил по 1,5 ч.
Установлено, что в изучаемой системе образуются низкоосновные гидросиликаты кальция и гидрогранаты. Соотношение этих фаз зависит от вида глинистых минералов. Чем больше кремнезема и меньше глинозема в составе глинистых минералов, тем больше образуется гидросиликатов кальция и меньше гидрогранатов.
Изучение кинетики взаимодействия оксида кальция с глинистыми минералами показало, что с максимальной скоростью СаО поглощается первые 20 мин гидротермальной обработки. С увеличением количества новообразований реакция переходит из кинетической области в диффузионную, что приводит к замедлению поглощения СаО. Определено, что содержание СаО в известково-гли-нистой смеси, при котором структура глинистых минералов полностью разрушается, составляет 28—30 мэкв/г глинистых минералов. При этом обеспечиваются рациональные кинетические параметры реакции. Установлено, что глинистая фракция пород незавершенной стадии минералообразования обладает более высокой реакционной способностью, чем мономинеральные каолинит и монтмориллонит.
На основе полученных данных разработана методика расчета рационального состава сырьевой смеси из глинистого сырья, которая основана на условии полного взаимодействия глинистых минералов с СаО.
В системе на основе известково-песчаного сырья цементирующее вещество формируется при взаимодействии извести и кварца. При использовании глинистого
сырья новообразования синтезируются преимущественно за счет взаимодействия известкового компонента с глинистыми минералами, а также частично с тонкодисперсным кварцем. При недостаточном количестве глинистых минералов для полного взаимодействия с известью после автоклавной обработки в образце остается несвязанный гидроксид кальция. Такой характер формирования цементирующего вещества в известково-песчано-глинистой смеси приводит к снижению прочности автоклавных материалов, содержащих недостаточное для взаимодействия с известью количество глинистых минералов.
Установлена особенность фазообразования в извест-ково-песчано-глинистой смеси, заключающаяся в ускорении синтеза полиминерального состава новообразований за счет высокореакционных породообразующих минералов пород незавершенной стадии минерало-образования, что оптимизирует микроструктуру новообразований и повышает физико-механические свойства автоклавных материалов. При этом формируется цементирующее соединение на основе гидросиликатов кальция различной основности и гидрогранаты.
Апробация теоретических и экспериментальных исследований проводилась с использованием пород месторождений РФ и зарубежных государств. С этой целью изучены вещественный состав глинистого сырья месторождений Курской магнитной аномалии (КМА), Архангельской алмазоносной провинции (ААП), Воронежской и Новгородской областей, а также глинистые породы Республики Йемен.
По химическому составу породы незавершенной стадии минералообразования (суглинки, супеси) относятся к категории кислых. Породообразующие минералы представлены гидрослюдой, смешанослойными образованиями, рентгеноаморфной фазой, кварцем и другими второстепенными минералами. Магнезиальные глины месторождений ААП содержат преимущественно сапонит (свыше 90 мас. %).
Оценка химического состава проведена с использованием соотношения молей А12О3/8Ю2 и суммы молей плавней (2 R2O+RO+Fe2O3), которые для всех изученных пород попадают соответственно в пределы 0,08—0,17 и 0,054—0,826. Эти данные можно использовать для экспресс-оценки пригодности глинистого сырья для производства автоклавных материалов.
В известково-песчано-глинистой системе формирование цементирующего вещества ускоряется за счет высокой реакционной способности породообразующих
ТРО^ГГ' ЛЬМЫЕ научно-технический и производственный журнал \ ® сентябрь 2018
е 2,1 1 2
£ 1,9
о
| 1,8
[Г £ 1,7
^1,6
¿5 40
: 30
20 40 60 80 100 Содержание породы, мас. %
16 %, 14
си
| 12
О
Ц 10
0
1 8 6
2,1
1 2
Б 1,9 о
! 1,8 I 1,7
д е
о 1,6
£ 40
ии30
20 40 60 80 100 Содержание породы, мас. %
г 2,1
5
| 2 ¡1,9
Ё 1,8
н д
е
^1,7
^ 40
ии30
у - .
1 1 | |
20 40 Содержание
60 80 100 породы, мас. %
: 2,1
м 2
; 1,9 ; 1,8 ; 1,7
а40
с
ии30
20 40 60 80 100 Содержание породы, мас. %
£ 2,1 2
II 1,9
н
| 1,8 о;
51,7
е р
Ср1,6
а40
ии30
20
о 10
Д /3
| / 2°* I 1 1
20 40 60 80 100 Содержание породы, мас. %
15 ■ 2,1 сд 40
14 : 3 2 5
13 II 30
12 ■ £ 1,9 - сс Д/
11 о ■ 5 1,8 | 20
10 п 1 10 8 н
9 . £ 1,7 н д г
8 ред1,6 С - О £ 0 20 40 60 80
100
Содержание породы, мас. %
Рис. 4. Физико-механические свойства прессованных силикатных материалов на основе глинистого сырья (СаОакт 8 мас. %): а - суглинок месторождения КМА; б - глина опоковидная месторождения КМА; в - отсев обогащениия месторождения, Воронежская обл.; г - глина монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая месторождения КМА (СаОакт 4 мас. %): д - суглинок месторождения КМА; е - глина монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая месторождения КМА; 1 - предел прочности при сжатии; 2 - средняя плотность; 3 - водопоглощение
Таблица 1
Предел прочности при сжатии автоклавных материалов в зависимости от состава сырья и времени изотермической выдержки
а
18
г
Ср1,6
Сырье Содержание СаОакт, мас. % Предел прочности при сжатии, МПа, при времени изотермической выдержки, ч
Известково-песчаное 8 9,1 10 13,2 20 24,1
Известково-песчано-глинистое (30 мас. % суглинка месторождения КМА) 4 23,2 23,1 23 23 23
8 31,0 32 33,1 31,5 29,5
минералов, что позволит использовать изучаемое сырье при производстве плотных и ячеистых автоклавных материалов широкой номенклатуры. Таким образом, геологические процессы сформировали такие породы, которые интенсифицируют синтез цементирующего вещества рациональной микроструктуры.
Установлено, что изучаемое глинистое сырье повышает предел прочности при сжатии прессованных автоклавных материалов в 1,5—2 раза (рис. 4). Рациональное содержание глинистых пород составляет 20—40 мас. %. Также возможно сокращение расхода извести в два раза.
Средняя плотность автоклавных материалов при содержании рационального количества глинистых пород составляет 1950—2050 кг/м3. При этом наибольшему пределу прочности при сжатии соответствует максимальная средняя плотность и минимальное водопогло-щение.
Полученные данные подтвердили результаты испытаний глинистых пород незавершенной стадии образования месторождений Республики Йемен. Прочность при сжатии прессованных автоклавных материалов на их основе повышается в два раза, при этом возможно сокращение времени автоклавной обработки.
Установлено, что высокая реакционная способность изучаемого глинистого сырья позволяет снизить давление автоклавной обработки и сократить время изотермической выдержки изделий в автоклаве, что уменьшит энергозатраты на производство. Например, автоклавные материалы, содержащие 30 мас. % суглинка КМА при давлении 1 МПа, набирают максимальный предел прочности при сжатии уже после 2—3 ч изотермической выдержки, в то время как на основе известково-песча-
ного сырья максимальная прочность достигается через 8 ч изотермической выдержки (табл. 1).
Разработаны составы сырьевых смесей и технологические режимы производства для получения прессованных автоклавных материалов с пределом прочности при сжатии от 15 до 40 МПа (табл. 2). Сокращение времени изотермической выдержки в два-три раза и давления автоклавирования в два раза позволит снизить энергозатраты на производство, увеличить производительность заводов и продлить срок эксплуатации автоклавов.
Повышение эффективности прессованных материалов связано в значительной степени с производством высокопустотных изделий. Однако на основе традиционного известково-песчаного сырья сложно получать высокопустотные изделия ввиду низкой прочности сырца. Полученные данные показали возможность повышения прочности сырца в 3—6 раз за счет использования глинистого сырья (табл. 3).
При автоклавной обработке высокопустотных изделий существенно повышается площадь соприкосновения среды с сырцом. Это приводит к более быстрому разогреву изделий, пустоты способствуют протеканию этого процесса равномерно по объему, снижается расход энергии на разогрев. При этом формируется более прочная микро- и макроструктура материала за счет уменьшения внутренних напряжений, возникающих в материале.
На основе изученного глинистого сырья можно получать автоклавные прессованные материалы с пустот-ностью 40—50%. Предел прочности при сжатии составляет 12,5—20 МПа, средняя плотность — 900—1200 кг/м3.
Таблица 2
Технологические параметры для получения плотных автоклавных материалов с заданными свойствами
Предел прочности при сжатии, МПа Средняя плотность, кг/м3 Содержание СаОакт, мас. % Содержание сырья, мас. % Давление автоклави-рования, МПа Время изотермической выдержки, ч
Отсев песка (Новгородская обл.) Супесь ААП Магнезиальная глина (ААП)
40 2010 8 - - 15 0,8 5,5
1830 10 35 - - 1,2 9,5
1970 5,8 - 40 - 1,1 3,5
30 1980 8 - - 15 0,7 2
1900 7,7 35 - - 0,9 8
1980 8,5 - 40 - 0,6 3,5
20 2010 6 - - 20 0,4 4
1880 7 35 - - 0,9 3
2000 4 - 30 - 0,6 2
15 2025 4 - - 20 0,4 4
1815 5,5 35 - - 0,6 6,5
Морозостойкость прессованных материалов на основе глинистого сырья составляет 35—50 циклов. Испытания на воздухостойкость показали, что после 100 циклов попеременного увлажнения-высушивания потеря прочности составила от 14,2 до 24,5%, что является допустимым показателем по воздухостойко-сти. Полиминеральный фазовый состав новообразований также обусловливает высокую устойчивость к действию углекислого газа, за счет чего степень карбонизации материалов на основе исследуемых пород на 13—47% меньше, чем известково-песчаных.
В связи с возросшими требованиями к теплозащитным свойствам зданий и сооружений большую актуальность приобретает задача разработки эффективных теплоизоляционных материалов, в частности автоклавных ячеистых бетонов. Одним из способов решения этой задачи является замена традиционного сырья, которое исчерпало возможности по повышению качества изделий на сырье, обеспечивающее формирование состава и структуры цементирующего вещества, которое обеспечит высокие эксплуатационные свойства. Это возможно за счет использования пород незавершенной стадии минералообразования, что обеспечит синтез новообразований полиминерального состава в системе СаО-^Ю2-А12О3-^О)]-Н2О.
Использование глинистого сырья позволяет исключить из состава сырьевой смеси цемент, который используется для стабилизации структуры газобетона в доавтоклавный период. Формовочные газобетонные смеси на основе глинистого сырья характеризуются более плавным набором пластической прочности в сравнении с традиционными известково-песчаными за счет наличия частиц коллоидных размеров, что приводит к формированию однородной мелкопористой структуры.
Глинистые породы незавершенной стадии минера-лообразования ускоряют формирование рациональной
Таблица 3
Предел прочности при сжатии сырца в зависимости от вида и количества пород НСМ
Порода Предел прочности при сжатии сырца, МПа, при содержании породы, мас. %
10 20 30 40 50
Суглинок КМА 0,71 1,23 1,58 1,7 1,73
Магнезиальная глина ААП 0,85 1,32 1,71 2,09 2,26
Суглинок месторождения Республики Йемен 0,61 0,96 1,13 1,22 1,3
Рис. 5. Микроструктура газобетона на основе: а - кварцевого песка с содержанием 15 мас. % магнезиальной глины месторождения ААП; б - супеси месторождения ААП
макро- и микроструктуры газобетона (рис. 5) с уплотненными межпоровыми перегородками, что позволяет повысить физико-механические свойства изделий и расширить номенклатуру ячеистых бетонов. Глинистые породы, как правило, обладают высокой удельной поверхностью, которая составляет 110-140 м2/кг. Это позволяет исключить предварительный помол сырья при изготовлении ячеистого бетона со средней плотностью 700 кг/м3. Рациональное содержание извести в сырьевой смеси на основе глинистых пород составляет 12-18 мас. %.
Разработана энергосберегающая технология производства конструкционно-теплоизоляционных ячеистых материалов на основе глинистого сырья с маркой по средней плотности D500 и D700 и классом прочности при сжатии В2,5 и В3,5 (табл. 4) и теплоизоляционных марки D350 и D400 с пределом прочности при сжатии 0,7-2,4 МПа. Теплопроводность составляет 0,053-0,09 Вт/(м-°С) (табл. 5).
¡TPfJ>ITE/]brlblE научно-технический и производственный журнал J ® сентябрь 2018
Таблица 4
Рациональные составы и свойства конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона
Кремнеземистый компонент Состав вяжущего, мас. % Отношение кремнеземистого компонента к вяжущему Содержание СаОакт, мас. % Предел прочности при сжатии, МПа Класс прочности Марка по морозостойкости Коэффициент теплопроводности, Вт/(м,оС)
Известь Супесь ААП Магнезиальная глина Супесь КМА Песок кварцевый
Sуд = 140 м2/кг D700
Песок кварцевый 40 - - - 60 1,5 16 4,1 2,5 15 0,17
Песок кварцевый 40 - 37,5 - 22,5 1,5 16 4,8 3,5 25 0,16
Супесь ААП 40 60 - - - 1,5 16 5,4 3,5 25 0,15
Супесь КМА 45 - - 55 - 1,5 18 4,6 3,5 25 0,15
Sуд = 250 м2/кг D500
Песок кварцевый 40 - - - 60 1,5 16 2,5 2 25 0,12
Песок кварцевый 40 - 37,5 - 22,5 1,5 16 3 2,5 25 0,11
Супесь ААП 40 60 - - - 1,5 16 3,4 2,5 25 0,11
Супесь КМА 45 - - 55 - 1,5 16 2,9 2,5 25 0,12
Таблица 5
Рациональные составы и свойства теплоизоляционного ячеистого бетона
Кремнеземистый компонент, Sуд = 350 м2/кг Состав вяжущего, мас. % Отношение кремнеземистого компонента к вяжущему (С) Содержание СаОакт, мас. % В/Т растворной смеси Марка по средней плотности Прочность при сжатии, МПа Класс по прочности Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С)
Известь Магнезиальная глина Опоковидная глина Монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевая Супесь ААП Супесь КМА Песок кварцевый
Песок кварцевый 40 - - - - - 60 1,5 16 0,54 350 1,55 1 0,09
0,5 400 1,8 1 0,1
Песок кварцевый 40 37,5 - - - - 22,5 1,5 16 0,64 350 1,7 1 0,08
0,6 400 2,15 1,5 0,09
Песок кварцевый 40 - 37,5 - - - 22,5 1,5 16 0,62 350 1,55 1 0,065
0,57 400 2,05 1 0,08
Песок кварцевый 40 - - 37,5 - - 22,5 1,5 16 0,62 350 1,65 1 0,07
0,57 400 2,25 1,5 0,09
Супесь ААП-2 40 - - - 60 - - 1,5 16 0,6 350 1,85 1 0,075
0,55 400 2,4 1,5 0,09
Супесь КМА 45 - - - - 55 - 1,5 18 0,62 350 1,65 1 0,07
0,57 400 2,2 1,5 0,09
Глинистые породы незавершенной стадии мине-ралообразования обладают разнообразной природной окраской — коричневой, красной, желтой, что позволит получать широкий спектр отделочных материалов, таких как колотый силикатный кирпич и камни, декоративный кирпич, декоративно-отделочных материалы.
Организация производства материалов автоклавного твердения с использованием в качестве сырья глинистых пород незавершенного минералообразования возможна на предприятиях по производству традиционных силикатных материалов.
Таким образом, доказана эффективность использования глинистых пород незавершенной стадии ми-нералообразования в качестве сырья для производства силикатных автоклавных материалов, а также разра-
ботаны критерии оценки их эффективности. Установлена особенность фазообразования в извест-ково-песчано-глинистой системе, заключающаяся в ускорении синтеза полиминерального состава новообразований за счет высокореакционных породообразующих минералов незавершенной стадии минерало-образования, что оптимизирует микроструктуру новообразований и повышает физико-механические свойства автоклавных материалов. Определены рациональные кинетические параметры взаимодействия в известково-глинистой системе и величина максимального поглощения глинистыми минералами извести, что позволило разработать методику расчета сырьевой смеси для получения плотных и ячеистых автоклавных материалов с высокими эксплуатационными показателями.
Список литературы
1. Боженов П.И. Технология автоклавных материалов. Л.: Стройиздат, 1978. 368 с.
2. Хвостенков С.И. О химизме процесса взаимодействия в системе Ca(OH)2—SiO2—H2O в условиях гидротермального синтеза // Строительные материалы. 2008. № 5. С. 76-81.
3. Bernstein S., Thomas Karl Fehr. The formation of 1.13 nm tobermorite under hydrothermal conditions: 1. The influence of quartz grain size within the system CaO-SiO2-D2O. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. 2012. 58 (s 2-3):84-91. DOI: 10.1016/j. pcrysgrow.2012.02.006
4. Danielle Klimesch and Abhi Ray. Evaluation of phases in a hydrothermally treated CaO-SiO2-H2O system. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2002. 70(3):995-1003. DOI: 10.1023/A:1022289111046
5. Строкова В.В., Везенцев А.И., Колесников Д.А., Шиманская М.С. Свойства синтетических наноту-булярных гидросиликатов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2010. № 4. С. 30-34.
6. Морозова М.В. Активность поверхности высокодисперсных систем на основе сапонитсодержащего отхода алмазодобывающей промышленности // Вестник Белгородского государственного университета им. В.Г. Шухова. 2018. № 2. С. 5-9.
7. Чернышов Е.М., Попов В.А., Артамонова О.В. Концепции и основания технологий наномодифи-цирования структур строительных композитов. Ч. 5. Эффективное микро-, наномодифицирование систем гидротермально-синтезного твердения и структуры силикатного камня (критерии и условия) // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 38-46.
8. Овчаренко Г.И., Фомичев Ю.Ю. Технология переработки высококальциевой золы и шлака ТЭЦ в силикатный кирпич // Известия вузов. Строительство. 2012. № 11-12. С. 47-53.
9. Баженов Ю.М., Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Конструирование структур современных бетонов: определяющие принципы и технологические платформы // Строительные материалы. 2014. № 3. С. 6-14.
10. Гончарова М.А., Ивашкин А.Н., Симбаев В.В. Разработка оптимальных составов силикатных бетонов с использованием местных сырьевых ресурсов // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 6-8.
11. Volodchenko A.N., Lesovik V.S., Volodchenko A.A., Glagolev E.S., Bogusevich G.G. Energy saving raw materials for the production of new generation silicate materials // International Journal of Pharmacy & Technology. 2016. Vol. 8. Iss. No. 4, pp. 22673-22686.
12. Володченко А.Н., Лесовик В.С. Перспективы расширения номенклатуры силикатных материалов автоклавного твердения // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 34-37.
13. Лесовик В.С. Геоника (Геомиметика). Примеры реализации в строительном материаловедении: Монография. 2-е изд. доп. Белгород: Изд-во БГТУ, 2016. 287 с.
14. Володченко А.Н., Строкова В.В. Повышение эффективности силикатных ячеистых материалов автоклавного твердения // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2017. № 2 (58). С. 60-69.
15. Володченко А.Н., Строкова В.В. Особенности технологии получения конструкционно-теплоизоляционных ячеистых бетонов на основе нетрадиционного сырья // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 1. С. 138-143.
References
1. Bozhenov P.I. Tekhnologiya avtoklavnyh materialov [Technology of autoclave materials]. Leningrad: Strojizdat, 1978. 368 p.
2. Hvostenkov S.I. On the chemistry of the interaction process in the system Ca(OH)2—SiO2—H2O under conditions of hydrothermal synthesis. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2008. No. 5, pp. 76-81. (In Russian).
3. Bernstein S., Thomas Karl Fehr. The formation of 1.13 nm tobermorite under hydrothermal conditions: 1. The influence of quartz grain size within the system CaO-SiO2-D2O. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. 2012. 58 (s 2-3):84-91. DOI: 10.1016/j. pcrysgrow.2012.02.006
4. Danielle Klimesch and Abhi Ray. Evaluation of phases in a hydrothermally treated CaO-SiO2-H2O system. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2002. 70(3):995-1003. DOI: 10.1023/A:1022289111046
5. Strokova V.V., Vezencev A.I., Kolesnikov D.A., Shimanskaya M.S. Properties of synthetic nanotubular hydrosilicates. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2010. No 4, pp. 30-34. (In Russian).
6. Morozova M.V. Surface activity of highly disperse systems based on saponite-containing waste from the diamond mining industry. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2018. No 2, pp 5-9. (In Russian).
7. Chernyshov E.M., Popov V.A., Artamonova O.V. Concepts and substantiations of nano-modification technology of building com-posites structures. Part 5. Efficient micro-, nano-modification of hydrothermal-synthesis hardening systems and structure of silicate stone (criteria and conditions). Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 9, pp. 38-46. (In Russian).
8. Ovcharenko G.I., Fomichev Yu.Yu. Technology of processing high-calcium ash and slag of CHP in silicate brick. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. 2012. No. 11-12, pp. 47-53. (In Russian).
9. Bazhenov Yu.M., Chernyshov E.M., Korotkih D.N. Construction of modern concrete structures: defining principles and technological platforms. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2014. No. 3, pp. 6-14. (In Russian).
10. Goncharova M.A., Ivashkin A.N., Simbaev V.V. Development of optimal compositions of silicate concretes using local raw materials. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 9, pp. 6-8 (In Russian).
11. Volodchenko A.N., Lesovik V.S., Volodchenko A.A., Glagolev E.S., Bogusevich G.G. Energy saving raw materials for the production of new generation silicate materials. International Journal of Pharmacy & Technology. 2016. Vol. 8. Iss. 4, pp. 22673-22686.
12. Volodchenko A.N., Lesovik V.S. Prospects for expanding the nomenclature of silicate materials of autoclave hardening. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials].
2016. No. 9, pp. 34-37 (In Russian).
13. Lesovik V.S. Geonika (Geomimetika). Primery realizacii v stroitel'nom materialovedenii: monografiya. 2-e izd. dop. [Geonickname (Geomimetics). Examples of implementation in building materials science: monograph. 2-nd ed. add.]. Belgorod: BGTU. 2016. 287 p.
14. Volodchenko A.N., Strokova V.V. Increasing the efficiency of silicate cellular autoclaved materials. Vestnik Severo-Vostochnogo federal'nogo universiteta im. M.K. Ammosova.
2017. No. 2 (58), pp. 60-69. (In Russian).
15. Volodchenko A.N., Strokova V.V. Features ofthe technology for obtaining structural and heat-insulating cellular concrete on the basis of non-traditional raw materials. Vestnik Belgo-rodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2017. No. 1, pp. 138-143. (In Russian).
M ®
сентябрь 2018
31
