CC BY
15УДК 691.316
Г.В. КУЗНЕЦОВА, доцент, Н.Н. МОРОЗОВА, канд. техн. наук, доцент, Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Влияние корректирующей добавки на свойства известково-кремнеземистого вяжущего
В настоящее время производство автоклавных силикатных материалов является важным направлением промышленности строительных материалов. Короткий цикл изготовления силикатных изделий и другие технико-экономические преимущества предопределяют развитие отрасли.
Автоклавная технология производства силикатных изделий еще очень молода и находится в стадии расцвета. Она располагает большими резервами повышения объема производства, производительности труда, качества изделий, снижения их себестоимости.
Запатентованный немецким ученым В. Михаэлсом в 1880 г. способ изготовления искусственных известково-песчаных камней из массы, содержащей гидрат кальция и песок, нашел широкое применение и применяется до настоящего времени. Однако дальнейшее развитие технологии разделилось на два направления. В Германии стали совершенствовать зерновой и минералогический составы песка для получения более плотной структуры. Так, было установлено влияние плотности на прочность силикатного кирпича. На современных заводах в Германии применяют пески разной крупности (3—6 фракций), укрупняющие добавки, а иногда и тонкомолотый известняк.
В России силикатные заводы возводились в основном вблизи карьеров песка или там, где возможна намывка песка со дна рек или озер. Карьеры, как правило, разрабатывались самими заводами. Разработка велась без учета крупности, но и разница в крупности песка в карьере бывает незначительной. Например, модуль крупности овражного песка карьера Юдино силикатно-
го завода в Казани по длине карьера менялся в диапазоне 1,3—1,5. В добываемых намывных песках зерновой состав более стабилен. Периодически менялись места, отводимые под разработку песка, в результате чего варьировалась и крупность.
Поиски более дешевого песка приводят иногда к разработке песков с модулем крупности 0,7—0,5. Примером может служить песок силикатного завода в Астрахани с модулем крупности 0,45. Работа на таком сырье создает трудности и снижает качество продукции.
Производство извести в большинстве случаев организовывалось непосредственно на заводах. Как правило, устанавливались печи шахтного типа в ручном режиме работы. Кирпич выпускался марки 75—125, но этого было достаточно для строительства зданий высотой не более пяти этажей.
С конца 1920-х гг. исследования, проводимые с целью использования автоклавной технологии для производства строительных изделий и особенно крупных сборных деталей (панелей, блоков), привели к появлению силикальцита. В 1931 г. В.П. Некрасов предложил частичный помол песка, добавляемого в известково-песчаную смесь для изготовления силикатного кирпича. Прочность кирпича при этом повышалась. Низкая активность извести при однокомпонентном помоле приводила к частому залипанию мельниц. Со временем многие заводы перешли на совместный помол извести и песка, что привело к росту марочности кирпича с 75—100 до 150—250. Увеличение высотности зданий 5 до 16 этажей требовало в большом количестве кирпича марок 150—250.
100 90
80
70
60
50 -
40 -
30 -
20 -
10
Составы вяжущих
■ Известь щ ИКВ состава 1:1 или 50% песка
ИКВ состава 2:1 или 33% песка I ИКВ состава 1:1,5 или 60% песка
Рис. 1. Влияние изменения активности извести и количества вводимого при помоле песка на активность известково-кремнеземистого вяжущего
10
0 _
1 2 3 4 5 6 7
Вещественные составы ИКВ при изменяющейся активности извести
Активность извести,% Активность ИВК, %
■ Песок И:П=1:1 ■ Содержание известняка
в недожженной извести
Рис. 2. Влияние активности извести на вещественный состав ИКВ при постоянном количестве песка
научно-технический и производственный журнал Q'fprjyTj'iJJbrlbJ^ 12 декабрь 2013
4,5
4 -3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
dddü
0 2:1 1:1 1:1,5
■ Известь активностью 72% ■ Известь активностью 64% ■ Известь активностью 67% . 3. Влияние сухого песка при приготовлении ИКВ на время гашения
100 90
I
- 80
70
£
<0 60 Й 50
2 40
ф
30 20
0 12 3
Время гашения, мин
4
5
Известь активностью 72% ^^Вяжущее на песке с W=4% Вяжущее на песке с W=6%
Рис. 5. Влияние влажности песка на параметры гашения ИКВ, приготовленного на извести с временем гашения 2 мин
О 120
О
SP 100
60 40 20 0
_
0 2:1 1:1 1:1,5
■ Известь активностью 72% Известь активностью 64%
■ Известь активностью 67%
Рис. 4. Влияние влажности песка на параметры гашения вяжущего, приготовленного на извести с временем гашения 2 мин
0 1 2 3 4 5 Время гашения, мин
6
7
8
Известь активностью 72% Вяжущее на песке с W=4%
—^^ Вяжущее на песке с W=6%
Рис. 6. Влияние влажности песка на параметры гашения вяжущего, приготовленного на извести с временем гашения 3 мин
В настоящее время в России силикатный кирпич изготавливается по технологии, основанной на приготовлении известково-кремнеземистого вяжущего (ИКВ).
Основными характеристиками ИКВ являются содержание активных СаО+МgO и дисперсность (тонина помола) [1]. Однако вещественный состав вяжущего зависит напрямую от качества или активности извести, использованной в изготовлении вяжущего, и количества молотого песка. Все это отражается на составе и свойствах формовочной смеси, ее прессуемости, качестве кирпича-сырца и конечного продукта.
Вещественный состав ИКВ представлен известью-кипелкой, известняком, известью-пушонкой, молотым песком. Изменение основного параметра — активности вяжущего зависит напрямую от количества вводимого при помоле песка или от количества молотого песка, получаемого в вяжущем [2]. Изменение активности вяжущего представлено на рис. 1.
Как видно, количество молотого песка, подаваемого в мельницу, зависит от активности извести: чем выше ее активность, тем больше песка можно ввести, не снижая активности ИКВ.
Оптимальный состав для вяжущего достигается при соотношении И:П=1:1 . В этом случае переменными являются активность вяжущего и количество молотого известняка, оставшегося в извести при обжиге (недожог). Результаты вещественного состава известково-кремнеземистого вяжущего, полученные расчетным путем, представлены на рис. 2.
Содержание недожога извести регулирует количество песка в составе ИКВ. Однако в производстве коли-
чество песка, подаваемого в мельницу, не меняют. Поэтому регулирование активности ИКВ производят по активности извести.
На практике количество молотого песка в ИКВ можно определить, используя методику СН 277—80 «Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона» [2, 3].
Влажность песка в производстве ИКВ не влияет на оценку его активности, поскольку она определяется в растворе. Тем не менее влажность песка оказывает влияние на параметры гашения ИКВ: чем больше влажного песка вводится в вяжущее, тем большее количество воды поступает с песком в мельницу.
В связи с этим было проведено исследование влияния песка с различной влажностью на время и температуру гашения ИКВ. Результаты представлены на рис. 3 и 4.
Как видно из рис. 3, увеличение доли сухого песка в вяжущем до соотношения 1:1 анологично времени гашения исходной извести. Увеличение доли песка более 50% в составе ИКВ приводит к незначительному росту времени гашения. При оценке температуры гашения (рис. 4) установлено, что в составе И:П=1:1 происходит снижение температуры гашения на 20—30% в зависимости от активности извести.
При производстве силикатных изделий, как правило, используют пески с естественной влажностью. В работе исследовано влияние влажного песка на параметры гашения ИКВ. Анализировали пески с влажностью 4 и 6%. Состав вяжущего принят И:П=1:1 с двумя видами извести (время гашения 2 и 3 мин). Результаты исследования представлены на рис. 5, 6.
rj научно-технический и производственный журнал
J^J ® декабрь 2013 13~
Экспериментально установлено, что время гашения вяжущего на влажном песке увеличивается в два раза по сравнению с исходной известью. Тогда получаем формулу:
ТИКВ=2ХТизв,
где Т — время гашения.
Формулу можно использовать при оперативном контроле качества извести обжигового цеха.
Определение активности комовой извести при отсутствии на линии молотковой дробилки усложняет отбор и подготовку проб для анализа. Полученные закономерности позволяют упростить контроль параметров гашения и определять их по показателям ИКВ.
Установленная связь влажности песка и параметров гашения ИКВ позволяет оперативно влиять на качество приготовления формовочной смеси, а именно в зимнее время увеличивать подогрев смеси, в летнее — степень увлажнения подаваемого песка.
Ключевые слова: известково-кремнеземистое вяжущее, молотый песок, известь, температура гашения извести, время гашения извести.
Список литературы
1. Кузнецова Г.В. Оптимизация расчетов составов известково-песчаной смеси для формования силикатного кирпича // Строительные материалы. 2010. № 9. С. 20-24.
2. Кузнецова Г.В. Особенности помола известково-кремнеземистого вяжущего в производстве силикатных материалов // Строительные материалы. 2011. № 9. С.14-17.
3. Вахнин М.П., Анищенко А.А. Производство силикатного кирпича. М.: Высшая школа, 1983. 191 с.
научно-технический и производственный журнал 14 декабрь 2013 ~ Л1] ®
